(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波アレイ振動子において、
圧電素子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた整合層と、
グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整合層へ接着した圧電素子と、
圧電素子と整合層及び導電層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、
を設け、前記導電層における分割溝における圧電素子接触部以外の部分に導電性の充填材を充填し、導電層をケーブル配線用基板のグランドランド部と導通させたことを特徴とする超音波アレイ振動子。
【請求項２】
超音波アレイ振動子において、
圧電素子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた整合層と、
グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整合層へ接着した圧電素子と、
圧電素子と整合層及び導電層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、
を設け、前記導電層における圧電素子接触部以外の部分に導電体を設け、導電体をケーブル配線用基板のグランドランド部へ導通させたことを特徴とする超音波アレイ振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波断層像を得るための超音波内視鏡や、超音波探触子に使用される超音波アレイ振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医療診断等に超音波振動子を用いた超音波診断装置が広く用いられるようになった。この場合、単一の超音波振動子を回転等して機械的に超音波を走査するメカニカル走査式超音波振動子の他に電子走査式の超音波振動子が採用されることがある。
【０００３】
この電子走査式の超音波振動子は超音波振動子をアレイ状に形成した超音波アレイ振動子で形成される。
従来の電子走査式の超音波振動子（超音波アレイ振動子）は、圧電素子の両面にシグナル電極とグランド電極を設け、整合層を配置して整合層途中深さに達する切り込み溝を施して複数素子を分割形成する。この時、グランド電極を共通接続する必要がある。
【０００４】
グランド電極を共通接続する方法として、特開昭６１−２５３９９９号公報のように、圧電素子と接する音響整合層を導電性樹脂とし、整合層の途中深さに達する切り込みを設けたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、切り残す整合層の厚さが薄いと、整合層の強度が相対的に低下するため、力が加わった際等に整合層にヒビが入ったりして導通不良となる恐れがある。
一方、切り残す整合層の厚さが厚い（整合層への切り込みが浅い）とクロストークが発生する恐れがあった。
【０００６】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、クロストークの発生を防止して、圧電素子のグランド電極の共通接続を安定して確保できる超音波アレイ振動子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の超音波アレイ振動子は、超音波アレイ振動子において、圧電素子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた整合層と、グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整合層へ接着した圧電素子と、圧電素子と整合層及び導電層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、を設け、前記導電層における分割溝における圧電素子接触部以外の部分に導電性の充填材を充填し、導電層をケーブル配線用基板のグランドランド部と導通させたことを特徴とする。
本発明の第２の超音波アレイ振動子は、超音波アレイ振動子において、圧電素子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた整合層と、グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整合層へ接着した圧電素子と、圧電素子と整合層及び導電層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、を設け、前記導電層における圧電素子接触部以外の部分に導電体を設け、導電体をケーブル配線用基板のグランドランド部へ導通させたことを特徴とする。
【０００８】
【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説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の超音波アレイ振動子の全体を示し、図２は配列方向の断面を示し、図３は図２と直交するエレベーション方向の断面で内部構造を示し、図４は図３におけるバッキング材を充填する前の内部構造を示す。
【０００９】
図１に示す超音波アレイ振動子１は、音響レンズ２の内側にバッキング材枠３が配置され、このバッキング材枠３の内側にケーブル配線基板４が立設され、その周囲にバッキング材５が充填されるようにしている。
ケーブル配線基板４には図２等に示すアレイ状に形成された多数の圧電素子６，６，…，６に信号配線ワイヤ７で接続される信号配線ランド８，８，…，８がその長手方向の両面に設けてある。
【００１０】
また、ケーブル配線基板４の上部寄りの両面には、ＧＮＤ配線ランド９がその長手方向にライン状に形成され、例えばその両端の位置で接続ワイヤ１０により、バッキング材枠５の内面に設けた導電膜１１と半田１２付け等で電気的に接続している。
【００１１】
図２、図３及び図４に示すように各圧電素子６はその上下両面に信号電極１３ａとグランド電極１３ｂとが金或いは銀等の金属の蒸着等で形成され、その超音波送受を行う下面（音響放射面）側には、整合をとるための第１整合層１４、第２整合層１５と、出射される超音波を集音する音響レンズ２が層状に形成されている。
【００１２】
本実施の形態では、第１整合層１４は（例えばエポキシ樹脂に炭素等を添加して付与された）導電性を有する樹脂等で形成されている。つまり、第１整合層１４はこの第１整合層１４側に設けた各圧電素子６の下面側のグランド電極となる各電極１３と共通に導通する。
【００１３】
アレイ状に形成された（アレイ状振動子としての）多数の圧電素子６，６，…，６は例えば図４に示すエレベーション方向（幅方向）の幅Ｗを有し、その方向と直交する素子配列方向に長く形成したベルト状の圧電素子板の両面に蒸着等で全面電極を設けたものを第１整合層１４に接着した状態のものを、ダイシングマシーンにより素子配列方向に所定ピッチで形成した分割溝１６によりその配列方向に分割されてアレイ状に形成されている。
【００１４】
この場合、分割溝１６の深さは圧電素子６の厚さより大きく、その下面のグランド電極１３ｂに接着された第１整合層１４の厚さ方向の途中まで穿設するように形成する。より具体的には、図２に示すように第１整合層１４の厚さをＴとした場合に、その第１整合層１４の厚さＴのほぼ６０〜１００％となるような深さｔ（圧電素子６の上面から計測するとその厚さ＋ｔ）で分割溝１６が形成される。
【００１５】
このように第１整合層１４に届き、その厚さＴの２／３程度に至る十分に深い分割溝１６を形成しているので、隣接する圧電素子６，６によるクロストークの発生をその間の分割溝１６により十分に抑制できるようにしている。
【００１６】
また、分割溝１６の深さを大きく形成することにより、（分割溝１６の深さを浅く形成した場合に比べて）第１整合層１４の強度が相対的に低下するが、本実施の形態では分割溝１６内に補強するための充填材（補強材）として導電性接着剤１７を充填して、第１整合層１４の強度が相対的に低下するのを防止している。
【００１７】
この導電性接着剤１７として、本実施の形態では第１整合層１４の形成部材と同じ導電性部材を充填して補強している。そして、第１整合層１４にひびが入った場合にも、この導電性接着剤１７により、導通不良が起こるのを確実に防止できるようにしている。
【００１８】
この導電性接着剤１７は、図４に示すように第１整合層１４の分割溝１６における圧電素子６に接触する部分以外の部分に充填している。各圧電素子６のグランド電極１３ｂは第１整合層１４と導通し、図２に示すように第１整合層１４はその配列方向の両端付近でバッキング材枠３の内面に設けた導電膜１１と導電剤（半田）等で導通する。
なお、バッキング材枠３は例えばガラスエポキシ樹脂で形成され、その内面には銅箔が貼着されて導電膜１１が形成されている。そして、導電膜１１はその上端側で接続ワイヤ１０により、ＧＮＤ配線ランド９と電気的に接続される。
【００１９】
また、各圧電素子６の上面側の各信号電極１３ａは、各圧電素子６の上面にその下端面が接触するように立設されたケーブル配線基板４における、各信号電極１３ａの上部側に対向して短冊状に形成された信号配線ランド８に信号配線ワイヤ７により（半田付け等で）電気的に接続される。
【００２０】
この場合、図２及び図４に示すように、ケーブル配線基板４にはその両面に信号配線ランド８がその長手方向に沿って、圧電素子６の配列と同じ間隔で交互に形成されている。つまり、一方の面での配列ピッチは圧電素子６の配列の２倍であり、各面で１つ置きに信号配線ワイヤ７により各信号電極１３ａは信号配線ランド８に接続されている。このように両面に信号配線ランド８を設け、各面では１つ置きで信号配線ワイヤ７により各信号電極１３ａを信号配線ランド８に接続することにより、細かいピッチでアレイ状の圧電素子６を形成した場合にも、各信号電極１３ａを信号配線ランド８に接続し易くしている。
【００２１】
各信号電極１３ａを信号配線ワイヤ７により信号配線ランド８に接続した後に、図３に示すように圧電素子６の周囲は音波を吸収、或いは減衰させるバッキング材５で覆うようにしている。
【００２２】
また、ケーブル配線基板４は図示しない超音波ケーブルの一端と各信号配線ランド８とＧＮＤ配線ランド９とが半田付け等で接続され、その他端のコネクタは超音波観測装置に接続される。
なお、図３に示すように超音波アレイ振動子１はケース１９に設けた開口に音響レンズ２の部分が露出するようにして取り付けられる。
【００２３】
このような構成の超音波アレイ振動子１は以下のようにして製造する。
図示しない枠体内に第２整合層１５を形成する固化前の液体状の樹脂を流して固化させ、その表面を研削して所定の厚さの第２整合層１５を形成し、その上に同様に第１整合層１４を形成し、さらにその上に両面に全面電極を設けた圧電素子板を接着する。なお、枠体は第２整合層１５を形成した後に外す。
【００２４】
そして、圧電素子板を完全に切り離すように分割し、その下側の第１整合層１４の厚さＴのほぼ６０〜１００％程度の深さｔに至る分割溝１６が形成されるようにダイシングマシーンにて圧電素子板（及び第１整合層１４）をその長手方向に所定ピッチで分割して、それぞれが切り離されたアレイ状の圧電素子６，６，…，６を形成する。
【００２５】
次に各分割溝１６には、各圧電素子６に隣接する部分を除いて導電性部材、例えば第１整合層１４を形成した導電性接着剤１７と同じ素材を充填し、硬化させて第１整合層１４を補強する。
【００２６】
次に両面に信号配線ランド８とＧＮＤ配線ランド９を設けたケーブル配線基板４を圧電素子６，６，…，６の上面の信号電極１３ａの上から少し離れた位置に、エレベーション方向の有効幅Ｗの例えば中央に位置するように治具で固定し、圧電素子６，６，…，６の上面の各信号電極１３ａと各信号配線ランド８とを信号配線ワイヤ７で接続する。
【００２７】
そして、アレイ状の圧電素子６，６，…，６及びケーブル配線基板４の周囲を囲むように、天井側及び底面側は開口する四角形状のバッキング材枠３を取り付ける。このバッキング材枠３の内壁面には銅箔等の導電膜１１が形成されており、図２に示すようにその底面側の開口は導電性接着剤で第１整合層１４と導通するように固定接続する。なお、このバッキング材枠３の枠のサイズは前記枠体の内枠より小さいサイズである。
【００２８】
その後、バッキング材枠３の天井側の開口から固化前のバッキング材５を所定の高さまで流し込んで固化させる。その後、ケーブル配線基板を固定していた治具を外し、バッキング材枠３の導電膜１１とケーブル配線基板のＧＮＤ配線ランド９とを接続ワイヤ１０により電気的に接続する。また、このようにして作ったものを、予め図示しない枠体により形成した音響レンズ２に収納し、底部の第２整合層１５を音響レンズ２の上面に接するように接合する。
【００２９】
また、ケーブル配線基板４に図示しない超音波ケーブルを接続し、この接続部分を覆う。そして、このようにして製造した超音波アレイ振動子１を図３に示すようにケース１９に音響レンズ２の底部側が露出するように取り付ける。
【００３０】
このようにして製造された超音波アレイ振動子１による作用を説明する。
超音波ケーブルの他端のコネクタを超音波観測装置に接続し、超音波観測装置の電源を投入し、音響レンズ２の底面を患者等の検査部位に当てることにより、この超音波アレイ振動子１に電子走査を行う送信パルスが印加される。
【００３１】
超音波アレイ振動子１はその素子配列方向の各圧電素子６の信号電極１３ａ、グランド電極１３ｂ間に順次、送信パルスが印加され、この送信パルスの印加により圧電素子６は電気−音響変換機能により超音波励振して、下面（音響放射面）と上面側に超音波を送出する。上面側ではバッキング材５により減衰される。
一方、下面側から送出された超音波は第１整合層１４、第２整合層１５を通り、さらに音響レンズ２で集音され、この音響レンズ２と当接する検査部位側に送波され、その際に素子配列方向にリニア走査する。
【００３２】
検査部位側での音響インピーダンスの変化部分で反射された反射超音波は同じ圧電素子６で受信され、電気信号に変換され、超音波観測装置内の信号処理系で信号処理され、映像信号に変換されてモニタの表示面にリニア走査した場合の超音波断層像を表示する。
【００３３】
なお、送信パルスを圧電素子６の信号電極１３ａ、グランド電極１３ｂ間に印加した場合、送信パルスはケーブル配線基板４の信号配線ランド８→信号配線ワイヤ７→圧電素子６の信号電極１３ａ→グランド電極１３ｂ→第１整合層（分割溝１６内の導電性接着剤１７）→バッキング材枠３内面の導電膜１１→接続ワイヤ１０→ケーブル配線基板４のＧＮＤ配線ランド９の経路で印加されるようになる。
【００３４】
この超音波アレイ振動子１によれば第１整合層１４の厚さＴの例えば２／３程度までの深い分割溝１６を形成することにより、特に隣接する圧電素子６とのクロストークを十分に小さくできる。従って、素子配列方向に対して分解能の高い断層像を得ることができる。
【００３５】
また、深い分割溝１６を形成することにより、浅く形成した場合よりも、強度が低下するが、補強する充填部材１７を分割溝１６に充填することにより、その低下を防止できる。
また、分割溝１６を深く形成した際に、導電性材料で形成した第１整合層１４にひびが入ったとしても、分割溝１６内に導電性接着剤１７を充填することにより、強度を補強できると共に、導通させる機能もより確実に確保できるので、グランド電極１３ｂの共通接続を十分に保持できる。
【００３６】
本実施の形態は以下の効果を有する。
第１整合層１４の厚さＴの例えば６０〜１００％程度までの深い分割溝１６を形成することにより、クロストークを十分に小さくできる。また、分割溝１６に充填材１７を充填することにより強度の低下を防止できる。また、各圧電素子６のグランド電極１３ｂの共通接続の機能を安定して確保できる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
次に図５を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。図５は第２の実施の形態の超音波アレイ振動子２１の構造を示す。
この超音波アレイ振動子２１は、図４に示す超音波アレイ振動子１における導電性材料による第１整合層１４を導電性を有しない第１整合層１４′とし、さらにこの第１整合層１４′における圧電素子６のエレベーション方向の両端に接触する部分の２箇所には、素子配列方向に沿うように溝部２２、２２を形成して、各溝部２２に導電層２３を設けている。
【００３８】
なお、導電層２３を形成する導電体は樹脂と金属粉等を混合して作るため、水などにより膨潤し易い。このため、本実施の形態ではこの導電層２３を第１整合層の厚さの２／３以下にして、必要とされる耐久性を確保している。
なお、本実施の形態では、分割溝１６を形成した場合、分割溝１６は導電層２３の厚さより浅く形成され、導電層２３は分割溝１６の形成により、分離されないようにしている。
【００３９】
第１整合層１４′の上面と導電層２３の上面とは面一になるように研削等し、この第１整合層１４及び各溝部２２に形成した導電層２３の上に、その両面に電極を設けた圧電素子板を接着して、第１の実施の形態と同様にダイシングマシーンにて分割溝１６を形成することにより、上面に信号電極１３ａ、下面にグランド電極１３ｂがそれぞれ形成されたアレイ状の圧電素子６，６，…，６が形成される。
【００４０】
この場合、第１整合層１４′の上面は各圧電素子６の下面のグランド電極１３ｂの中央部分と接触し、そのエレベーション方向の両端のグランド電極１３ｂ部分は導電層２３と接触している。
また、本実施の形態では、分割溝１６には、例えば圧電素子６に接触しない部分で、しかも導電層２３に形成した部分に導電性接着剤２４を充填している。
【００４１】
なお、導電層２３及び導電性接着剤２４としては第１の実施の形態で説明した第１整合層１４を形成した場合の例えばエポキシ樹脂に炭素等を添加して導電性を付与したものを採用することができる。
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
また、本実施の形態の作用としては、圧電素子６の中央部分は第１整合層１４′に接触し、その両端側が導電層２３と接触しているのみであるので、第１整合層１４′として導電性材料という制約がある第１整合層１４の場合よりも材料の制約が少なく、より適切な値の整合できたり、より安価な材料で製造できる。
【００４３】
また、本実施の形態では圧電素子６の音響放射面側から送波される超音波は主に第１整合層１４′が形成された部分がその超音波画像の形成に使用される。
その他は第１の実施の形態とほぼ同様の作用を有する。
【００４４】
本実施の形態は以下の効果を有する。
導電性材料という制約がある第１整合層１４の場合よりも材料の制約が少なく、より適切な値の整合ができたり、より安価な材料で製造できる。その他は第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
なお、第２の実施の形態の変形例として、図６に示すような構造にしても良い。図６に示す超音波アレイ振動子２１′では、図５における溝部２２の幅を第１整合層１４′の端部に至るまで広げた（大きくした）ものに相当する。換言すると、第１整合層１４′はエレベーション方向の中央部分を残してその両側を切り欠いた切り欠き溝２２′、２２′を設けて、各切り欠き溝２２′に導電層部材を充填して導電層２３を形成している。
【００４５】
また、分割溝１６には、圧電素子６に接触する部分付近を除いて各切り欠き溝２２′内には導電性接着剤２４を充填している。その他は図５と同様の構成であり、またその作用及び効果もほぼ同様である。
なお、本実施の形態（変形例も含む）では、導電層２３を２本設けているが、１本のみ設けるようにしても良い。
【００４６】
（第３の実施の形態）
次に図７を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。図７は第３の実施の形態の超音波アレイ振動子３１の構造を示す。
この超音波アレイ振動子３１は図５の超音波アレイ振動子２１において、分割溝１６を形成後に、各圧電素子６に接触しない部分の導電層２３の上面に、素子配列方向に沿って共通接続用及び補強の機能を持つ導電性のワイヤ３２を導電性接着剤３３で固定した構造にしている。このワイヤ３２は金属線、例えば銀線で形成されている。
【００４７】
また、分割溝１６にはこのワイヤ３２の下側付近となる部分には、導電性接着剤３３が充填されている。
本実施の形態の作用及び効果は図５の場合とほぼ同様であるが、導電性のワイヤ３２を採用することにより、よりグランド電極１３ｂの共通接続の機能と、補強との両機能を高めることができる。
【００４８】
また、本実施の形態の振動子３１をオートクレーブ滅菌すると、導電層２３の樹脂部分は湿気を含み膨張し、導電性が低下するが、ワイヤ３２は金属線であるため膨張しないので、オートクレーブ滅菌に対する耐性を高くできる。
【００４９】
また、本実施の形態の変形例として図８のような構造にしても良い。図８に示す超音波アレイ振動子３１′は、図６に示す超音波アレイ振動子２１′において、分割溝１６を形成後に、各圧電素子６に接触しない部分の導電層２３の上面に、素子配列方向に沿って共通接続用のフラットワイヤ３２′を導電性接着剤３３で固定した構造にしている。
【００５０】
また、分割溝１６にはこのフラットワイヤ３２′の下側付近となる部分には、導電性接着剤３３が充填されている。
この場合もその作用及び効果は上記の場合とほぼ同様である。
【００５１】
なお、変形例の場合も含めて本実施の形態では、ワイヤ３２、或いはフラットワイヤ３２′を２本設けるようにしているが、１本のみ設けるようにしても良い。
【００５２】
（第４の実施の形態）
次に図９を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。図９は第４の実施の形態の超音波アレイ振動子４１の構造を示す。
この超音波アレイ振動子４１は図４の超音波アレイ振動子１において、分割溝１６を形成後に、各圧電素子６に接触しない部分の第１整合層１４の上面に、素子配列方向に沿って共通接続用の導電性テープ４２を導電性接着剤４７で固定した構造にしている。この導電性テープ４２は例えば銀製テープでその一方の面には導電性接着剤４７による粘着部が設けてある。
【００５３】
また、分割溝１６にはこの導電性テープ４２の下側付近となる部分には、導電性接着剤４７を充填して、より確実な導通を確保すると共に、補強の機能も持たせている。
本実施の形態は図７或いは図８等の場合とほぼ同様の作用効果を有する。また、テープにしたことにより、取付けがし易くかつ接触面積も大きくでき、安定したグランド電極の共通接続を可能にすると共に、超音波アレイ振動子４１の製造作業がより容易となる。
なお、導電性テープ４２を２本設けるようにしているが、１本のみ設けるようにしても良い。
【００５４】
（第５の実施の形態）
次に図１０を参照して本発明の第５の実施の形態を説明する。図１０は第５の実施の形態の超音波アレイ振動子５１の構造を分割溝に沿った断面で示す。
この超音波アレイ振動子５１は、例えば第１の実施の形態の超音波アレイ振動子１の場合と同様の深さでダイシングマシーンで分割溝１６を形成するが、分割溝１６を第１整合層１４の両端に至るまで形成するのでなく、圧電素子６の両端より少し長い部分のみ（そのエレベーション方向）に形成している。
【００５５】
つまり、図１０に示すように、分割溝１６により各圧電素子６を分離して形成すると共に、その下面の第１整合層１４も圧電素子６に対向する部分はクロストークの発生が十分に抑制されるように深い溝を形成する。
【００５６】
しかし、各圧電素子６のエレベーション方向の両端から離れた第１整合層１４の両端側付近は分割溝１６が形成されていないので、これらの部分にも分割溝１６を形成した場合よりも第１整合層１４の強度を大きくでき、かつ分割溝１６を形成する加工の際にひびが入るようなことも防止できるようにしている。
【００５７】
本実施の形態では、各圧電素子６のエレベーション方向の両端から離れた第１整合層１４の（両端側）部分には分割溝１６を形成していないので、その部分を充填材で補強することを行わない。その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００５８】
本実施の形態は、導電性接着剤１７で分割溝１６を形成した部分を補強しなくても、第１の実施の形態とほぼ同様の作用及び効果を有する。
なお、図１０では圧電素子６に隣接する部分付近に分割溝１６を形成し、その両側では分割溝１６を形成しないで、第１整合層１４の強度を大きくしているが、両側部分にはその深さを小さくして、強度の低下を防止するものも本実施の形態に属する。
【００５９】
なお、本実施の形態は第１の実施の形態に対して、その分割溝１６の形成部分を変更したもので説明したが、他の実施の形態等に適用することもできる。つまり、他の実施の形態等に対しても、分割溝１６を形成する部分を圧電素子６の両端より少し長い部分のみに形成しても良い。
【００６０】
（第６の実施の形態）
次に図１１ないし図１３を参照して本発明の第６の実施の形態を説明する。図１１はカーブドリニアタイプの超音波アレイ振動子の外形を示し、図１２は素子配列方向の断面構造を示し、図１３はエレベーション方向の断面構造を示す。  この超音波アレイ振動子６１は半円状の音響レンズ６２の内側にバッキング材枠６３が配置され、このバッキング材枠６３の内側にケーブル配線基板６４が立設され、その周囲にバッキング材６５を充填している。
【００６１】
ケーブル配線基板６４には図１２に示すように例えば円弧に沿ってアレイ状に形成された多数の圧電素子６６，６６，…，６６に信号配線ワイヤ６７で接続される信号配線ランド６８，６８，…，６８がその長手方向にほぼ放射状に設けてある。
【００６２】
また、ケーブル配線基板６４の上部寄りには、ＧＮＤ配線ランド６９がその長手方向にライン状に形成されると共に、信号配線ランド６８，６８，…，６８の両側に設けたグランド配線ランドに延出されている。そして接続ワイヤ７０により、圧電素子６６，６６，…，６６の底面側のグランド電極７１ｂと導通する導電層７２と半田付け等で電気的に接続している。
【００６３】
図１２及び図１３に示すように各圧電素子６６はその上下両面には信号電極７１ａとグランド電極７１ｂとが金属の蒸着等で形成され、その超音波送受を行う下面側には、整合をとるための第１整合層７４、第２整合層７５と、出射される超音波を集音する音響レンズ６２が層状に形成されている。
【００６４】
なお、図１３に示すように、圧電素子６６のエレベーション方向の両端付近に対向する第１整合層７４の上面には溝部を形成して、その溝内に設けた導電層７２が形成されている。
本実施の形態における第１整合層１４は例えばエポキシ樹脂等で形成されている。
【００６５】
アレイ状に形成された多数の圧電素子６６，６６，…，６６は円筒面に沿って形成したベルト状の圧電素子板の両面に蒸着等で全面電極を設けたものを第１整合層７４に接着して、ダイシングマシーンにより分離するように形成した分割溝７６によりその円筒面に沿った配列方向に分割されてアレイ状に形成されている。
【００６６】
また、各分割溝７６における圧電素子６６に隣接する部分を除いて導電層７２が形成された部分には導電性充填材７７が充填され、グランド電極７１ｂを共通に導通すると共に、補強するようにしている。
本実施の形態は、超音波を放射状に送受信することを除いて第１の実施の形態等とほぼ同様の作用及び効果を有する。
【００６７】
なお、上述の各実施の形態等において、クロストークが発生する影響を考えると、分割溝の深さは浅いよりも深い方が望ましい。また、上述の実施の形態等では第１整合層と第２整合層とで整合層を形成したが、１つの整合層のみを形成した場合にも適用できる。このような場合も考慮すると、分割溝の深さは整合層の厚さの１／３から２／３程度に設定することができる。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【００６８】
［付記］
１．超音波アレイ振動子において、
導電性材料で形成した整合層と、
グランド電極の一部が前記整合層と接する位置で整合層へ接着した圧電素子と、
圧電素子と整合層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、
を設け、前記整合層の分割溝における圧電素子接触部以外の部分に充填材を充填して前記整合層をケーブル配線用基板のグランドランド部と導通させたことを特徴とする超音波アレイ振動子。
【００６９】
２．超音波アレイ振動子において、
圧電素子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた整合層と、
グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整合層へ接着した圧電素子と、
圧電素子と整合層及び導電層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、
を設け、前記導電層における分割溝における圧電素子接触部以外の部分に導電性の充填材を充填し、導電層をケーブル配線用基板のグランドランド部と導通させたことを特徴とする超音波アレイ振動子。
【００７０】
３．超音波アレイ振動子において、
圧電素子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた整合層と、
グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整合層へ接着した圧電素子と、
圧電素子と整合層及び導電層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、
を設け、前記導電層における圧電素子接触部以外の部分に導電体を設け、導電体をケーブル配線用基板のグランドランド部へ導通させたことを特徴とする超音波アレイ振動子。
【００７１】
４．付記１において、前記充填材は導電性を有する導電性充填材である。
【００７２】
５．付記４において、前記導電性充填材は前記整合層を形成する導電性材料と同じである。
【００７３】
６．付記２又は３において、前記導電層は整合層へ設けた溝の内部へ導電性樹脂を充填した。
【００７４】
７．付記３において、前記導電体が金属線である。
【００７５】
８．付記１、２又は３において、前記整合層における前記分割溝の深さは該整合層の厚さの１／３から２／３程度である。
【００７６】
９．付記２又は３において、前記導電層の厚さが整合層の厚さの２／３以下である。
【００７７】
１０．超音波アレイ振動子において、
両面にグランド電極と、信号電極とが設けられた圧電素子と、
前記グランド電極の少なくとも一部が導通するように層状に形成された整合層と、
前記圧電素子と整合層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、
を有し、前記圧電素子を前記分割溝によりそれぞれ分離する部分よりもその外側部分の整合層部分の強度を大きくする強度増大手段を形成したことを特徴とする超音波アレイ振動子。
【００７８】
１１．付記１０において、前記強度増大手段は、前記分割溝を前記圧電素子の幅より少し大きく形成して、前記圧電素子の幅方向の少なくとも一方の端部から離間した部分では前記分割溝の深さをその深さがゼロの場合を含むように浅く形成した。
【００７９】
１２．付記１０において、前記強度増大手段は、前記分割溝を前記圧電素子の幅方向より大きく形成した場合には、前記圧電素子の幅方向の少なくとも一方の端部から離間した部分における前記分割溝に補強のための部材を充填した。
１２．付記１０において、前記強度増大手段は、前記グランド電極と導通させる導通手段を形成する。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、クロストークの発生を防止して、圧電素子のグランド電極の共通接続を安定して確保できる超音波アレイ振動子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波アレイ振動子の全体を示す斜視図。
【図２】配列方向の断面構造を示す断面図。
【図３】エレベーション方向の断面で内部構造を示す断面図。
【図４】図３におけるバッキング材を充填する前の内部構造を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の超音波アレイ振動子の内部構造を示す図。
【図６】第２の実施の形態の変形例の超音波アレイ振動子の内部構造を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態の超音波アレイ振動子の内部構造を示す図。
【図８】第３の実施の形態の変形例の超音波アレイ振動子の内部構造を示す図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の超音波アレイ振動子の内部構造を示す図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の超音波アレイ振動子の構造を示す断面図。
【図１１】本発明の第６の実施の形態の超音波アレイ振動子の外観を示す斜視図。
【図１２】素子配列の構造を示す断面図。
【図１３】エレベーション方向の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１…超音波アレイ振動子
２…音響レンズ
３…バッキング材枠
４…ケーブル配線基板
５…バッキング材
６…圧電素子
７…信号配線ワイヤ
８…信号配線ランド
９…ＧＮＤ配線ランド
１０…接続ワイヤ
１１…導電膜
１２…半田
１３ａ…信号電極
１３ｂ…グランド電極
１４…第１整合層
１５…第２整合層
１６…分割溝
１７…導電性接着剤
１９…ケース
【図１】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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