(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列状に配置された複数の積層型圧電素子を含む超音波探触子であって、前記複数の積層型圧電素子の各々が、
複数の圧電体層と少なくとも１つの内部電極とが交互に積層された積層構造体と、
前記積層構造体の一方の端に位置する圧電体層上に形成された第１の平面電極と、
前記積層構造体の他方の端に位置する圧電体層上に形成された第２の平面電極と、
前記積層構造体の第１の側面上に形成され、前記第１及び第２の平面電極及び前記少なくとも１つの内部電極の内で前記第１の平面電極を含む奇数番目の電極に接続された第１の側面電極と、
前記積層構造体の第２の側面上に形成され、前記第１及び第２の平面電極及び前記少なくとも１つの内部電極の内で偶数番目の電極に接続された第２の側面電極と、
前記積層構造体の前記第２の側面側に形成された絶縁膜と、
前記積層構造体の前記一方の端において、導電性接着材料を用いて前記第１の平面電極に接着された配線部材と、
を具備し、前記複数の積層型圧電素子の内の第１の積層型圧電素子において前記配線部材が前記積層構造体の前記第２の側面側に設けられ、前記複数の積層型圧電素子の内の前記第１の積層型圧電素子に隣接する第２の積層型圧電素子において前記配線部材が前記積層構造体の前記第１の側面側に設けられており、前記第１の積層型圧電素子において前記絶縁膜が前記第２の側面電極と前記導電性接着材料とを電気的に分離する、超音波探触子。
【請求項２】
前記第１の平面電極を含む面と前記第２の側面電極を含む面とが交わる前記積層構造体の角部に第１の溝が形成されており、前記第２の平面電極においても前記第１の溝と平行に第２の溝が形成されていることにより、前記第１の平面電極と前記第１の側面電極と前記第２の平面電極の一部とを含む個別電極と、前記第２の側面電極と前記第２の平面電極の一部とを含む共通電極とが形成されている、請求項１記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記第１の平面電極を含む面と前記第２の側面電極を含む面とが交わる前記積層構造体の角部に、前記第１の平面電極を含む面から第１の深さで且つ前記第２の側面電極を含む面から第２の深さで溝を形成し、さらに、前記第１の平面電極を含む面から該第１の深さよりも浅い第３の深さで且つ前記第２の側面電極を含む面から該第２の深さよりも深い第４の深さで溝を少なくとも形成することにより、前記第１の溝が形成されている、請求項２記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記導電性接着材料が、前記絶縁膜の一部を覆うように形成されている、請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記絶縁膜が、樹脂を含む、請求項１〜４のいずれか１項記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記複数の圧電体層の各々が、１３０μｍ以下の厚さを有する、請求項１〜５のいずれか１項記載の超音波探触子。
【請求項７】
列状に配置された複数の積層型圧電素子を含む超音波探触子の製造方法であって、
複数の圧電体層と少なくとも１つの内部電極とが交互に積層された積層構造体を作製するステップ（ａ）と、
前記積層構造体の周囲を導電膜でコーティングし、前記導電膜の一部を除去することによって、前記積層構造体の一方の端に位置する圧電体層上に形成された第１の平面電極と、前記積層構造体の他方の端に位置する圧電体層上に形成された第２の平面電極と、前記積層構造体の第１の側面上に形成され、前記第１及び第２の平面電極及び前記少なくとも１つの内部電極の内で前記第１の平面電極を含む奇数番目の電極に接続された第１の側面電極と、前記積層構造体の第２の側面上に形成され、前記第１及び第２の平面電極及び前記少なくとも１つの内部電極の内で偶数番目の電極に接続された第２の側面電極とを形成するステップ（ｂ）と、
前記積層構造体の前記第２の側面側に絶縁膜を形成するステップ（ｃ）と、
前記積層構造体の前記一方の端において、導電性接着材料を用いて前記第１の平面電極に配線部材を接着するステップ（ｄ）と、
前記積層構造体を切断して前記複数の積層型圧電素子を製造するステップ（ｅ）と、
を具備し、前記複数の積層型圧電素子の内の第１の積層型圧電素子において前記配線部材が前記積層構造体の前記第２の側面側に設けられ、前記複数の積層型圧電素子の内の前記第１の積層型圧電素子に隣接する第２の積層型圧電素子において前記配線部材が前記積層構造体の前記第１の側面側に設けられており、前記第１の積層型圧電素子において前記絶縁膜が前記第２の側面電極と前記導電性接着材料とを電気的に分離する、超音波探触子の製造方法。
【請求項８】
ステップ（ｂ）が、前記第１の平面電極を含む面と前記第２の側面電極を含む面とが交わる前記積層構造体の角部に第１の溝を形成し、前記第２の平面電極においても前記第１の溝と平行に第２の溝を形成することにより、前記第１の平面電極と前記第１の側面電極と前記第２の平面電極の一部とを含む個別電極と、前記第２の側面電極と前記第２の平面電極の一部とを含む共通電極とを形成することを含む、請求項７記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項９】
ステップ（ｂ）が、前記第１の平面電極を含む面と前記第２の側面電極を含む面とが交わる前記積層構造体の角部に、前記第１の平面電極を含む面から第１の深さで且つ前記第２の側面電極を含む面から第２の深さで溝を形成し、さらに、前記第１の平面電極を含む面から該第１の深さよりも浅い第３の深さで且つ前記第２の側面電極を含む面から該第２の深さよりも深い第４の深さで溝を少なくとも形成することにより、前記第１の溝を形成することを含む、請求項８記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１０】
ステップ（ｂ）が、ダイシングブレードを用いて第１及び／又は第２の溝を形成することを含む、請求項８又は９記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１１】
ステップ（ｃ）が、ディスペンサを用いて絶縁膜を形成することを含む、請求項７〜１０のいずれか１項記載の超音波探触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用や構造物探傷用の超音波診断装置において超音波を送信及び／又は受信する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子、及び、そのような超音波探触子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
超音波撮像とは、音響インピーダンスが異なる領域の境界（例えば、構造物の境界）において超音波が反射される性質を利用する画像生成技術である。通常、超音波診断装置（又は、超音波撮像装置、超音波観測装置とも呼ばれる）には、被検体に接触させて用いられる超音波探触子や、被検体の体腔内に挿入して用いられる超音波探触子が備えられている。あるいは、被検体内を光学的に観察する内視鏡と体腔内用の超音波探触子とを組み合わせた超音波内視鏡も使用されている。
【０００４】
超音波探触子において超音波を送信及び／又は受信する超音波トランスデューサとしては、例えば、圧電体の両端に電極を形成した圧電振動子（圧電素子）が用いられる。振動子の電極に電圧を印加すると、圧電体が伸縮して超音波が発生する。さらに、複数の振動子を１次元又は２次元状に配列し、所定の遅延を与えた複数の駆動信号によって駆動することにより、超音波ビームを所望の方向に向けて形成することができる。一方、振動子は、伝播する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。この電気信号は、超音波の受信信号として用いられる。
【０００５】
そのようなアレイ型超音波探触子において、各素子には、共通電極（アース電極）及び個別電極（アドレス電極）が設けられる。各素子の個別電極から配線を引き出すためには、導電性の接着材料を用いて、圧電体の上面又は下面に形成された電極に配線用の基板が接着される。
【０００６】
圧電素子の構造は、１つの圧電体の両側に電極が形成された単層構造が基本であるが、近年のＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）関連の機器の開発に伴う圧電素子の微細化及び集積化により、複数の圧電体と複数の電極とが交互に積層された積層型の圧電素子も用いられるようになっている。そのような圧電素子においては、複数の圧電体層に電界を印加するための電極を並列に接続することにより、圧電素子全体としての静電容量を大きくすることができるので、圧電素子のサイズを小さくしても、電気インピーダンスの上昇を抑えることができる。
【０００７】
超音波探触子において用いられる積層型圧電素子には、大別して、内部電極が全面電極構造のものと、内部電極が交互電極構造のものとが見られる。いずれの構造であっても、内部電極は、側面電極を介して、積層型圧電素子の上面及び下面にそれぞれ形成された共通電極及び個別電極に交互に接続され、各層の圧電体に対して電界をかけられるようになっている。
【０００８】
ところで、探触子を小型化して行くと、アレイに含まれている各振動子の幅が小さくなり、個別配線用基板上の配線パターン幅が細くなると共に、隣接する配線パターンとの間隔が狭くなるので、個別配線の引き出し作業が困難になる。この問題を解決するために、圧電体から引き出される個別配線が千鳥配置となるように個別配線用基板を接続する手法が用いられている。この手法によれば、個別配線の引き出し部が圧電体の両側に交互に形成されるので、隣接する電極の間隔が広くなって作業性が向上する。しかしながら、その反面、共通電極と同じ側にも個別配線用基板を接着することになるので、個別配線用基板を接着する際に導電性接着剤がはみ出してしまうと、導電性接着剤が積層型圧電素子の側面電極に短絡する可能性が高い。
【０００９】
単層型圧電素子を用いる超音波探触子の場合においても、特に高周波用に圧電体が薄くなると電極間の距離が近くなり、個別配線用基板を接着させるために導電性接着剤を押し広げると、容易に圧電体の側面を伝わって短絡が生じてしまう。例えば、電極間距離が１３０μｍの場合に、歩留まりは５０％となる。積層型圧電素子を用いる場合には、圧電素子の側面にも電極があるので電極間の距離が極めて近くなり、個別配線用基板を接着する際に導電性接着剤がはみ出してしまうと、容易に導電性接着剤が側面電極に接触して短絡が生じることになる。
【００１０】
関連する技術として、特許文献１には、圧電振動子の幅を狭くしても、圧電振動子側の電極とフレキシブルテープの導電パターンとの導通が確実にとれ、かつ余剰分の半田による短絡が生じないようにする圧電振動子ユニットが開示されている。この圧電振動子ユニットは、フレキシブルテープの接続部分における導電パターンの導通有効幅を圧電振動子の幅よりも広く設けると共に、圧電振動子の接続部に導電パターンと重合しない非重合領域を設け、導電パターンの接合時に熔けた半田の余剰分を非重合領域に逃がすように構成されている。
【００１１】
また、特許文献２には、接続部材によって複数の電気機械変換素子を積層接続することにより、音響出力を増大させた超音波振動子が開示されている。この超音波振動子は、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層材と、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を備えている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２には、圧電体から引き出される個別配線が千鳥配置となる場合に、個別配線を接着する際に導電性接着剤がはみ出すことによって生じる積層型圧電素子の側面電極への短絡を防止することは開示されていない。
【特許文献１】特開２０００−１１７９７３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２０５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、複数の積層型圧電素子を備えた超音波探触子において、圧電体から引き出される個別配線が千鳥配置となる場合に、個別配線を接着する際に導電性接着剤がはみ出すことによって積層型圧電素子の側面電極との間に生じる短絡を防止することを目的とする。さらに、本発明は、側面電極の機械的強度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波探触子は、列状に配置された複数の積層型圧電素子を含む超音波探触子であって、複数の積層型圧電素子の各々が、複数の圧電体層と少なくとも１つの内部電極とが交互に積層された積層構造体と、積層構造体の一方の端に位置する圧電体層上に形成された第１の平面電極と、積層構造体の他方の端に位置する圧電体層上に形成された第２の平面電極と、積層構造体の第１の側面上に形成され、第１及び第２の平面電極及び少なくとも１つの内部電極の内で第１の平面電極を含む奇数番目の電極に接続された第１の側面電極と、積層構造体の第２の側面上に形成され、第１及び第２の平面電極及び少なくとも１つの内部電極の内で偶数番目の電極に接続された第２の側面電極と、積層構造体の第２の側面側に形成された絶縁膜と、積層構造体の一方の端において、導電性接着材料を用いて第１の平面電極に接着された配線部材とを具備し、複数の積層型圧電素子の内の第１の積層型圧電素子において配線部材が積層構造体の第２の側面側に設けられ、複数の積層型圧電素子の内の第１の積層型圧電素子に隣接する第２の積層型圧電素子において配線部材が積層構造体の第１の側面側に設けられており、第１の積層型圧電素子において絶縁膜が第２の側面電極と導電性接着材料とを電気的に分離する。
【００１５】
また、本発明の１つの観点に係る超音波探触子の製造方法は、列状に配置された複数の積層型圧電素子を含む超音波探触子の製造方法であって、複数の圧電体層と少なくとも１つの内部電極とが交互に積層された積層構造体を作製するステップ（ａ）と、積層構造体の周囲を導電膜でコーティングし、導電膜の一部を除去することによって、積層構造体の一方の端に位置する圧電体層上に形成された第１の平面電極と、積層構造体の他方の端に位置する圧電体層上に形成された第２の平面電極と、積層構造体の第１の側面上に形成され、第１及び第２の平面電極及び少なくとも１つの内部電極の内で第１の平面電極を含む奇数番目の電極に接続された第１の側面電極と、積層構造体の第２の側面上に形成され、第１及び第２の平面電極及び少なくとも１つの内部電極の内で偶数番目の電極に接続された第２の側面電極とを形成するステップ（ｂ）と、積層構造体の第２の側面側に絶縁膜を形成するステップ（ｃ）と、積層構造体の一方の端において、導電性接着材料を用いて第１の平面電極に配線部材を接着するステップ（ｄ）と、積層構造体を切断して複数の積層型圧電素子を製造するステップ（ｅ）とを具備し、複数の積層型圧電素子の内の第１の積層型圧電素子において配線部材が積層構造体の第２の側面側に設けられ、複数の積層型圧電素子の内の第１の積層型圧電素子に隣接する第２の積層型圧電素子において配線部材が積層構造体の第１の側面側に設けられており、第１の積層型圧電素子において絶縁膜が第２の側面電極と導電性接着材料とを電気的に分離する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１の積層型圧電素子において絶縁膜が第２の側面電極と導電性接着材料とを電気的に分離するので、配線部材を接着する際に導電性接着剤がはみ出すことによって積層型圧電素子の側面電極との間に生じる短絡を防止することができる。その結果、製造時の作業難易度を下げて、歩留まりを向上させることができる。また、側面電極は物理的に弱いが、側面電極を絶縁膜で覆うことによって、製造中の機械的ダメージに対する強度を持たせることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の内部構造を示す図である。図１において、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は左側面図であり、（ｃ）は右側面図である。
【００１８】
この超音波探触子は、列状に配置された複数の積層型圧電素子１１ａ及び１１ｂを含んでいる。各々の積層型圧電素子は、複数の圧電体層１ａ及び１ｂと少なくとも１つの内部電極２ａとが交互に積層された積層構造体と、積層構造体の下端に位置する圧電体層１ａ上に形成された平面電極４ａと、積層構造体の上端に位置する圧電体層１ｂ上に形成された平面電極４ｂと、積層構造体の右側面上に形成された絶縁膜５ａと、積層構造体の右側面上に形成され、平面電極４ａ及び４ｂ及び少なくとも１つの内部電極２ａの内で平面電極４ａを含む奇数番目の電極に接続された側面電極３ａと、積層構造体の左側面上に形成され、平面電極４ａ及び４ｂ及び少なくとも１つの内部電極２ａの内で偶数番目の電極に接続された側面電極３ｂと、積層構造体の左側面側に形成された絶縁膜６と、積層構造体の下端において、導電性接着材料８ａ又は８ｂを用いて平面電極４ａに接着された配線部材７ａ又は７ｂとを有している。
【００１９】
２種類の積層型圧電素子１１ａ及び１１ｂは、一次元状に交互に配列され、バッキング材１０によって支持されている。積層型圧電素子１１ａ及び１１ｂの上には、被検体との界面における超音波の反射を軽減して音響整合を図るための音響整合層９が配置されている。
【００２０】
ここで、平面電極４ａと側面電極３ａと平面電極４ｂの主部とが個別電極に相当し、側面電極３ｂと平面電極４ｂの一部とが共通電極に相当する。一般に、共通電極は、接地電位に接続される。配線部材７ａ又は７ｂとしては、例えば、フレキシブル基板上に形成された個別配線用の複数の配線パターンが用いられる。積層型圧電素子からの個別電極の引き出し配線が千鳥配置となるように、積層型圧電素子１１ａにおいては、配線部材７ａが積層構造体の左側面側に設けられており、積層型圧電素子１１ｂにおいては、配線部材７ｂが積層構造体の右側面側に設けられている。
【００２１】
本実施形態においては、積層型圧電素子１１ａにおいて、絶縁膜６が、側面電極３ｂと導電性接着材料８ａとを電気的に分離することにより、それらの間に生じる短絡を防止すると共に、側面電極３ｂの機械的強度を向上させている。図１に示す例においては、絶縁膜６が、側面電極３ｂのほぼ全露出面を覆っている。
【００２２】
圧電体層１ａ及び１ｂは、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料を用いて形成され、例えば、１３０μｍ程度以下の厚さを有している。また、内部電極２ａは、白金（Ｐｔ）や銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）等の金属材料を用いて形成され、例えば、１μｍ〜３μｍ程度の厚さを有している。
【００２３】
側面電極３ａ及び３ｂと平面電極４ａ及び４ｂとしては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）等の内から選択された１種類の材料の電極や、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）の２層構造の電極や、ニッケル（Ｎｉ）とチタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）の３層構造の電極が用いられる。
【００２４】
絶縁膜５ａ及び６としては、例えば、エポキシ系若しくはシリコーン系等の熱可塑性樹脂、又は、ウレタンアクリレート系若しくはオキセタン系等の光硬化性樹脂を含む高絶縁性樹脂が用いられる。このような樹脂においては、ヤング率が、例えば、１．３×１０9Ｐａ〜２．０×１０9Ｐａと、ガラス等に比較して非常に小さい。そのため、圧電体層１ａ及び１ｂが伸縮しようとするときに、絶縁膜５ａ及び６も圧電体層１ａ及び１ｂの伸縮（変位）に追随できるので、絶縁膜５ａ及び６に起因する圧電体層１ａ及び１ｂの変位の制動は殆どない。
【００２５】
図２Ａ〜図２Ｇは、本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。ここでは、２層の圧電体層を有する積層型圧電素子を含む超音波探触子を製造する場合について説明する。
【００２６】
まず、図２Ａに示すように、圧電体層１ａと内部電極２ａと圧電体層１ｂとを積層することによって、積層構造体を作製する。この積層構造体は、例えば、グリーンシート法を用いて作製しても良いし、内部電極を形成した圧電体のバルク材を積層することにより作製しても良いし、粉体状の材料を下層に向けて高速で吹き付けることにより材料を堆積させるエアロゾルデポジション（ＡＤ）法を用いて作製しても良い。なお、ＡＤ法は、セラミックス膜の形成方法として近年注目されている成膜方法である。
【００２７】
次に、図２Ｂに示すように、積層構造体の一方の側面（図中右側）において、内部電極２ａの端部を覆う絶縁膜５ａを形成する。ここで、光硬化性樹脂を用いることにより、絶縁膜の形成工程を簡単にすることができる。また、ディスペンサを用いることにより、液体状態の光硬化性樹脂を積層構造体の所望の領域に配置することができる。
【００２８】
次に、図２Ｃに示すように、例えばスパッタ等の物理的蒸着法によって、積層構造体の側面電極３ａ及び３ｂと平面電極４ａ及び４ｂとなる電極材（導電膜）をコートする。電極材の形成は、２つの側面と２つの平面について連続的に行われても良いし、別個に行われても良い。また、積層構造体の前面及び背面には電極材が形成されないようにする。
【００２９】
次に、図２Ｄに示すように、平面電極４ａと側面電極３ｂとを電気的に分断するために、平面電極４ａを含む面と側面電極３ｂを含む面とが交わる積層構造体の角部（圧電体層１ａの一部を含む）に溝を形成する。この例においては、ダイシングソー又はカッティングソーに装着されて回転するダイシングブレードを用いて、積層構造体の角部をアレイ配列方向に切り欠く。また、平面電極４ｂと側面電極３ｂとを電気的に分断するために、平面電極４ｂにおいても溝を形成する。この例においては、ダイシングブレードを用いて、平面電極４ｂの側面電極３ｂ側の端部付近における電極材をアレイ配列方向に切り欠く。
【００３０】
次に、図２Ｅに示すように、側面電極３ｂの表面と、側面電極３ｂの端部を含む切り欠部（溝）の一部に、高絶縁性樹脂を塗布することにより、絶縁膜６を形成する。この例においては、絶縁膜６が側面電極３ｂのほぼ全露出面を被覆しているが、導電性接着材料８ａ（図１）が側面電極３ｂに接しない限り、絶縁膜６が側面電極３ｂの端部近傍のみを覆っても構わない。また、切り欠部において、絶縁膜６が、側面電極３ｂの端部を覆い、平面電極４ａの端部を覆わないようにする。ここで、光硬化性樹脂を用いることにより、絶縁膜の形成工程を簡単にすることができる。また、ディスペンサを用いることにより、液体状態の光硬化性樹脂を積層構造体の所望の領域に配置することができる。
【００３１】
次に、図２Ｆに示すように、積層型圧電素子がバッキング材１０に支持された状態において、左側の配線部材７ａと右側の配線部材７ｂとが、アレイ配列方向において配線パターンが左右交互に並ぶように配置される。そして、導電性接着剤料８ａ及び８ｂを用いて、配線部材７ａを平面電極４ａの側面電極３ｂ側の端部に接着し、同様に、配線部材７ｂを平面電極４ａの側面電極３ａ側の端部に接着する。このとき、導電性接着材料８ａは、絶縁膜６上にも形成されるが、絶縁膜６によって、側面電極３ｂからは電気的に分離される。
【００３２】
図２Ｇに示すように、側面電極３ａ及び３ｂ、平面電極４ａ及び４ｂ、及び、絶縁膜５ａ及び６が形成された積層構造体を所定の間隔（配線部材７ａ又は７ｂの配列ピッチの半分に相当）で切断することにより、一次元状に配列された積層型圧電素子群が形成される。その際に、導電性接着材料８ａ及び導電性接着材料８ｂも切断することにより、隣接する積層型圧電素子同士が絶縁される。これにより、積層型圧電素子１１ａと積層型圧電素子１１ｂとが交互に配列されたアレイ構造が完成し、それらの積層型圧電素子１１ａ及び１１ｂが超音波探触子の超音波トランスデューサ（圧電振動子）として機能するようになる。
【００３３】
積層型圧電素子においては、対向する電極の面積が単層型圧電振動子よりも増加するので、電気的インピーダンスが低下する。従って、同じサイズの単層型圧電振動子と比較して、印加される電圧に対して効率良く動作する。具体的には、圧電体層をＮ層とすると、圧電体層の数は単層型圧電振動子のＮ倍となり、各圧電体層の厚さは単層型圧電振動子の１／Ｎ倍となるので、振動子の電気インピーダンスは１／Ｎ2倍となる。従って、圧電体層の積層数を増減させることにより、振動子の電気的インピーダンスを調整できるので、駆動回路又は信号ケーブルとの電気的インピーダンスマッチングを図り易くなり、感度を向上させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、２層の圧電体層を有する全面電極構造の積層構造体の例を示したが、第２の実施形態においては、３層の圧電体層を有する全面電極構造の積層構造体の例を示す。
【００３５】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る超音波探触子を示す正面図である。図３に示すように、３層目の圧電体層として、圧電体層１ｂ上に内部電極２ｂを介して圧電体層１ｃが設けられている。内部電極２ｂの側面電極３ｂ側の端部に絶縁膜５ｂが形成されているので、内部電極２ｂは、側面電極３ａに電気的に接続されるが、側面電極３ｂからは電気的に絶縁される。また、平面電極４ｂ及び圧電体層１ｃには、側面電極３ａ側をアレイ配列方向に切断する切り欠部（溝）が設けられている。従って、平面電極４ｂは、側面電極３ｂに電気的に接続接続されるが、側面電極３ａからは電気的に絶縁される。これにより、圧電体層１ｃには、圧電体層１ａと同様の電界が印加される。
【００３６】
このように、３層以上の圧電体層を有する積層型圧電素子の場合には、対向する２つの電極が互いに逆の極性となるように、内部電極の端部をいずれかの側面電極３ａ又は３ｂに接続し、反対側の端部に絶縁膜を形成する。また、平面電極４ｂも、対向する内部電極と逆の極性となるように、いずれかの側面電極３ａ又は３ｂに接続する。但し、側面電極３ｂを共通電極とし、側面電極３ａを個別電極とする点は、第１の実施形態と同様である。また、絶縁膜６を設けることにより、個別電極に配線部材を接着するための導電性接着材料８ａが側面電極３ｂに短絡することを防止する点も、第１の実施形態と同様である。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、積層構造体の角部に切り欠きを形成することにより、平面電極４ａと側面電極３ｂとを絶縁し、平面電極４ｂと側面電極３ａとを絶縁する例を示したが、第３の実施形態においては、積層構造体の角部に絶縁樹脂による絶縁膜を設ける例を示す。
【００３８】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子を示す正面図である。図４に示すように、側面電極３ａの平面電極４ｂ側の端部の内側に、絶縁樹脂による絶縁膜５ｃが設けられており、側面電極３ｂの平面電極４ａ側の端部の内側に、絶縁樹脂による絶縁膜５ｄが設けられている。これにより、側面電極３ａと平面電極４ｂとが絶縁され、側面電極３ｂと平面電極４ａとが絶縁される。
【００３９】
絶縁膜６は、絶縁膜５ｄによって側面電極３ｂと平面電極４ａとが分離されている角部を覆っている。第３の実施形態においても、側面電極３ｂの平面電極４ａ側の端部が絶縁膜６によって被覆されるので、導電性接着材料８ａと側面電極３ｂとの短絡を防止することができる。
【００４０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第１〜第３の実施形態においては、全面電極構造の積層構造体の例を示したが、第４の実施形態においては、交互電極構造の積層構造体の例を示す。
【００４１】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子を示す正面図である。図５に示すように、内部電極２ａは、側面電極３ａの側面に達することなく圧電体内に納まり、内部電極２ｂは、側面電極３ｂの側面に達することなく圧電体内に納まっている。従って、内部電極２ａと側面電極３ａとは絶縁され、内部電極２ｂと側面電極３ｂとは絶縁されている。また、平面電極４ａも内部電極２ｂと同様に側面電極３ｂの側面まで達することがなく、平面電極４ｂも、内部電極２ａと同様に側面電極３ａの側面まで達することがない。これにより、平面電極４ａと側面電極３ｂとは絶縁され、平面電極４ｂと側面電極３ａとは絶縁される。
【００４２】
絶縁膜６は、側面電極３ｂのほぼ全露出面と共に、圧電体層１ａの側面電極３ｂ側の角部を覆っている。交互電極構造の場合においても、側面電極３ｂの平面電極４ａ側の端部が絶縁膜６によって被覆されるので、導電性接着材料８ａと側面電極３ｂとの短絡を防止することができる。
【００４３】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第５の実施形態に係る超音波探触子を示す正面図である。第５の実施形態においては、図６に示すように、導電性接着材料８ａが、絶縁膜６の上方部分まで形成されている。導電性接着材料８ａは、切り欠部（溝）をはみ出して、平面電極４ａ側において絶縁膜６の大部分を覆っている。
【００４４】
このように、導電性接着材料８ａが、平面電極４ａの端部と配線部材７ａとの接合部分のみならず、絶縁膜６を広範囲に覆うことにより、接合部分及び積層構造体側面の機械的強度を向上させることができる。また、導電性接着剤を十分に充填することにより、電気的な接続不良を防止することが可能となる。
【００４５】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は、第１の実施形態を変形したものであるが、第２又は第５の実施形態を同様に変形するようにしても良い。
図７は、本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子の内部構造を示す図である。図７において、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は左側面図であり、（ｃ）は右側面図である。
【００４６】
第１の実施形態に係る超音波探触子を製造する場合に、図２Ｅに示すように、側面電極３ｂの表面と、側面電極３ｂの端部を含む切り欠部（溝）の一部に、高絶縁性樹脂を塗布することにより、絶縁膜６が形成される。この工程において、切り欠部に露出した側面電極３ｂの端部を確実に覆うためには、高絶縁性樹脂の量を多くしなければならず、高絶縁性樹脂が切り欠部からはみだしてしまうおそれがある。高絶縁性樹脂が切り欠部からはみだしてしまうと、平面電極４ａ上に高絶縁性樹脂が広がって、平面電極４ａと配線部材７ａ（図２Ｆ）との間の物理的接続及び電気的接続が不良となる。そこで、第６の実施形態においては、図７に示すように、側面電極３ｂと平面電極４ａとを分断するための切り欠部を、２段構成としている。
【００４７】
次に、本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子の製造方法について説明する。図２Ｃに示すように、積層構造体の側面電極３ａ及び３ｂと平面電極４ａ及び４ｂとなる電極材（導電膜）をコートし、図２Ｄに示すように、平面電極４ｂと側面電極３ｂとを電気的に分断するために、平面電極４ｂにおいて溝を形成する工程までは、第１の実施形態と同様である。
【００４８】
図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。図８Ａに示す積層構造体において、平面電極４ａと側面電極３ｂとを電気的に分断するために、図８Ｂに示すように、平面電極４ａを含む面と側面電極３ｂを含む面とが交わる積層構造体の角部（圧電体層１ａの一部を含む）に、平面電極４ａを含む面から第１の深さで、且つ、側面電極３ｂを含む面から第２の深さ（例えば、３０μｍ程度）で溝を形成する。この例においては、ダイシングソー又はカッティングソーに装着されて回転するダイシングブレードを用いて、積層構造体の角部をアレイ配列方向に切り欠く。
【００４９】
さらに、図８Ｃに示すように、平面電極４ａを含む面から該第１の深さよりも浅い第３の深さで、且つ、側面電極３ｂを含む面から該第２の深さよりも深い第４の深さ（例えば、３０μｍ＋３０μｍ＝６０μｍ程度）で溝を形成する。これにより、２段構成の切り欠部が形成される。この例においては、ダイシングブレードを用いて、積層構造体の角部をアレイ配列方向に切り欠く。なお、このような工程を繰り返すことによって、多段構成の切り欠部を形成しても良い。
【００５０】
図８Ｃに示す例においては、積層構造体の側面に、それらの間に段差を有する３つの領域（ａ）〜（ｃ）が形成されることになる。領域（ａ）の一部及び領域（ｂ）に高絶縁性樹脂を塗布すれば、領域（ｂ）と領域（ｃ）との間の段差によって表面張力が強められるので、高絶縁性樹脂が領域（ｃ）に広がることを防止することができる。しかも、高絶縁性樹脂は、切り欠部に露出する側面電極３ｂの端部を確実に覆うことができるので、超音波探触子の歩留まりを向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、医療用や構造物探傷用の超音波診断装置において超音波を送信及び／又は受信する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の内部構造を示す図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｅ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｆ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｇ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る超音波探触子を示す正面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子を示す正面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子を示す正面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る超音波探触子を示す正面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子の内部構造を示す図である。
【図８Ａ】本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図８Ｂ】本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【図８Ｃ】本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ、１ｂ、１ｃ  圧電体層
２ａ、２ｂ  内部電極
３ａ、３ｂ  側面電極
４ａ、４ｂ  平面電極
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、６  絶縁膜
７ａ、７ｂ  配線部材
８ａ、８ｂ  導電性接着材料
９  音響整合層
１０  バッキング材
１１ａ、１１ｂ  積層型圧電素子
【図１】
0005095593.tif 000002
【図２Ａ】
0005095593.tif 000003
【図２Ｂ】
0005095593.tif 000004
【図２Ｃ】
0005095593.tif 000005
【図２Ｄ】
0005095593.tif 000006
【図２Ｅ】
0005095593.tif 000007
【図２Ｆ】
0005095593.tif 000008
【図２Ｇ】
0005095593.tif 000009
【図３】
0005095593.tif 000010
【図４】
0005095593.tif 000011
【図５】
0005095593.tif 000012
【図６】
0005095593.tif 000013
【図７】
0005095593.tif 000014
【図８Ａ】
0005095593.tif 000015
【図８Ｂ】
0005095593.tif 000016
【図８Ｃ】
0005095593.tif 000017