(57)【要約】  接合した音響整合層と圧電素子板とに第１のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する工程と、分割された各圧電素子と基板とを接合する工程と、接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う工程と、第１のダイシング溝と第１のダイシング溝との間で、かつ導体膜で覆われた圧電素子と基板および上記音響整合層とに第２のダイシング溝を設けることにより、上記複数個の振動子エレメントを形成する工程とにより、横振動が縦振動に重畳して縦振動に悪影響を及ぼさないように圧電素子を分割しても、容易にリード線を接続することができ、かつ、信頼性の高い超音波振動子を製造する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを複数個備えた超音波振動子の製造方法において、
接合した音響整合層と圧電素子板とに第１のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する第１の分割工程と、
前記第１の分割工程により分割された各圧電素子と基板とを接合する圧電素子基板接合工程と、
前記圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う導体膜被膜工程と、
前記第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝と第１のダイシング溝との間で、かつ前記導体膜被膜工程により導体膜で覆われた圧電素子と基板および前記音響整合層とに第２のダイシング溝を設けることにより、前記複数個の振動子エレメントを形成する第２の分割工程と、
を有することを特徴とする超音波振動子の製造方法。
【請求項２】
前記圧電素子基板接合工程の後、前記導体膜被膜工程の前に、
前記圧電素子基板接合工程により前記基板と接合した各圧電素子の表面で、かつ前記第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝をマスクするマスキング工程を、
さらに有することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子の製造方法。
【請求項３】
前記導体膜は、前記第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝に進入しない程度の粘性を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子の製造方法。
【請求項４】
前記導体膜は、薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子の製造方法。
【請求項５】
複数個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを複数個備えた超音波振動子の製造方法において、
接合したバッキング材と圧電素子板とに第１のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する第１の分割工程と、
前記第１の分割工程により分割された各圧電素子と基板とを接合する圧電素子基板接合工程と、
前記圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う導体膜被膜工程と、
前記第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝と第１のダイシング溝との間で、かつ前記導体膜被膜工程により導体膜で覆われた圧電素子と基板および前記バッキング材とに第２のダイシング溝を設けることにより、前記複数個の振動子エレメントを形成する第２の分割工程と、
を有することを特徴とする超音波振動子の製造方法。
【請求項６】
前記圧電素子基板接合工程の後、前記導体膜被膜工程の前に、
前記圧電素子基板接合工程により前記基板と接合した各圧電素子の表面で、かつ前記第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝をマスクするマスキング工程を、
さらに有することを特徴とする請求項５に記載の超音波振動子の製造方法。
【請求項７】
前記導体膜は、薄膜であることを特徴とする請求項５に記載の超音波振動子の製造方法。
【請求項８】
複数の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを備えるアレイ型超音波振動子であって、
該振動子エレメントは、
該圧電素子と、
該圧電素子に隣接して接合された基板と、
該圧電素子の一主面に形成された電極と、
該基板の一主面に形成された電極パターンとを電気的に接続する導体膜とを含んでおり、
該圧電素子は、該振動子サブエレメント単位に分割されているとともに、
該基板は、振動子エレメント単位に分割されていることを特徴とする超音波振動子。
【請求項９】
超音波を送受する複数の圧電振動子を備える超音波振動子において、
前記圧電振動子は比誘電率が２５００以上であり、該圧電振動子の横巾Ｗと厚みｔの比Ｗ／ｔが０．６以下で、かつ、隣接する該圧電振動子間の間隔を前記超音波の波長以下とすることを特徴とする超音波振動子。
【請求項１０】
請求項９に記載の超音波振動子を備える超音波内視鏡。
【請求項１１】
超音波を送受する圧電振動子が複数円筒状に等間隔で配列され、該円筒形の外周の半径は１０ｍｍ以下の電子ラジアル型超音波振動子であって、
前記圧電振動子は比誘電率が２５００以上であり、該圧電振動子の横巾Ｗと厚みｔの比率Ｗ／ｔ比が０．６以下で、かつ、隣接する該圧電振動子間の間隔を前記超音波の波長以下とすることを特徴とする電子ラジアル型超音波振動子。
【請求項１２】
前記隣接する圧電振動子間の間隔と前記圧電振動子の横巾Ｗとの比率が略１：２であることを特徴とする請求項１１に記載の電子ラジアル型超音波振動子。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電子ラジアル型超音波振動子を備える超音波内視鏡。
【請求項１４】
超音波を送受する超音波振動子エレメントが複数配列され、音響整合層が積層している超音波振動子において、
隣接する前記超音波振動子エレメント間の溝の長手方向両側であって振動素子と接触しない位置に接着剤を充填し、
当該溝に充填された接着剤と前記振動素子との間に振動減衰材を充填することを特徴とする超音波振動子。
【請求項１５】
請求項１４に記載の超音波振動子であって、前記接着剤は、前記溝の長手方向両端に充填されることを特徴とする超音波振動子。
【請求項１６】
請求項１４に記載の超音波振動子であって、前記接着剤は、硬質樹脂であることを特徴とする超音波振動子。
【請求項１７】
請求項１４に記載の超音波振動子であって、前記振動減衰材は前記超音波振動子エレメントの背面に充填されるバッキング材であることを特徴とする超音波振動子。
【請求項１８】
請求項１４に記載の超音波振動子であって、電子ラジアル型超音波振動子であることを特徴とする超音波振動子。
【請求項１９】
請求項１４に記載の超音波振動子を備えたことを特徴とする超音波内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の体腔内から超音波の送受信を行い超音波断層像を得る、内視鏡等に用いられる超音波振動子およびその製造方法に関し、特に、クロストークや超音波ビームの乱れが発生しない超音波振動子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用診断において、超音波振動子から生体組織内に超音波パルスを繰り返し送波し、生体組織から反射される超音波パルスのエコーを、同一あるいは別体に設けた超音波振動子で受波して、この超音波パルスを送受波する方向を徐々にずらすことによって、生体内の複数の方向から収集した情報を可視像の超音波断層画像として表示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、超音波を送受波するための超音波振動子とから構成されている。【０００３】
この超音波振動子は圧電振動子を有しており、この圧電振動子は、板状の圧電素子（圧電振動材）をダイシング加工することで、短冊状の振動子エレメントに分割されている。圧電素子の音響放射面側には、音響インピーダンスを整合させるための音響整合層が設けられ、さらに音響整合層の表面には、音響レンズが設けられている。また、圧電素子の背面側には、吸音性に優れたゴム等からなるバッキング材が接合されている。【０００４】
上記超音波診断装置における超音波を送受する超音波振動子としては例えば、アレイ型振動子がある。このアレイ型振動子が有する圧電素子の一般形状は、幅Ｗ、厚さＴ、長さＬで形成され、幅Ｗの上下面に電極（接地電極、信号電極）を配置していた。【０００５】
上記電極にパルス電圧を印加した場合、厚さＴ寸法に応じた縦振動が主に発生すると同時に、幅Ｗ寸法に応じた横振動も副次的に発生する。つまり、幅Ｗ寸法が一定であると横振動が強く発生し、形状によっては縦振動に重畳して、縦振動に悪影響を及ぼすことがある。このため、圧電素子を複数個に分割して横方向振動の共振周波数が特定の周波数とならないように形成していた。【０００６】
ここで、圧電素子を分割して横方向振動の共振周波数が特定の周波数とならないようにする超音波振動子の一般的な製造工程を説明する（例えば、特許文献１参照。）。
（１）所定の形状にバッキング層を成型する（バッキング材成型工程）。
（２）上記バッキング材成型工程の前あるいは後に、所定形状の圧電素子に設けられている電極に例えばＦＰＣ（フレキシブル基板：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等からなるリード線を接続する（電極配線工程）。
（３）圧電素子とバッキング層とを接合して第１積層体を形成する（圧電振動子接合工程）。
（４）上記第１積層体を構成する圧電素子に第１音響整合層を接合して第２積層体である振動子部組を形成する（第１整合層接合工程）。
（５）上記振動子部組の第１音響整合層側からダイシング溝を加工して圧電素子を複数に分割して振動子エレメントを形成する（ダイシング工程）。
（６）上記ダイシング溝に溝埋め材を充填して補強する（溝埋め工程）。
（７）第１音響整合層に第２音響整合層を接合して第３積層体を形成する（第２音響整合層接合工程）。
（８）上記第３積層体に音響レンズを注型する（レンズ注型工程）。
（９）音響レンズを設けた第３積層体をケースに組み込む（ケース組み込み工程）。【０００７】
以上の工程を通して超音波振動子を製造していた。
電子走査式の超音波振動子は内視鏡の体腔内への挿入部先端に設けられ、これを用いることにより、体腔内のガスや骨の影響なしに良好な画質で消化管壁や膵胆等の深部臓器を明瞭に描出することができる。これら電子走査式の超音波振動子は数十個以上の圧電振動子が配列された構成となっている。【０００８】
図１は、圧電振動子の概念図である。
図１に示したように、圧電振動子２１０１は、一般的に幅Ｗ、厚さＴ、長さＬで表される直方体をしており、図１中の上面及び下面（厚み方向）に形成された電極（不図示）に電圧を印加すると、厚み方向に振動して、超音波を発生させる。【０００９】
このような超音波振動子において、圧電振動子のＷ／Ｔ比は、０．８以下で電気機械変換効率がよく、隣接する圧電振動子間の間隔ａは、狭いほど画質がよいことが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。そのため、従来は、圧電振動子間の間隔ａを極力小さくしながら、Ｗ／Ｔ比を０．８以下になるように超音波振動子の設計が行われてきた。【００１０】
図２は、従来における超音波振動子の一例（その１）を示す斜視図であり、図３は、従来における超音波振動子の一例（その１）を示す断面図である。
超音波振動子は、図２および図３において、対向する上下面に電極層が形成された圧電振動子２１２３、圧電振動子２１２３の下面に設けられた音響整合層２１２４（第１音響整合層２１２４ａ，第２音響整合層２１２４ｂ）、圧電振動子２１２３の下面に形成された電極をＧＮＤに接続するためのＧＮＤ導電部２１２５、ダイシングソー（精密裁断機）等によって切り込みが入れられ複数の圧電振動子に分割するためのダイシング溝２１２６、圧電振動子２１２３の下面の電極に接続される配線２１３１、及び背面負荷材２１３０から構成される。このとき、溝２１２６で切り分けられた音響整合層及び圧電振動子等の一対を超音波振動子エレメントという。【００１１】
図４は、従来における超音波振動子の一例（その２）を示す斜視図であり、図５は、従来における超音波振動子の一例（その２）を示す断面図である。
図４および図５は、図２および図３と異なり、１つの配線２１３１に２つの圧電振動子２１２３（２１２３ａ，２１２３ｂ）及び音響整合層２１２４（２１２４ａ，２１２４ｂ）が設けられ、１つの振動子エレメントは、複数（図５では２つ）の振動子サブエレメントから構成されている。このようにサブエレメント化することにより超音波振動子の超音波の送受信特性（例えば感度）を向上することができる。【００１２】
ここで、従来の超音波振動子の設計手法を以下に挙げる。
１）観察対象物のサイズＳoから、超音波振動子の有効開口幅Ｓを定める（Ｓo＜Ｓ）。
２）超音波観測装置の最大駆動チャンネル数Ｎと有効開口幅Ｓから、圧電振動子の配列ピッチｐを求める（Ｓ／Ｎ）。【００１３】
３）Ｗ／Ｔ比０．８以下の圧電振動子が、配列ピッチｐに収まる個数ｎを求める。図２および図３で言えば、振動子エレメントの個数がｎ個となり、図４および図５で言えばサブエレメントの個数が２倍の２ｎ個になる。【００１４】
このように、圧電振動子の数を複数にすることで、有効なＷ／Ｔ比が得られるように設計していた。また、場合によっては、有効開口幅Ｓを微小修正し、有効なＷ／Ｔ比を得ていた。【００１５】
電子走査式の超音波振動子は内視鏡の体腔内への挿入部に設けられ、これを用いることにより、体腔内のガスや骨の影響なしに良好な画質で消化管壁や膵胆等の深部臓器を明瞭に描出することができる。このような電子走査型振動子で内視鏡に利用されてきたものとして、コンベックスタイプ、リニアタイプ、及びラジアルタイプ等がある。【００１６】
超音波振動子は、超音波を送受する超音波振動子エレメントが複数配列されるものが一般的であり、振動子の端部の溝部分（互いに隣接する振動子エレメント同士の間隙）にのみ樹脂を充填する方法が開示されている。（例えば、特許文献３参照。）
また、溝の中央を含む数箇所に接着剤を充填する方法が開示されている。（例えば、特許文献４参照。）
【特許文献１】特開２００１−４６３６８号公報
【特許文献２】特公昭５６−１７０２６号公報
【特許文献３】特開平８−１０７５９８号公報
【特許文献４】特開２０００−２５３４９６号公報
【発明の開示】
【００１７】
しかしながら、横振動が縦振動に重畳して縦振動に悪影響を及ぼさないようにするために、横方向振動の共振周波数が特定の周波数とならないように振動子エレメントを分割すれば、必然的に分割する数が増え、その結果分割された振動子エレメント１個の幅が狭くなるため、リード線の接続が困難になるという問題点があった。
【００１８】
また、分割された振動子サブエレメント１個の幅が狭いと、ＦＰＣを直接にサブエレメントに接合した場合は、ＦＰＣの弾性が残留応力として残るために、超音波振動子の信頼性が低下するという問題点があった。
【００１９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、振動子エレメントを微細に分割しても、容易にリード線を接続することができ、かつ、信頼性の高い超音波振動子を製造することが可能な超音波振動子の製造方法およびその製造方法によって製造された超音波振動子を提供することを目的にしている。
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の超音波振動子の製造方法は、複数個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを複数個備えた超音波振動子の製造方法である。
【００２１】
そして、上記超音波振動子の製造方法は、接合した音響整合層と圧電素子板とに第１のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する第１の分割工程と、上記第１の分割工程により分割された各圧電素子と基板とを接合する圧電素子基板接合工程と、上記圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う導体膜被膜工程と、上記第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝と第１のダイシング溝との間で、かつ上記導体膜被膜工程により導体膜で覆われた圧電素子と基板および上記音響整合層とに第２のダイシング溝を設けることにより、上記複数個の振動子エレメントを形成する第２の分割工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
また、上記超音波振動子の製造方法は、接合したバッキング材と圧電素子板とに第１のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する第１の分割工程と、上記第１の分割工程により分割された各圧電素子と基板とを接合する圧電素子基板接合工程と、上記圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う導体膜被膜工程と、上記第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝と第１のダイシング溝との間で、かつ上記導体膜被膜工程により導体膜で覆われた圧電素子と基板および上記バッキング材とに第２のダイシング溝を設けることにより、上記複数個の振動子エレメントを形成する第２の分割工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の超音波振動子の製造方法は、上記圧電素子基板接合工程の後であって、上記導体膜被膜工程の前に、上記圧電素子基板接合工程により上記基板と接合した各圧電素子の表面で、かつ上記第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝をマスクするマスキング工程をさらに有することが望ましい。
【００２４】
また、本発明の超音波振動子の製造方法は、上記導体膜が、薄膜であることが望ましい。
また、本発明の一態様によれば、本発明の超音波振動子は、複数の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを備えるアレイ型超音波振動子であって、該振動子エレメントは、該圧電素子と、該圧電素子に隣接して接合された基板と、該圧電素子の一主面に形成された電極と、該基板の一主面に形成された電極パターンとを電気的に接続する導体膜とを含んでおり、該圧電素子は、該振動子サブエレメント単位に分割されているとともに、該基板は、エレメント振動子単位に分割されていることを特徴とする。
【００２５】
また、体腔内用の超音波振動子のように、寸法上の制約が厳しい場合、２つ以上のサブエレメントで構成される素子への配線が困難であるという問題が生じる。
図４および図５に示すように、１つの配線に複数のサブエレメントを接続すると、接続面積が小さくなり、配線パターンも微小になるため、加工組立後に洗滌などによる熱的、機械的負荷が加わった時、配線パターンの残留応力によって生じるサブエレメントが受ける負荷の影響が大きくなり、破損の危険性が増大する等の理由から信頼性が低下する。もちろん、加工時の難易度も上がる。
【００２６】
逆に、複数エレメントへの配線を避けてサブエレメントに分割しない場合（図２および図３参照）、圧電振動子のアスペクト比が０．８以上と大きくなり、変換効率の悪化による感度の低下や、不要振動モードの発生による周波数特性の悪化が生じる。ここで、通常ならば、有効開口幅Ｓの変更となるが、体腔内超音波振動子の場合、有効開口幅Ｓを変更できないという問題がある。
【００２７】
円環状超音波振動子の場合では、体腔内用振動子には、光学観察機能など生体に安全に挿入する上で不可欠な機能を装備しており、直径を小さくすることは、機能の削減に直結し、採用できない。一方、直径を太くすることは、生体への挿入性、患者への苦痛の増大といった観点から採用できない。
【００２８】
上記の課題に鑑み、本発明は、電気機械変換効率が高く、不要な振動モードの発生を抑えた最適な形状を有しており、かつ、工程難易度を低下させ、信頼性を向上させた超音波振動子を提供する。
【００２９】
上記課題は、本発明の一態様によれば、超音波を送受する複数の圧電振動子を備える超音波振動子において、前記圧電振動子は比誘電率が２５００以上であり、該圧電振動子の横巾Ｗと厚みＴの比Ｗ／Ｔが０．６以下で、かつ、隣接する該圧電振動子間の間隔を前記超音波の波長以下とすることを特徴とする超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００３０】
上記課題は、本発明の一態様によれば、上述の超音波振動子を備える超音波内視鏡を提供することによって達成できる。
上記課題は、本発明の一態様によれば、超音波を送受する圧電振動子が複数円筒状に等間隔で配列され、該円筒形の外周の半径は１０ｍｍ以下の電子ラジアル型超音波振動子であって、前記圧電振動子は比誘電率が２５００以上であり、該圧電振動子の横巾Ｗと厚みＴの比率Ｗ／Ｔ比が０．６以下で、かつ、隣接する該圧電振動子間の間隔を前記超音波の波長以下とすることを特徴とする電子ラジアル型超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００３１】
上記課題は、本発明の一態様によれば、前記隣接する圧電振動子間の間隔と前記圧電振動子の横巾Ｗとの比率が略１：２であることを特徴とする上述の電子ラジアル型超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００３２】
上記課題は、本発明の一態様によれば、上述の電子ラジアル型超音波振動子を備える超音波内視鏡を提供することによって達成できる。
また、特許文献３の技術では、隣接する振動素子間に比較的大きなクロストークが発生するとともに、振動子を湾曲させるラジアルタイプやコンベックスタイプでは特に不向きであった。
【００３３】
また、特許文献４の技術では、超音波内視鏡のように振動子が小さいものでは、クロストークの増加、ビームパターンの悪化や不均一化など、大きな特性劣化につながる。
また、特許文献３及び特許文献４は共に、数十ミクロンの溝内に均一に樹脂を充填することを必要としているが、それは不可能であり、振動子の小さな超音波内視鏡用の振動子としては特性のバラツキが顕著に現れる。
【００３４】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、クロストークや超音波ビームの乱れがない超音波振動子を提供することである。
本発明の第１の超音波振動子は、超音波を送受する超音波振動子エレメントが複数配列され、音響整合層が積層している超音波振動子において、隣接する前記超音波振動子エレメント間の溝の長手方向両側であって振動素子と接触しない位置に接着剤を充填し、当該溝に充填された接着剤と前記振動素子との間に振動減衰材を充填することを特徴とする。
【００３５】
本発明の第２の超音波振動子は、上記第１の超音波振動子であって、前記接着剤は、前記溝の長手方向両端に充填されることを特徴とする。
本発明の第３の超音波振動子は、上記第１又は第２の超音波振動子であって、前記接着剤は、硬質樹脂であることを特徴とする。
【００３６】
本発明の第４の超音波振動子は、上記第１乃至第３のいずれか１つの超音波振動子であって、前記振動減衰材は前記超音波振動子エレメントの背面に充填されるバッキング材であることを特徴とする。
【００３７】
本発明の第５の超音波振動子は、上記第１乃至第４のいずれか１つの超音波振動子であって、電子ラジアル型超音波振動子であることを特徴とする。
本発明の超音波内視鏡は、上記第１乃至第５のいずれか１つの超音波振動子を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】圧電振動子の概念図である。
【図２】従来における超音波振動子の一例（その１）を示す斜視図である。
【図３】従来における超音波振動子の一例（その１）を示す断面図である。
【図４】従来における超音波振動子の一例（その２）を示す斜視図である。
【図５】従来における超音波振動子の一例（その２）を示す断面図である。
【図６】第１の実施の形態における超音波振動子の製造方法の手順を示したフローチャートである。
【図７】音響整合層圧電素子接合工程を説明するための斜視図である。
【図８】第１の分割工程を説明するための斜視図である。
【図９】第１の分割工程を説明するための上面図である。
【図１０】圧電素子基板接合工程を説明するための斜視図である。
【図１１】圧電素子基板接合工程を説明するための上面図である。
【図１２】マスキング工程を説明するための斜視図である。
【図１３】第１の実施の形態における導体膜被膜工程を説明するための上面図である。
【図１４】第１の実施の形態における第２の分割工程を説明するための上面図である。
【図１５】マスク部材除去後の状態を示す上面図である。
【図１６】第２の実施の形態における超音波振動子の製造方法の手順を示したフローチャートである。
【図１７】第２の実施の形態における導体膜被膜工程を説明するための斜視図である。
【図１８】第２の実施の形態における第２の分割工程を説明するための斜視図である。
【図１９】第２の実施の形態における第２の分割工程を説明するための上面図である。
【図２０】１個の振動子エレメントを示す斜視図である。
【図２１】超音波内視鏡の外観構成を示す図である。
【図２２】図２１の超音波内視鏡２００１の先端部２００３の拡大図である。
【図２３】超音波振動子の製造過程における超音波振動子を構成する構造体の斜視図である。
【図２４】第３の実施の形態における構造体Ａを示す斜視図である。
【図２５】第３の実施の形態における構造体Ａを示す断面図である。
【図２６】第３の実施の形態におけるε33T/ε0とインピーダンスとの関係を示す図である。
【図２７】第３の実施の形態におけるＷ／ｔ比と電気機械結合係数の関係を示す図（ε33T/ε0＝１５００前後の材料を用いた場合）である。
【図２８】第３の実施の形態におけるＷ／ｔ比と電気機械結合係数の関係を示す図（ε33T/ε0＝２５００前後の材料を用いた場合）である。
【図２９】本発明における超音波内視鏡の外観構成を示す図である。
【図３０】図２９に示す超音波内視鏡１の先端部硬質部の拡大図である。
【図３１】超音波振動子の製造工程（その１）を示す図である。
【図３２】超音波振動子の製造工程（その２）を示す図である。
【図３３】超音波振動子の製造工程（その３）を示す図である。
【図３４】図３１に示す構造体Ａに接着剤を充填した状態を模式的に示す拡大図である。
【図３５】図３１に示す構造体Ａに接着剤を充填した状態を説明のため平面化した図（平面図）である。
【図３６】図３１に示す構造体Ａに接着剤を充填した状態を説明のため平面化した図（断面図）である。
【図３７】超音波振動子の製造工程（その４）を示す図である。
【図３８】超音波振動子の製造工程（その５）を示す図である。
【図３９】超音波振動子の製造工程（その６）を示す図である。
【図４０】超音波振動子の製造工程（その７）を示す図である。
【図４１】超音波振動子の製造工程（その８）を示す図である。
【図４２】図３６で示した電子ラジアル超音波内視鏡の先端の側断面図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
まず、図６乃至図１５を用いて本発明を適用した第１の実施の形態について説明する。
図６は、第１の実施の形態における超音波振動子の製造方法の手順を示したフローチャートであり、図７は、音響整合層圧電素子接合工程を説明するための斜視図であり、図８は、第１の分割工程を説明するための斜視図であり、図９は、第１の分割工程を説明するための上面図であり、図１０は、圧電素子基板接合工程を説明するための斜視図であり、図１１は、圧電素子基板接合工程を説明するための上面図であり、図１２は、マスキング工程を説明するための斜視図であり、図１３は、第１の実施の形態における導体膜被膜工程を説明するための上面図であり、図１４は、第１の実施の形態における第２の分割工程を説明するための上面図であり、図１５は、マスク部材除去後の状態を示す上面図である。【００４０】
まず、図６のステップＳ１１の音響整合層圧電素子接合工程において、図７に示したように、音響整合層１０２１と圧電素子１０２２とを接合する。圧電素子１０２２には、例えば、圧電素子放射面電極（接地リード線が接続される電極）および圧電素子背面電極（駆動リード線が接続される電極）が銀焼付けにより形成されている。【００４１】
図６のステップＳ１２の第１の分割工程において、図８および図９に示したように、ステップＳ１１の音響整合層圧電素子接合工程により接合した音響整合層１０２１と圧電素子１０２２とに、ダイシングマシンを用いて所定ピッチの第１のダイシング溝１０３１を設ける。これにより接合した音響整合層１０２１と圧電素子１０２２は、複数の圧電素子１０３２に分割される。【００４２】
そして、図６のステップＳ１３の圧電素子基板接合工程において、図１０および図１１に示したように、ステップＳ１２の第１の分割工程により分割された各圧電素子１０３２と、超音波を送波するための駆動信号を送信するため、または受波した超音波により発生する受信信号を受信するための伝達ケーブルやＦＰＣなどの他の基板が接続される基板１０５１とを接合する。基板１０５１は、３次元基板、アルミナ基板、ガラエポ基板、リジッドフレキ、ＦＰＣなどが可能である。そして、基板１０５１には、所定のピッチ（後述する振動子エレメント１０８２の配列ピッチに相当するピッチ）で電極パターン１０５２が形成されている。また、電極パターン１０５２は、基板１０５１の表側のみであっても良いし、裏面から側面を経由して表面まで形成されていても良い。なお、図１０に示した基板１０５１の導体面表面の高さは、各圧電素子１０３２とほぼ同一にしてある。ただし、導電樹脂、導電薄膜、薄い（例えば、８マイクロメートル程度）金属箔、あるいはこれを用いたフレキシブルプリント基板を用いる場合、各圧電素子１０３２と基板１０５１の導体面表面との高さには、数十マイクロメートル程度の差異があっても（どちらが高くなっても）構わない。【００４３】
次に、図６のステップＳ１４のマスキング工程において、図１２に示したように、ステップＳ１３の圧電素子基板接合工程により上記基板１０５１と接合した各圧電素子１０３２の表面で、かつステップＳ１２の第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝１０３１を避けるように、マスク部材１１２１でマスクする。マスク部材１１２１としては、メタルマスクやメッシュマスクに代表される印刷用スクリーン、ステンレス・鋼・ニッケル・銅合金などの金属板、ポリイミド・ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂を基材に用いたテープ、ＰＥＴ、石英ガラス、セラミックスおよびＦＲＰ（繊維強化樹脂：Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ）等の材質が使用可能である。【００４４】
次に、図６のステップＳ１５の導体膜被膜工程において、図１３に示したように、ステップＳ１３の圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子１０３２と基板１０５１との双方の接合部分近傍であって、ステップＳ１４でマスク部材１１２１にてマスクした部分近傍の表面を導体厚膜または導体薄膜からなる導体膜１０７１で被う。【００４５】
そして、上記導体膜１０７１を形成したら、図６のステップＳ１６の第２の分割工程において、図１４に示したように、ステップＳ１２の第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝１０３１と第１のダイシング溝１０３１との間で、かつステップＳ１５の導体膜被膜工程により導体膜１０７１で覆われた圧電素子１０３２と基板１０５１および上記音響整合層１０２１とに、ダイシングマシンを用いて所定ピッチの第２のダイシング溝１０８１を設けることにより複数個の振動子エレメント１１５１を形成する。【００４６】
最後に、図６のステップＳ１７のマスク部材除去工程において、図１５に示したように、マスク部材１１２１を除去することにより、２個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメント１１５１を複数個備えた超音波振動子を製造することができる。【００４７】
次に、図１６乃至図２０を用いて本発明を適用した第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と異なるところを中心に説明し、共通する部分は説明を省略する。【００４８】
図１６は、第２の実施の形態における超音波振動子の製造方法の手順を示したフローチャートであり、図１７は、第２の実施の形態における導体膜被膜工程を説明するための斜視図であり、図１８は、第２の実施の形態における第２の分割工程を説明するための斜視図であり、図１９は、第２の実施の形態における第２の分割工程を説明するための上面図であり、図２０は、１個の振動子エレメントを示す斜視図である。【００４９】
図１６に示したフローチャートが図６に示したフローチャートと異なる点は、図１６には図６に示したステップＳ１４のマスキング工程およびステップＳ１７のマスク部材除去工程が存在しないことである。すなわち、第２の実施の形態における超音波振動子の製造方法は、マスキング処理が不要であることを特徴の１つとしている。【００５０】
具体的には、ステップＳ１３の圧電素子基板接合工程に続いて、ステップＳ１５の導体膜被膜工程において、図１７に示したように、ステップＳ１３の圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子１０３２と基板１０５１との双方の接合部分近傍の表面を導体膜１０７１で被う。導体膜１０７１は、導電性塗料、導電性樹脂、導電性接着剤、等からなる導体厚膜、メッキあるいはスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学的気相成長法）等による導体薄膜により形成することが可能である。【００５１】
そして、上記導体膜１０７１が硬化したら、図１６のステップＳ１６の第２の分割工程において、図１８および図１９に示したように、ステップＳ１２の第１の分割工程により設けられた第１のダイシング溝１０３１と第１のダイシング溝１０３１との間で、かつステップＳ１５の導体膜被膜工程により導体膜１０７１で覆われた圧電素子１０３２と基板１０５１および上記音響整合層１０２１とに、ダイシングマシンを用いて所定ピッチの第２のダイシング溝１０８１を設けることにより複数個の振動子エレメント１０８２を形成する。【００５２】
これにより、超音波を送波するための駆動信号を送信する、または受波した超音波により発生する受信信号を受信するための１本の伝達ケーブル（不図示）に接続された２個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメント１０８２を複数個備えた超音波振動子を製造することができる。【００５３】
図２０は、１個の振動子エレメントを示す斜視図である。
図２０において、振動子エレメント１０８２は、図１６のステップＳ１６の第２の分割工程によって分割されたものであり、分割された音響整合層１０２１、圧電素子１０２２、電極パターン１０５２を有する基板１０５１、導体膜１０７１により構成され、第１のダイシング溝１０３１により２つの圧電素子サブエレメントを有している。【００５４】
なお、導電性接着剤あるいは導電性塗料で、その粘性を３０００ｃｐｓ以上とし、かつ上記第１のダイシング溝１０３１の幅を１００マイクロメートル以下とすれば、第１のダイシング溝１０３１内に導体膜１０７１が侵入しにくくなるので、第１のダイシング溝１０３１を何かしらの手段で覆い隠す必要が無い。特に、チクソ性がある導電性接着剤あるいは導電性塗料を用い、印刷法で導体膜１０７１を作成する場合は、第１のダイシング溝１０３１内への侵入を確実に防止することができる。【００５５】
以上本発明の第１および第２の実施の形態を図面を用いて説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。【００５６】
例えば、上述の各実施の形態においては、２個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを例に用いたが、振動子エレメントは、３個あるいはそれ以上の振動子サブエレメントからなるものであっても良い。【００５７】
また圧電素子の電極材質も、銀電極に限定される物ではなく、金、クロム、銅、ニッケル等の金属材料を用い、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ、メッキ等の手法により形成した電極が、使用可能である。【００５８】
同様にマスクの形状についても、上記の実施の形態において示したような、第１のダインシング溝の導体膜を形成する部分を覆う形状ないし機能を果たすものであれば、本願で図示した形状に限定されるものではなく、例えば櫛歯状などの、印刷マスクや薄膜用のマスクとして使用されている形状が、適用可能である。【００５９】
同様に、上記の各実施の形態では音響整合層上に圧電素子板および基板を載置する例について述べているが、他の主な音響部材であるバッキング材や完成時には除去する仮固定板などの、音響整合層以外の部材上に圧電素子と基板とを載置しても、同様の工程・構造を取ることができる。【００６０】
本発明によれば、１つの振動子サブエレメントの幅が狭いものであっても、配線端子の取り出し位置設定の自由度が拡大するので、容易に超音波振動子を製造することが可能となる。【００６１】
また、本発明によれば、全振動子サブエレメントについて、各振動子エレメント毎の配線を一括に行えるので、容易に超音波振動子を製造することが可能となる。
また、本発明によれば、導電性樹脂の厚膜乃至薄膜（導体膜）を導線とするため、配線スペースを小さくした超音波振動子の製造が可能となる。【００６２】
また、本発明によれば、ＦＰＣの曲げ応力等が残らないので、信頼性の高い超音波振動子を製造することが可能となる。
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。【００６３】
図２１は、本第３の実施の形態における超音波内視鏡の外観構成を示すである。
超音波内視鏡２００１は、細長の挿入部２００２の基端に操作部２００６を備えている。この操作部２００６の側部からは、図示しない光源装置に接続される一端にスコープコネクタ２００８を有するユニバーサルコード２００７が延出している。さらに、スコープコネクタ２００８は図示しない超音波観測装置にケーブルを介して接続される。【００６４】
挿入部２００２は、先端側から順に先端部２００３、湾曲自在な湾曲部２００４、可撓性を有する可撓管部２００５を連設して構成されている。操作部２００６には湾曲操作ノブ２００６ａが設けられており、この湾曲操作ノブ２００６ａを操作することによって湾曲部２００４を湾曲させられるようになっている。【００６５】
図２２は、図２１の超音波内視鏡２００１の先端部２００３の拡大図である。
先端部２００３には、超音波振動子２０１０が設けられ、湾曲部２００４と超音波振動子２０１０の間には斜面部２０１２が設けられている。超音波振動子２０１０は、音響レンズ（超音波送受部）２０１１を形成した材質で被覆されている。斜面部２０１２には、観察部位に照明光を照射する照明光学部を構成する照明レンズカバー２０１３、観察部位の光学像を捉える観察光学部を構成する観察用レンズカバー２０１４、処置具が突出する開口である鉗子出口２０１５が設けてある。内視鏡の直径が最大でも２０ｍｍであるので、内視鏡に搭載する超音波振動子２０１０の外周の半径の大きさは１０ｍｍ以下にする必要がある。【００６６】
図２３は、超音波振動子の製造過程における超音波振動子を構成する構造体の斜視図を示す。
図２３において、超音波振動子を形成するに際し、まず配線用基板２０２０、導電体２０２１、電極２０２２（２０２２ａ，２０２２ｂ）、圧電振動子２０２３、音響整合層２０２４（第１音響整合層２０２４ａ，第２音響整合層２０２４ｂ）、ＧＮＤ導電部２０２５、溝２０２６から構成される構造体Ａを作製する。それでは、構造体Ａの作製について説明する。【００６７】
まず、第２音響整合層２０２４ｂを形成した後に、第１音響整合層２０２４ａを形成する。次に、例えばダイシングソー（精密裁断機）を用いて、第１音響整合層２０２４ａに溝を形成し、その溝に導電性樹脂を注型し、ＧＮＤ導電部２０２５を形成する。次に、対向する両面に電極層２０２２ａ，２０２２ｂを形成した圧電振動子２０２３を接合する。次に、圧電振動子２０２３に隣接させて配線用基板２０２０を取り付ける。配線用基板２０２０の表面には、電極層２０２０ａが形成されている。そして、電極２０２０ａと電極２０２２ａを電気的に導通させるための導電体２０２１を取り付ける。【００６８】
ダイシングソーを用いて、上記で形成した構造体Ａに切り込みを入れ、数十μｍ幅の溝（ダイシング溝）２０２６を複数形成する。この溝幅は、２０〜５０μｍであるのが好ましい。このとき、第２音響整合層２０２４ｂのみが完全に切断されずに数十μｍ切れ残るように構造体Ａに切り込みを入れるようにする。【００６９】
その後は、コンベックスタイプまたはラジアルタイプ等の超音波振動子の種類に応じた加工がなされる。例えば、図２２の場合では、この超音波振動子は電子ラジアル型超音波振動子であるので、構造体Ａの両側面Ｘ１及びＸ２を向かい合わせるようにして円筒形状にする。【００７０】
図２４は、第３の実施の形態における構造体Ａを示す斜視図であり、図２５は、第３の実施の形態における構造体Ａを示す断面図である。
図２４は、上述した図２３を簡略化した図であり、対向する上下面に電極層２０２２が形成された圧電振動子２０２３、圧電振動子２０２３の下面に設けられた音響整合層２０２４（第１音響整合層２０２４ａ，第２音響整合層２０２４ｂ）、圧電振動子２０２３の下面に形成された電極２０２２ｂをＧＮＤに接続するため導電性樹脂で形成されたＧＮＤ導電部２０２５、ダイシングソー（精密裁断機）等によって切り込みが入れられ複数の圧電振動子２０２３に分割するためのダイシング溝２０２６から構成される。【００７１】
図２５は、構造体Ａの圧電振動子２０２３の上面の電極２０２２aに配線２０３１を接続し、背面負荷材２０３０を設けた構造体Ｂの断面図である。図２５において、分割された各超音波振動子（超音波振動子エレメント）の幅をＷ、隣接する振動子エレメント間の間隔をａとする。上述の通り、ａは狭いほど画質がよいので、この振動子エレメントの配列ピッチａを超音波の波長λ以下とするのが好ましい。本第３の実施の形態では、Ｗ：ａ＝２：１に設定し、Ｗ：１００μｍ、ａ：５０μｍ、そして長さＬ：５ｍｍとした。そして、このような間隔で円筒形状に２００個の振動子エレメントが配列している。【００７２】
さて、上述の通り、Ｗ／ｔ比は小さいほど電気機械変換効率がよいので望ましい。さらに、接続される観測装置とのマッチングを考慮すると、理想的には、超音波振動子に使用される圧電振動子は、使用する周波数領域でのインピーダンスが振動子に配線されたケーブルの特性インピーダンス（例えば５０Ω）前後になることが望ましい。そこで、特許文献２に記載の材料ＰＺＴ−５を用いた場合のインピーダンス及び５０Ωになるインピーダンスを算出する。ＰＺＴ−５の比誘電率ε33T/ε0（Dielectric Constant）を１７００とすると、図２６に示す結果が得られた。本第３の実施の形態で使用する周波数領域としては、ｆ＝７．５ＭＨｚとし、インピーダンスＺをＺ＝１／２πｆＣより算出した。【００７３】
ε33T/ε0＝１７００は、特許文献２に記載されているＰＺＴ−５を用いた場合を示しており、高さｔ＝０．２［ｍｍ］、幅Ｗ＝０．１［ｍｍ］、長さＬ＝１０［ｍｍ］より静電容量Ｃ＝７５．２５９［ｐＦ］が求まり、この場合、インピーダンスＺ＝２８２．０となる。【００７４】
次に、ε33T/ε0＝２５００の材料を用いると、高さｔ＝０．２［ｍｍ］、幅Ｗ＝０．１［ｍｍ］、長さＬ＝１０［ｍｍ］より静電容量Ｃ＝１１０．６７５［ｐＦ］が求まり、この場合、インピーダンスＺ＝１９１．７となる。【００７５】
また、仮にε33T/ε0＝８０００の材料を用いたとすると、高さｔ＝０．２［ｍｍ］、幅Ｗ＝０．１［ｍｍ］、長さＬ＝１０［ｍｍ］より静電容量Ｃ＝３５４．１６［ｐＦ］が求まり、この場合、インピーダンスＺ＝５９．９となる。ただし、これは理想的な材料をシュミュレーションした場合であり、参考までに示したものである。【００７６】
ここで、体腔内用超音波振動子に使用される圧電振動子は、上述の通り非常に小型にする必要があるため、特許文献２に記載されたε33T/ε0＝１０００以下の材料では、インピーダンスが非常に大きくなってしまう。一方、圧電材料の誘電率については、離散的な選定しかできない。また、数十μｍオーダでダイシングする必要があるための機械加工性も要求される。【００７７】
このような観点から、本第３の実施の形態で採用した材料は、入手可能なもので、かつインピーダンス及び機械加工性を考慮し、その材料の比誘電率ε33T/ε0は２５００前後のものを採用するのが好ましいことが分かった。【００７８】
図２７および図２８は、本第３の実施の形態におけるＷ／ｔ比と電気機械結合係数の関係を示す。図２７はε33T/ε0＝１５００前後の材料を用いた場合であり、図２８はε33T/ε0＝２５００前後の材料を用いた場合である。【００７９】
図２７では、Ｗ／ｔ＝０．７付近のとき、電気機械結合係数がピークになっている。図２８では、Ｗ／ｔ＝０．６付近のとき、電気機械結合係数がピークになっている。これらより、ε33T/ε0が大きくなるほど、Ｗ／ｔ比が小さくて電気機械結合係数がピークになることが分かる。【００８０】
Ｗ／ｔ比が０．８以下ならば、不要な振動が本来必要な厚み方向への振動に混入しないことが知られているが（特許文献２参照）、本第３の実施の形態では、Ｗ／ｔ比が０．６であるので、不要な振動が生じない。【００８１】
また、図２８は、Ｗ／ｔ＝約０．６を頂点として左右に山が下っているグラフとなっているが、０．６より大きいところでは０．６以下に比べ傾きが急になっている。大まかに線対称のグラフとなっているので、０．６以上でも超音波特性が得られるように見えるが、実際は、製造工程において幅Ｗを高精度に調整して切り出すことは難しく、幅Ｗにバラツキが生じる。このバラツキによってＷ／ｔ比が設計値と多少異なってくる。このように、Ｗ／ｔ比の変化が生じると、図２８のように、傾きが急なところでは電気機械総合定数が大きく変化してしまう。つまり、音響特性への影響は、Ｗ／ｔ比が０．６より大きい場合が、０．６より小さい場合に比べて、超音波特性の変化が大きい。したがって、Ｗ／ｔ比を０．６以下に調整するのが望ましい。【００８２】
以上より、Ｗ／ｔ比０．６以下ならば、電気機械結合定数も大きく、かつ、不要な振動モードも生じないため、必要な音響特性を維持することができる。また、振動子エレメントのサブエレメント化を図る必要がないため、配線作業が容易になり、かつ配線本数の削減による信頼性向上（故障の可能性の低減）が達成できる。【００８３】
本発明を用いることにより、必要な音響特性を維持したまま、配線作業の容易化と、配線本数の削減による信頼性向上（故障可能性の削減）が達成できる。
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。【００８４】
図２９は、本発明にかかる超音波内視鏡の外観構成を示す。
超音波内視鏡３００１は、体腔内に挿入される細長の挿入部３００２と、この挿入部３００２の基端に位置する操作部３００３と、この操作部３００３の側部から延出するユニバーサルコード３００４とで主に構成されている。【００８５】
ユニバーサルコード３００４の基端部には、図示しない光源装置に接続される内視鏡コネクタ３００４ａが設けられている。この内視鏡コネクタ３００４ａからは図示しないカメラコントロールユニットに電気コネクタ３００５ａを介して着脱自在に接続される電気ケーブル３００５及び図示しない超音波観測装置に超音波コネクタ３００６ａを介して着脱自在に接続される超音波ケーブル３００６が延出している。【００８６】
挿入部３００２は、先端側から順に硬質な樹脂部材で形成した先端硬質部３００７、この先端硬質部３００７の後端に位置する湾曲自在な湾曲部２００４、この湾曲部２００４の後端に位置して操作部３００３の先端部に至る細径かつ長尺で可撓性を有する可撓管部３００９を連設して構成されている。そして、先端硬質部３００７の先端側には超音波を送受する複数の振動素子を配列した超音波振動子部２０１０が設けられている。【００８７】
操作部３００３には湾曲部２００４を所望の方向に湾曲制御するアングルノブ３０１１、送気及び送水操作を行うための送気・送水ボタン３０１２、吸引操作を行うための吸引ボタン３０１３、体腔内に導入する処置具の入り口となる処置具挿入口３０１４等が設けられている。【００８８】
図３０は、図２９に示す超音波内視鏡３００１の先端硬質部３００７の拡大図である。図２２に示した外観斜視図と合わせて説明する。
先端硬質部３００７の先端には、電子ラジアル型走査を可能にする超音波振動子２０１０が設けられている。超音波振動子２０１０は、音響レンズ（超音波送受部）２０１１を形成した材質で被覆されている。また、先端硬質部３００７には斜面部２０１２が形成されている。斜面部２０１２には、観察部位に照明光を照射する照明光学部を構成する照明レンズ３０１８ｂ、観察部位の光学像を捉える観察光学部を構成する対物レンズ３０１８ｃ、切除した部位を吸引したり処置具が突出したりする開口である吸引兼鉗子口３０１８ｄ、送気及び送水するための開口である送気・送水口３０１８ａが設けてある。【００８９】
図３１は、超音波振動子の製造工程（その１）を示す。
図３１において、超音波振動子を形成するに際し、まず基板３０２０、導電体３０２１、電極３０２２（３０２２ａ，３０２２ｂ）、振動素子（ここでは圧電素子）３０２３、音響整合層３０２４（第１音響整合層３０２４ａ，第２音響整合層３０２４ｂ）、導電樹脂３０２５、溝３０２６から構成される構造体Ａを作製する。それでは、構造体Ａの作製について説明する。【００９０】
まず、第２音響整合層３０２４ｂを形成した後に、第１音響整合層３０２４ａを形成する。次に、例えばダイシングソー（精密裁断機）を用いて、第１音響整合層３０２４ａに導電性樹脂３０２５を充填するための溝を形成し、その溝に導電性樹脂３０２５を流し込む。次に、対向する両主面に電極層３０２２ａ，３０２２ｂを形成した振動素子３０２３を接合する。そして振動素子３０２３の横に基板３０２０を取り付ける。基板３０２０の表面には、電極層３０２０ａが形成されている。そして、電極３０２０ａと電極３０２２ａを電気的に導通させるための導電体３０２１を取り付ける。【００９１】
上記ダイシングソーを用いて、形成した構造体Ａに切り込みを入れ、数十μｍ幅の溝（ダイシング溝）３０２６を一定間隔で複数形成する。この溝幅は、２０〜５０μｍであるのが好ましい。このとき、第２音響整合層３０２４ｂのみが完全に切断されずに数十μｍ切れ残るように構造体Ａに切り込みを入れるようにする。このような溝３０２６を例えば約２００個程度、構造体Ａの全体に均一に設ける。ここで、分割した個々の振動子を振動子エレメント３０２７という。【００９２】
なお、本第４の実施の形態は２層整合であるので、第1音響整合層３０２４ａの材料には、アルミナやチタニア（ＴｉＯ2）などフィラーを含有するエポキシ樹脂を用い、第２音響整合層３０２４ｂの材料には、フィラーが入っていないエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。また、３層整合の場合には、第1音響整合層の材料に、マシナブルセラミックスやフィラーやファイバーを含有するカーボンまたはエポキシ樹脂などを用い、第２音響整合層には、アルミナやチタニアなどフィラーを若干含有（２層整合の場合と比較して含有率が少ない）するエポキシ樹脂を用い、第３音響整合層には、フィラーが入っていないエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。【００９３】
次に、図３２に示すように、この積層体の側面Ｘ１と側面Ｘ２の面とが向かい合うように、図３１で示した構造体Ａを湾曲させて円筒状にしていく。ここで、溝３０２６の端部から所定距離を隔てた箇所にマスキングテープを貼り、これをマスクとして硬質樹脂３０２８を溝３０２６上から擦り付けることにより、溝３０２６におけるマスキングテープによって覆われていない端部にのみ硬質樹脂３０２８を充填する（図３４参照）。【００９４】
次に、図３３に示すように、環状の構造部材３０３０（３０３０ａ）を構造体Ｂの開口部より内側に取り付ける。このとき、構造部材３０３０ａは、基板３０２０上に位置するように取り付ける（図３７参照）。反対側の開口部についても同様に構造部材３０３０（３０３０ｂ）を取り付ける。このとき、構造部材３０３０ｂは導電樹脂３０２５上に位置するように取り付ける（図３７参照）。【００９５】
図３４は、図３２および図３３に示す構造体Ｂに接着剤を充填した状態を模式的に示す拡大図であり、図３５および図３６は、説明のため平面化した図である。
図３４、図３５及び図３６に示すように、接着剤としての硬質樹脂３０２８は、溝３０２６内の長手方向両側であって振動素子３０２３と接触しない位置に充填される。硬質部長が長くなると、超音波内視鏡装置により診療される患者の負担にもなるため、硬質樹脂３０２８は溝３０２６の端部にあって、クロストークの影響を低減するには可能な限り振動素子３０２３と硬質樹脂３０２８との間隔は長いことが好ましい。また、硬質樹脂３０２８は、例えば硬質のエポキシ樹脂に粘性を高めるために無機物（炭酸カルシウムやアルミナ）のフィラーを入れたものを用いる。【００９６】
図３７、図３８および図３９は、図３３で示した構造部材３０３０を取り付けた構造体Ｂの断面を示す。
図３３で構造部材３０３０（３０３０ａ，３０３０ｂ）を取り付けた（図３７参照）後、構造部材３０３０ａ−３０３０ｂ間をバッキング材３０４０で充填する（図３８参照）。バッキング材には、ゲル状のエポキシ樹脂にアルミナのフィラーを混ぜたものを用いる。その後、導電樹脂３０２５上に導体（銅線）３０４１を取り付ける（図３９参照）（以下、図３７、図３８および図３９で作成した構造体を構造体Ｃという）。【００９７】
次に、図３３に示すように、円筒表面に音響レンズ３０１７を形成する。音響レンズ３０１７は、予め音響レンズ単体で製造していたものを円筒状にした構造体Ａと組み合わせてもよいし、または、円筒状にした構造体Ａを型に入れて音響レンズ材料をその型に流し込んで音響レンズ３０１７を形成してもよい。なお、音響レンズ３０１７のうち、実際に音響レンズとして機能するのはレンズ部３０１７ａである。【００９８】
次に、図４０に示すように、構造体Ｃの一方の開口部側（基板３０２０が設けられている側）から、円筒状の構造部材３０５０を挿入する。この円筒状構造部材３０５０は、円筒状部分３０５３とその一端に設けられている環状の鍔（つば）３０５２とから構成されている。鍔３０５２表面にはプリント配線板３０５４が設けてあり、その表面に数十から数百の電極パッド３０５１が設けてある。さらに、円筒状構造部材３０５０内部にはケーブル３０６２の束が通してあり、そのケーブル３０６２の先端は、各パッド３０５１と半田付けされている（電極パッド３０５１の内側（環の中心方向）にケーブル３０６２を半田付けして結線する。）。なお、ケーブル３０６２は、通常はノイズ低減のために同軸ケーブルを用いる。【００９９】
円筒状構造部材３０５０は絶縁体材料（例えば、エンジニアリング・プラスチック）で作られている。絶縁体材料としては、例えば、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキサイド、エポキシ樹脂などがある。円筒部分３０５３の表面は導電体でメッキされている。こうしてケーブル３０６２を結線した円筒状構造部材３０５０を構造体Ｃに挿入すると、構造体Ｃの構造部材３０３０に円筒状構造部材３０５０の鍔３０５２部分が当たって、円筒状構造部材３０５０の位置が構造体Ｃ内部で固定され、振動子内部で位置決めがされる。【０１００】
図４１は、円筒状構造部材３０５０が挿入されて位置決めがされた後、電極パッド３０５１の外側部分（環の外周方向の電極パッド部分）と、振動子エレメント３０２７の電極３０２０ａとをワイヤー３０９０を用いて結線した状態を示す。【０１０１】
図４２は、図４１で示した電子ラジアル超音波内視鏡の先端の側断面図を示す。
上述のように、振動素子３０２３、バッキング材３０４０などが設けられている。また、電極パッド３０５１のうち鍔の中心方向側にケーブル３０６２が結線されている。電極パッド３０５１のうち鍔の外周方向側にワイヤー３０９０の一端が半田３１０１で結線され、他端が振動子エレメントの基板３０２０上にあるシグナル側電極３０２０ａと半田３１０２で結線されている。なお、隣接するシグナル側電極３０２０ａにワイヤーが接触して短絡しないように短いワイヤー３０９０を用いて結線する。また、ケーブル３０６２に負荷がかかることにより引っ張られて、ケーブル３０６２が電極パッド３０５１から外れてしまうことを防ぐために、ポッティング樹脂３１００でケーブル３０６２と電極パッド３０５１との結線部分全体を被覆する。また、構造部材３０３０ｂの表面には銅箔３１０３が成膜されており、さらに、構造部材３０３０の表面と音響整合層３０２４及び円筒部材３０５０の円筒側面は、導電性樹脂（例えば、半田）３１０４で結合されている。以上のような構成をしている振動子部分の先端には、先端構造部材３１０６が設けられ、内視鏡硬質部３００７との接続部には、構造部材（蛇管接続部）３１０５が設けられている。【０１０２】
以上のように、本実施の形態によれば、隣接する超音波振動子エレメント間の溝の長手方向両側であって振動素子と接触しない位置に硬質樹脂を充填し、上記溝に充填される硬質樹脂と振動素子との間にバッキング材を充填することで、硬質樹脂が振動素子と接触しないため、振動素子の振動を規制しない。また、クロストークも低減できるとともに、全長が２０ｍｍ以下の内視鏡に用いる振動子の機械的強度を持たせることもできる。【０１０３】
また、振動素子の振動を妨げる硬質樹脂が振動素子に接触しないため、超音波ビームの乱れを防ぐことができる。
なお、本第４の実施の形態では、電子ラジアル型超音波振動子を用いて説明を行ったが、振動子が円弧状に配列されるコンベックス型や振動子が直線状に配列されるリニア型であっても同様の構成及び効果となるため説明を省略する。【０１０４】
また、本第４の実施の形態は、振動素子として圧電素子を用いた超音波振動子だけに限らず、静電容量型振動子（ｃ−ＭＵＴ）を用いた電子ラジアル型超音波振動子に対しても適用することが可能である。【０１０５】
本発明によれば、隣接する超音波振動子エレメント間の溝の長手方向両側であって振動素子と接触しない位置に強度を維持する硬質の接着剤を充填し、振動素子間に振動減衰材を充填することにより、接着剤が振動素子の振動を規制せず、クロストークや超音波ビームの乱れが発生しなくなる。【０１０６】
この際、接着剤の充填箇所は、クロストークの影響が減少する溝の長手方向両端であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、溝の長手方向両側におけるいずれかの箇所であれば所望の効果が期待できる。【０１０７】
なお、本発明は、ラジアル型、コンベックス型、及びリニア型の超音波振動子に共通で用いることが可能であり、多くの超音波内視鏡の性能を高めることが可能である。
【図１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２６】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図４０】
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【図４１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２７】
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【図２８】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４２】
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【国際調査報告】
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