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WO2010073920A1 - 超音波探触子及び超音波探触子の作製方法 - Google Patents

超音波探触子及び超音波探触子の作製方法 Download PDF

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WO2010073920A1
WO2010073920A1 PCT/JP2009/070741 JP2009070741W WO2010073920A1 WO 2010073920 A1 WO2010073920 A1 WO 2010073920A1 JP 2009070741 W JP2009070741 W JP 2009070741W WO 2010073920 A1 WO2010073920 A1 WO 2010073920A1
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WO
WIPO (PCT)
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piezoelectric element
acoustic
element array
ultrasonic probe
ultrasonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2009/070741
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English (en)
French (fr)
Inventor
頂之 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Original Assignee
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Medical and Graphic Inc filed Critical Konica Minolta Medical and Graphic Inc
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Priority to JP2010544005A priority patent/JP5440510B2/ja
Publication of WO2010073920A1 publication Critical patent/WO2010073920A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • B06B1/064—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface with multiple active layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A61B8/4455—Features of the external shape of the probe, e.g. ergonomic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe suitable for use in an ultrasonic device such as an ultrasonic diagnostic apparatus and a method for manufacturing the same.
  • Ultrasonic diagnostic devices are widely used for imaging blood flow in the body and cross-sectional shapes of body tissues.
  • the ultrasonic diagnostic device transmits ultrasonic waves to a living tissue using an ultrasonic probe, narrows the ultrasonic waves into a thin beam, receives reflected echoes caused by impedance differences at the tissue interface, and forms an image of the body tissue. Obtain an ultrasound image.
  • an array type probe in which piezoelectric elements are arranged in a one-dimensional shape is usually arranged in an ultrasonic probe, and ultrasonic waves are scanned two-dimensionally to form a cross-sectional image in the body. .
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe having a signal line that prevents generation of acoustic crosstalk between piezoelectric elements constituting a piezoelectric element array, and a method for manufacturing the same.
  • a first piezoelectric element array in which first piezoelectric elements having electrodes on both surfaces are arranged in a two-dimensional manner and a first piezoelectric element array are stacked on the first piezoelectric element array, and a first piezoelectric element array is disposed on a surface opposite to the first piezoelectric element array.
  • a second piezoelectric element array having one electrode and two-dimensionally arranged second piezoelectric elements having a second electrode on the surface on the first piezoelectric element array side;
  • An acoustic separation unit provided between the first piezoelectric elements arranged in the first piezoelectric element array;
  • An ultrasonic probe characterized by comprising:
  • a method for producing an ultrasonic probe comprising:
  • An ultrasonic probe having a signal line that prevents the occurrence of acoustic crosstalk between piezoelectric elements of a piezoelectric element array without increasing the cost while maintaining the size of the ultrasonic probe, and its production Can provide a method.
  • FIG. 6 is a production flow diagram for a method for producing the ultrasonic probe 2. It is a schematic diagram of the manufacturing method of the organic piezoelectric element array. 3 is a schematic diagram of an acoustic braking member 23. FIG. 3 is a schematic diagram of an acoustic matching layer 31. FIG. It is a schematic diagram of the workpiece
  • FIG. 6 is a production flow diagram for a production method of the first piezoelectric element array 4. It is a schematic diagram of a board
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an external configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasound probe in the ultrasound diagnostic apparatus according to the embodiment.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus H transmits ultrasonic waves (ultrasonic signals) to a subject such as a living body (not shown), and also reflects reflected waves (echoes, echoes) reflected from the subject.
  • the ultrasonic probe 2 that receives the ultrasonic signal), the ultrasonic probe 2 and the cable 3 are connected to each other, and an electric signal transmission signal is transmitted to the ultrasonic probe 2 via the cable 3.
  • the ultrasonic probe 2 is caused to transmit ultrasonic waves to the subject, and the ultrasonic probe 2 according to the reflected wave of the ultrasonic wave from the subject received by the ultrasonic probe 2.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 that images the internal state of the subject as an ultrasonic image based on the received signal of the electrical signal generated in (1).
  • the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 includes an operation input unit 11 for inputting data such as a command for starting diagnosis and personal information of a subject, and a cable 3 to the ultrasonic probe 2.
  • a transmission circuit 12 for supplying a transmission signal of an electrical signal via the transmitter and generating an ultrasonic wave in the ultrasonic probe 2 and reception for receiving a reception signal of the electrical signal from the ultrasonic probe 2 via the cable 3
  • the circuit 13 an image processing unit 14 that generates an image (ultrasonic image) of the internal state in the subject based on the reception signal received by the receiving circuit 13, and the internal part in the subject generated by the image processing unit 14
  • the ultrasonic diagnostic apparatus H as a whole is controlled by controlling the display unit 15 that displays an image of the state and the operation input unit 11, the transmission circuit 12, the reception circuit 13, the image processing unit 14, and the display unit 15 according to the function.
  • Control unit 16 that performs control Configured to include a.
  • the ultrasonic probe (ultrasonic probe) 2 includes an inorganic piezoelectric element and an organic piezoelectric element.
  • An inorganic piezoelectric element includes an inorganic piezoelectric material, and can convert a signal between an electric signal and an ultrasonic signal by using a piezoelectric phenomenon.
  • An organic piezoelectric element includes an organic piezoelectric material, and can convert a signal between an electric signal and an ultrasonic signal by using a piezoelectric phenomenon.
  • the ultrasonic probe 2 having such a configuration for example, the ultrasonic probe 2 having the configuration shown in FIG. 3 can be exemplified.
  • the ultrasonic probe 2 includes a flat plate-like acoustic braking member 23, an acoustic matching layer 31 laminated on the acoustic braking member 23, and a laminated layer supported on one main surface of the acoustic braking member 23.
  • An inorganic piezoelectric element array (first piezoelectric element array) 4 provided with a plurality of inorganic piezoelectric elements 22 (first piezoelectric elements) and a gap between the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 are filled with an acoustic separation material.
  • Acoustic separation unit 24 a common ground electrode 25 laminated on the plurality of inorganic piezoelectric elements 22, an acoustic matching layer 26 laminated on the common ground electrode 25, and a laminate on the acoustic matching layer 26.
  • Organic piezoelectric element array (second piezoelectric element array) 5 provided with the organic piezoelectric element 21 (second piezoelectric element), an acoustic matching layer 27 laminated on the organic piezoelectric element 21, and an electric signal from the outside
  • a conductive pad 28 for receiving Machine a first signal line 29 connecting the electrodes of the piezoelectric element 22, and the like the second signal line 30 that connects the electrodes of the conductive pads 28 and the organic piezoelectric element which receives an electrical signal from the outside.
  • the acoustic braking member 23 is made of a material that absorbs ultrasonic waves, and absorbs ultrasonic waves radiated from the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 toward the acoustic braking member 23.
  • the acoustic matching layer 31 has an acoustic impedance intermediate between the acoustic impedances of the acoustic braking member 23 and the inorganic piezoelectric element 22, and matches the acoustic impedance of the acoustic braking member 23 and the inorganic piezoelectric element 22.
  • Each inorganic piezoelectric element 22 is configured to include electrodes 102 and 103 on opposite surfaces of the piezoelectric element 101 made of an inorganic piezoelectric material.
  • the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 are two-dimensionally arranged in a plan view with a predetermined interval therebetween, and are arranged on the acoustic braking member 23 as a first piezoelectric element array.
  • the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 may be configured to receive reflected ultrasonic waves, but the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnostic apparatus H in the present embodiment transmit ultrasonic waves. It is configured. More specifically, an electrical signal is input to the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 from the transmission circuit 12 via the cable 3, the conductive pad 28, and the first signal line 29. This electric signal is input between the electrode 102 and the electrode 103 of the inorganic piezoelectric element 22. The plurality of inorganic piezoelectric elements 22 transmit ultrasonic signals by converting the electrical signals into ultrasonic signals.
  • the acoustic separation unit 24 is made of a low acoustic impedance resin whose value differs greatly from the acoustic impedance of the inorganic piezoelectric element 22.
  • the acoustic separation part 24 functions as an acoustic separation material due to the great difference in acoustic impedance, and the mutual interference of the plurality of inorganic piezoelectric elements 22. It has the function to reduce.
  • the common ground electrode 25 is made of a conductive material, is grounded by an unillustrated wiring, and is laminated in a straight line across the plurality of inorganic piezoelectric elements 22, whereby the common ground electrode 25 is formed in the inorganic piezoelectric elements 22.
  • Each electrode 103 is electrically grounded.
  • the acoustic matching layer 26 has an acoustic impedance intermediate between the acoustic impedances of the organic piezoelectric element 21 and the inorganic piezoelectric element 22 to be laminated in a later process, and matches the acoustic impedance of the organic piezoelectric element 21 and the inorganic piezoelectric element 22. .
  • the organic piezoelectric element 21 includes a piezoelectric element 105 made of a flat organic piezoelectric material having a predetermined thickness, a plurality of separated electrodes 106 formed on one main surface of the piezoelectric element 105, and the piezoelectric element.
  • the sheet-like piezoelectric element is configured to include an electrode 107 uniformly formed on the other main surface of 105 on substantially the entire surface.
  • the organic piezoelectric element 21 has a two-dimensional form of a piezoelectric element composed of one electrode 107, the piezoelectric element 105, and the electrode 106.
  • the second piezoelectric element array can be provided, and each of these piezoelectric elements can operate individually.
  • the plurality of piezoelectric elements in the organic piezoelectric element 21 do not need to be individually separated like the inorganic piezoelectric element 22 in order to function individually, and can be configured as an integral sheet. Therefore, in the method of manufacturing the organic piezoelectric element 21, there is no need to form a groove in a sheet-like plate made of an organic piezoelectric material, and the method of manufacturing the organic piezoelectric element 21 is further simplified, and the process can be performed with less man-hours.
  • the piezoelectric element 21 can be formed.
  • the organic piezoelectric element 21 may be composed of a plurality of electrodes each paired with a plurality of electrodes 106 instead of the electrode 107.
  • the organic piezoelectric element 21 is laminated on the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 indirectly through the common ground electrode 25 and the acoustic matching layer 26 over the whole of the plurality of inorganic piezoelectric elements 22. Yes.
  • the organic piezoelectric element 21 may be laminated over a part of the plurality of inorganic piezoelectric elements 22.
  • the number of the electrodes 106 of the organic piezoelectric element 21 (the number of the organic piezoelectric elements 21) and the number of the inorganic piezoelectric elements 22 may be the same, but in the present embodiment, the number of the electrodes 106 of the organic piezoelectric element 21 and the inorganic piezoelectric elements 21 are inorganic.
  • the number of piezoelectric elements 22 is different. That is, the number of piezoelectric elements included in the organic piezoelectric element 21 and the number of inorganic piezoelectric elements 22 are different.
  • the inorganic piezoelectric element 22 can be designed according to the specifications required for the inorganic piezoelectric element 22, and the organic piezoelectric element 21 can be designed according to the specifications required for the organic piezoelectric element 21. It becomes.
  • the organic piezoelectric element 21 can be made according to the specifications required for the inorganic piezoelectric element 22 and the organic piezoelectric element 21.
  • the area of the electrode 106 and the area of the electrodes 102 and 103 of the inorganic piezoelectric element 22 can be designed.
  • the area of one inorganic piezoelectric element 22 is increased, the total area of grooves defining the inorganic piezoelectric elements 22 is reduced, and the total area of the inorganic piezoelectric elements 22 is increased.
  • the transmission power of the ultrasonic probe 2 can be increased.
  • the number of piezoelectric elements included in the organic piezoelectric element 21 can be increased to reduce the area of each piezoelectric element, and when the organic piezoelectric element 21 is used for reception, the reception resolution can be improved. it can.
  • the organic piezoelectric element 21 may be configured to transmit an ultrasonic wave, but the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnostic apparatus H in the present embodiment are configured to receive an ultrasonic reflected wave. ing. More specifically, the organic piezoelectric element 21 receives an ultrasonic signal of a reflected wave, and outputs the electric signal by converting the ultrasonic signal into an electric signal. This electrical signal is output from the electrode 106 and the electrode 107 in the organic piezoelectric element 21. This electrical signal is output to the receiving circuit 13 via the cable 3.
  • the second signal line 30 connects the conductive pad 28 that receives an electric signal from the outside and the electrode 106 of the organic piezoelectric element 21. That is, the second signal line 30 is connected to the conductive pad 28 from the electrode 106 of the organic piezoelectric element 21 through the acoustic matching layer 26, the acoustic separation unit 24, the acoustic matching layer 31, and the acoustic braking member 23. A portion that penetrates the acoustic braking member 23 and the acoustic matching layer 31 from the conductive pad 28 has the same structure as the first signal line 29 that supplies an electric signal to the inorganic piezoelectric element 22 from the outside.
  • the portion that penetrates the acoustic separation portion 24 and the acoustic matching layer 26 is composed of a conductive member 32 and a core material 33 having a low acoustic impedance.
  • the conductive member 32 has a function of conducting a portion that penetrates the acoustic braking member 23 and the acoustic matching layer 31 from the conductive pad 28 and the electrode 106 of the organic piezoelectric element 21.
  • the core member 33 has an acoustic impedance equivalent to that of the acoustic separation unit 24.
  • the core member 33 is formed in a cylindrical shape, and the conductive member 32 is formed so as to cover the outer peripheral surface of the core member 33 thinly.
  • the diameter of the core material 33 is preferably 50 to 60 ⁇ m, for example, and the thickness of the conductive member 32 is preferably about 0.05 ⁇ m, for example.
  • the respective materials are selected so that the acoustic impedances of the acoustic separation unit 24 and the core member 33 have close values.
  • the acoustic impedance values of the two materials By setting the acoustic impedance values of the two materials to be close to each other, the reflection of ultrasonic waves between the acoustic separation unit 24 and the core material 33 can be greatly reduced, and acoustic crosstalk between the inorganic piezoelectric elements 22 can be reduced. Occurrence can be prevented.
  • the acoustic matching layer 27 is a member that matches the acoustic impedance of the organic piezoelectric element 21 and the acoustic impedance of the subject.
  • the acoustic matching layer 27 has a shape that bulges in an arc shape, and has a function of an acoustic lens that converges ultrasonic waves transmitted toward the subject.
  • an electric signal transmission signal is generated by the transmission circuit 12 under the control of the control unit 16.
  • the generated electrical signal transmission signal is supplied to the ultrasonic probe 2 via the cable 3. More specifically, this electrical signal transmission signal is supplied to each of the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 in the ultrasonic probe 2.
  • the electric signal transmission signal is, for example, a voltage pulse repeated at a predetermined cycle.
  • Each of the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 expands and contracts in the thickness direction when supplied with the transmission signal of the electric signal, and ultrasonically vibrates according to the transmission signal of the electric signal.
  • the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 radiate ultrasonic waves through the common ground electrode 25, the acoustic matching layer 26, the organic piezoelectric element 21 and the acoustic matching layer 27.
  • ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe 2 to the subject.
  • the ultrasound probe 2 may be used by being inserted into a subject, for example, inserted into a body cavity of a living body.
  • the ultrasonic wave transmitted to the subject is reflected at one or a plurality of boundary surfaces having different acoustic impedances inside the subject, and becomes a reflected wave of the ultrasonic wave.
  • This reflected wave includes not only the frequency component of the transmitted ultrasonic wave (fundamental fundamental frequency) but also the frequency component of a harmonic that is an integral multiple of the fundamental frequency. For example, second harmonic components such as twice, three times, and four times the fundamental frequency, third harmonic components, and fourth harmonic components are also included.
  • the ultrasonic wave of the reflected wave is received by the ultrasonic probe 2.
  • the ultrasonic wave of the reflected wave is received by the organic piezoelectric element 21 through the acoustic matching layer 27, and mechanical vibration is converted into an electric signal by the organic piezoelectric element 21 and is extracted as a received signal.
  • the extracted reception signal of the electrical signal is received by the receiving circuit 13 controlled by the control unit 16 via the cable 3.
  • ultrasonic waves are sequentially transmitted from the inorganic piezoelectric elements 22 toward the subject, and the ultrasonic waves reflected by the subject are received by the organic piezoelectric elements 21.
  • the image processing unit 14 controls the image of the internal state in the subject (ultrasonic image) based on the reception signal received by the receiving circuit 13 based on the reception signal received by the reception circuit 13 based on the time from transmission to reception and the reception intensity.
  • the display unit 15 displays the image of the internal state in the subject generated by the image processing unit 14 under the control of the control unit 16.
  • the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnostic apparatus H in the present embodiment since the harmonics of the fundamental wave are received as described above, an ultrasonic image can be formed by harmonic imaging technology. For this reason, the ultrasound probe 2 and the ultrasound diagnostic apparatus H in the present embodiment can provide more accurate ultrasound images. Since the second and third harmonics having relatively high power are received, a clearer ultrasonic image can be provided.
  • the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnostic apparatus H in the present embodiment since the plurality of inorganic piezoelectric elements 22 are configured to transmit ultrasonic waves, the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnosis.
  • the device H can increase the transmission power with a relatively simple structure. Therefore, the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnostic apparatus H in the present embodiment are suitable for harmonic imaging technology that requires transmitting a fundamental wave with a relatively large power in order to obtain harmonic echoes. It is possible to provide a more accurate ultrasonic image.
  • the organic piezoelectric element 21 is configured to receive an ultrasonic reflected wave.
  • a piezoelectric element made of an inorganic piezoelectric material can receive only an ultrasonic wave having a frequency about twice the frequency of the fundamental wave, but a piezoelectric element made of an organic piezoelectric material is about 4 to 5 times the frequency of the fundamental wave, for example. It is possible to receive an ultrasonic wave having a frequency of 5 and is suitable for widening the reception frequency band.
  • the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnostic apparatus H in the present embodiment are compared.
  • the frequency band can be widened with a simple structure.
  • the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnostic apparatus H in the present embodiment are suitable for harmonic imaging technology that needs to receive harmonics of the fundamental wave, and provide a more accurate ultrasonic image. Is possible.
  • the inorganic piezoelectric element 22 and the organic piezoelectric element 21 are two-dimensionally arranged, but may be one-dimensional depending on the application.
  • FIG. 4 is a production flow diagram for the production method of the ultrasound probe 2.
  • FIG. 5 is a schematic view of a method for producing the organic piezoelectric element array 5.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the acoustic braking member 23.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the acoustic matching layer 31.
  • FIG. 8 is a schematic view of a workpiece on which a flat plate-like inorganic piezoelectric element 50 with double-sided electrodes is mounted.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a work in which inorganic piezoelectric elements 22 are arrayed.
  • FIG. 10 is a schematic view of a work on which the acoustic separation unit 24 is formed.
  • FIG. 11 is a schematic view of a work on which the common ground electrode 25 is formed.
  • FIG. 12 is a schematic view of a work on which the acoustic matching layer 26 is formed.
  • FIG. 13 is a schematic view of a punched work.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of a work on which a photoresist is formed.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of a process of depositing a metal as the conductive member 32 on the workpiece.
  • FIG. 16 is a schematic view of a workpiece from which the metal which is the conductive member 32 on the photoresist is removed together with the photoresist.
  • FIG. 17 is a schematic view of a work in which the core material 33 is formed in the laser processing hole 51.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of a work in which organic piezoelectric element arrays are stacked.
  • FIG. 19 is a schematic view of a work on which the acoustic matching layer 27 is formed.
  • each figure (a) is a cross-sectional view of a workpiece produced in each process, and each figure (b) is a view observed obliquely.
  • Each figure (a) is the figure observed in the direction of arrow Y in each figure (b).
  • an organic piezoelectric element array (second piezoelectric element array) 5 is manufactured.
  • a piezoelectric element 105 made of a flat organic piezoelectric material having a predetermined thickness is prepared.
  • the thickness of the piezoelectric element 105 is appropriately set depending on the frequency of the ultrasonic wave to be received, the type of the organic piezoelectric material, and the like. For example, when receiving an ultrasonic wave having a center frequency of 8 MHz, the thickness of the piezoelectric element 105 is Is about 50 ⁇ m.
  • a polymer of vinylidene fluoride can be used.
  • a vinylidene fluoride (VDF) copolymer can be used as the organic piezoelectric material.
  • This vinylidene fluoride copolymer is a copolymer (copolymer) of vinylidene fluoride and other monomers. Examples of the other monomers include ethylene trifluoride, tetrafluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether ( PFA), perfluoroalkoxyethylene (PAE), perfluorohexaethylene, and the like can be used.
  • the electromechanical coupling constant (piezoelectric effect) in the thickness direction varies depending on the copolymerization ratio.
  • an appropriate copolymerization ratio is adopted according to the specifications of the ultrasonic probe, etc. .
  • the copolymerization ratio of vinylidene fluoride is preferably 60 mol% to 99 mol%, and in the case of a composite element in which an organic piezoelectric element is laminated on an inorganic piezoelectric element, The copolymerization ratio of vinylidene is more preferably 85 mol% to 99 mol%.
  • polyurea can be used for the organic piezoelectric material.
  • PFA perfluoroalkyl vinyl ether
  • PAE perfluoroalkoxyethylene
  • polyurea it is preferable to create the piezoelectric element 105 by vapor deposition polymerization.
  • a monomer for polyurea there can be mentioned a general formula, H 2 N—R—NH 2 structure.
  • R may include an alkylene group, a phenylene group, a divalent heterocyclic group, or a heterocyclic group which may be substituted with any substituent.
  • the polyurea may be a copolymer of a urea derivative and another monomer.
  • Preferred polyureas include aromatic polyureas using 4,4′-diaminodiphenylmethane (MDA) and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI).
  • a plurality of electrodes 106 (106-11 and 106-12) separated from each other on one main surface of the piezoelectric element 105 made of this organic piezoelectric material are formed by, for example, screen printing, vapor deposition, or It is formed by sputtering or the like.
  • the plurality of electrodes 106 may be formed to be arranged in a two-dimensional array of m rows ⁇ n columns in two directions that are linearly independent in plan view, for example, in two directions orthogonal to each other (m and n are , A positive integer).
  • the electrode 106 is, for example, rectangular in plan view, and its size is set as appropriate depending on, for example, resolution, but is, for example, about 0.1 mm ⁇ 0.1 mm.
  • an electrode 107 is formed on the other main surface of the piezoelectric element 105 made of the organic piezoelectric material by, for example, screen printing, vapor deposition, or sputtering.
  • an organic piezoelectric element array (second piezoelectric element array) 5 having a plurality of electrodes 106 arranged in a two-dimensional array of m rows ⁇ n columns on one main surface and electrodes 107 on the other main surface is formed.
  • the organic piezoelectric element 21 having such a structure is composed of an electrode 106, an electrode 107 facing the electrode 106, and a piezoelectric element 105 made of an organic piezoelectric material interposed between the electrode 106 and the electrode 107. Since it is configured, it can be said to include a plurality of piezoelectric elements.
  • a plurality of separated piezoelectric electrodes 106 are formed on the surface of a sheet-like piezoelectric element 105 made of an organic piezoelectric material, whereby a plurality of piezoelectric elements are formed. It is formed. For this reason, it is not necessary to form a groove in the sheet-like piezoelectric element 105 in order to form a plurality of piezoelectric elements. Therefore, since the ultrasonic probe 2 having such a configuration does not require a step of forming a groove in the organic piezoelectric element 21, the method of manufacturing the organic piezoelectric element 21 is further simplified and requires less man-hours. The ultrasonic probe 2 can be manufactured.
  • the electrode 107 is formed on the other main surface of the piezoelectric element 105.
  • the electrode 106 is formed on the other main surface of the piezoelectric element 105.
  • a plurality of electrodes 107 corresponding to the shape of the electrodes 106 may be formed on one main surface of the piezoelectric element 105.
  • an acoustic braking member 23 corresponding to the size of the organic piezoelectric element 21 is prepared as shown in FIGS.
  • the acoustic braking member 23 includes a flat plate-like ultrasonic absorber that absorbs ultrasonic waves, and absorbs ultrasonic waves radiated from the surface of the inorganic piezoelectric element 22 in contact with the acoustic braking member 23.
  • the acoustic braking member 23 has an acoustic impedance close to a signal line S described later, suppresses reflection of ultrasonic waves at the interface between the acoustic braking member 23 and the signal line S, and generates acoustic crosstalk to the inorganic piezoelectric element 22. To prevent.
  • the acoustic braking member 23 is made of, for example, silicon rubber.
  • step S12 as shown in FIGS. 7A and 7B, the acoustic matching layer 31 is formed on the main surface of the acoustic braking member 23, and the acoustic braking member 23 and the acoustic matching layer 31 are penetrated.
  • signal lines S S1 to S5, etc.
  • conductive pads 28 are formed on the surface of the signal lines S opposite to the acoustic braking member 23.
  • This signal line S is connected to the electrodes of the inorganic piezoelectric element 22 and the organic piezoelectric element 21 to be laminated in a later process.
  • the inorganic piezoelectric elements 22 are formed as an array.
  • a flat inorganic piezoelectric element 50 with double-sided electrodes is laminated on the acoustic matching layer 31.
  • the inorganic piezoelectric element 50 with double-sided electrodes is formed by forming electrodes on both sides of an inorganic piezoelectric plate.
  • the electrode formation method is the same as the electrode formation method of the organic piezoelectric element. For example, it is formed by screen printing, vapor deposition or sputtering.
  • the signal lines S1 to S5 are electrically connected to electrodes formed on one main surface of the inorganic piezoelectric element 50 with double-sided electrodes.
  • Examples of the material of the inorganic piezoelectric plate include so-called PZT, crystal, lithium niobate (LiNbO 3 ), potassium niobate tantalate (K (Ta, Nb) O 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), lithium tantalate ( LiTaO 3 ) and strontium titanate (SrTiO 3 ).
  • the grooves 41 are formed in the inorganic piezoelectric element 50 with double-sided electrodes in the lamination direction until the acoustic matching layer 31 is exposed, for example, with a dicing saw. To do.
  • the groove 41 has a plurality of inorganic piezoelectric elements 22 (22-1 to 22-3, etc.) in a two-dimensional array arranged in p rows ⁇ q columns in two directions that are linearly independent in plan view, for example, in two directions orthogonal to each other Are formed in these two directions (p and q are positive integers).
  • the electrodes on each surface of the double-sided electrode-equipped inorganic piezoelectric element 50 are divided.
  • the upper electrode is divided into electrodes 103 and the lower electrode is divided into electrodes 102.
  • the size is appropriately set depending on the resolution, for example, but is about 0.4 mm ⁇ 0.4 mm, for example.
  • Each electrode 102 is connected to the signal lines S1, S3, and S5, and is supplied with an electric signal from the outside through the conductive pad 28.
  • step S14 in order to avoid acoustic crosstalk and resonance of each inorganic piezoelectric element 22 in the groove 41, each inorganic piezoelectric element 22 and A member having different acoustic impedance, for example, an acoustic separating material such as a low acoustic impedance resin is filled to form the acoustic separating unit 24.
  • an acoustic separating material such as a low acoustic impedance resin is filled to form the acoustic separating unit 24.
  • a resin for example, a thermosetting resin such as a polyimide resin or an epoxy resin is used.
  • a common ground electrode 25 serving as a common ground electrode is formed on the upper surface of the first piezoelectric element array 4 by, for example, screen printing, It is formed in layers by vapor deposition or sputtering.
  • the common ground electrode 25 is grounded by a wiring (not shown).
  • step S16 an acoustic matching layer 26 is formed on the common ground electrode 25 as shown in FIGS.
  • step S17 before the organic piezoelectric element 21 manufactured as described above is stacked on the acoustic matching layer 26, the organic piezoelectric element 21 and A drilling operation for forming a hole for forming the second signal line 30 to be connected is performed.
  • the second signal line 30 is formed up to the upper surface of the acoustic matching layer 31, and the cross section of the second signal line 30 is exposed.
  • a part of the acoustic matching layer 26 and the acoustic separation portion 24 from the upper surface of the acoustic matching layer 26 to the signal line S is removed and drilled to form a through hole.
  • a laser or a drill is used for a drilling operation in which a part of the acoustic matching layer 26 and the acoustic separation unit 24 is removed to form a through hole.
  • a laser if an ultraviolet laser such as an excimer laser is employed, the acoustic matching layer 26 and the acoustic separation portion 24 can be removed well by ablation processing, and the laser processing hole 51 can be obtained.
  • the depth of the laser processing hole 51 can be controlled by the laser irradiation time, and the laser processing hole 51 having an appropriate depth can be formed.
  • the acoustic matching layer 26 and the acoustic separation unit 24 can be sublimated and removed by thermal processing using a high power laser such as a carbon dioxide laser.
  • the laser processing hole 51 determines the diameter of the second signal line 30.
  • the diameter of the second signal line is desirably a diameter that does not block the ultrasonic wave in consideration of processability, and is preferably 50 to 60 ⁇ m, for example.
  • drilling is performed while monitoring whether the drill and the signal line S are conductive. It can be detected that the tip of the drill reaches the signal line S, and excessive drilling can be prevented.
  • step S18 a photoresist film 53 is formed as shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b).
  • a coating machine such as a spinner is used to apply the photoresist. At the time of application, care should be taken so that the photoresist does not enter the laser processed hole 51.
  • FIG. 15 is a schematic view of forming a conductive layer using a vapor deposition apparatus.
  • a board 61 In the upper part of the vapor deposition chamber 60, a board 61, an electrode 58 provided on the board 61, a high-frequency power source 59 that is a heat source of the board 61, and a metal roll 55 obtained by winding a metal plate 56 in a roll shape are provided.
  • the metal plate 56 is fed from the metal roll 55 onto the board 61 in the direction of arrow 57. Examples of the metal used for the metal plate 56 include aluminum and gold.
  • the work 62 that has undergone the manufacturing steps up to step S18 is grounded downward on the board 61, and vapor deposition is performed.
  • a conductive member 32 that is a metal conductive layer is formed on the inner peripheral surface of the laser processed hole 51, and a metal layer is also formed on the photoresist film 53.
  • the thickness of the conductive member 32 is preferably about 0.05 ⁇ m as described above.
  • step S20 the photoresist film is removed using a solution or the like.
  • FIG. 16 is a schematic view showing a work from which the metal film on the photoresist is removed by removing the photoresist.
  • step S21 the internal space of the laser processing hole 51 is filled with a low acoustic impedance member that is a material of the core material 33 and solidified.
  • the conductive member 32 is thinly covered on the outer peripheral surface of the core member 33.
  • FIGS. 17A and 17B are views showing a work in which a core material 33 is formed by filling a laser processing hole 51 with a low acoustic impedance member and solidifying. A signal line portion that penetrates the acoustic matching layer 26 and the acoustic separation portion 24 and reaches the signal line S is formed.
  • the core member 33 employs a low acoustic impedance conductive member having substantially the same acoustic impedance as that of the acoustic separation unit 24 to prevent acoustic crosstalk.
  • each material is selected so that the acoustic impedance of the acoustic separation unit 24 and the acoustic impedance of the core member 33 satisfy the conditional expression (1).
  • Z1-Z2 ⁇ 0.5 ⁇ 10 6 kg / m 2 ⁇ s (1)
  • Z1 is the acoustic impedance of the acoustic separation unit 24, and Z2 is the acoustic impedance of the core member 33.
  • PZT is usually adopted as the inorganic piezoelectric material, and the acoustic impedance of PZT is about 29 to 38 ( ⁇ 10 6 kg / m 2 ⁇ s).
  • the acoustic separator 24 between the inorganic piezoelectric elements 22 is made of a material having a significantly different acoustic impedance value than that of PZT, for example, silicon rubber so as not to transmit ultrasonic waves at the interface with the PZT.
  • the acoustic impedance of silicon rubber is about 0.99 to 1.46 ( ⁇ 10 6 kg / m 2 ⁇ s), which is greatly different from the acoustic impedance of PZT. Therefore, the ultrasonic waves generated in the PZT are almost reflected at the interface between the PZT and the silicon rubber.
  • a material having an acoustic impedance close to that of the acoustic separation unit 24 is selected.
  • Specific materials include aluminum, aluminum alloy (for example, AL-Mg alloy), magnesium alloy, macor glass, glass, fused quartz, copper graphite, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), ABC resin, Polyphenylene ether (PPE), ABS resin, AAS resin, AES resin, nylon (PA6, PA6-6), PPO (polyphenylene oxide), PPS (polyphenylene sulfide: glass fiber included), PPE (polyphenylene ether), PEEK ( Polyetheretherketone), PAI (polyamideimide), PETP (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), epoxy resin, urethane resin, silicone resin, and the like can be used.
  • AL-Mg alloy for example, AL-Mg alloy
  • magnesium alloy macor glass, glass, fused quartz, copper graphite
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PC polycarbonate
  • ABC resin Polyphenylene ether
  • PPE polypropylene
  • PC
  • zinc resin titanium oxide, silica or alumina, bengara, ferrite, tungsten oxide, yttrium oxide, barium sulfate, tungsten, molybdenum, other metal oxides, etc. are added as fillers to epoxy resin, urethane resin, silicone resin. What was shape
  • molded can be used.
  • the core material 33 is composed of a metal oxide and a silicone resin
  • it is a silicone resin having a plurality of siloxane bonds that are Si—O bonds.
  • silicone resin those having dimethylpolysiloxane as a main component are preferable, and those having a polymerization degree of 3000 to 10,000 are preferably used.
  • R 1 (R 1 2 SiO) X (R 1 R 2 SiO) Y SiR 1 3
  • R 1 is a monovalent hydrocarbon group or a hydrogen atom
  • R 2 is an alkyl group, a polyether group
  • X is an integer of 0 or more
  • Y is an integer of 1 or more
  • the content of the silicone resin is preferably 40% by mass or more with respect to the portion occupied by the core material 33, and particularly preferably 40 to 80% by mass from the viewpoint of acoustic characteristics and durability.
  • the metal oxide particles used in the present invention include TiO 2 , SnO 2 , ZnO, Bi 2 O 3 , WO 3 , ZrO 2 , Fe 2 O 3 , MnO 2 , Y 2 O 3 , MgO, BaO, Yb 2. O 3 is mentioned. Among these, ZnO, TiO 2 and Yb 2 O 3 are preferably used from the viewpoint of acoustic characteristics.
  • the average particle diameter of the metal oxide particles is preferably 1 to 200 nm, and particularly preferably 5 to 20 nm.
  • the average particle diameter is a value obtained by measuring the particle diameter for 100 particles and calculating the number average of these values.
  • the particle diameter is an average value of the maximum diameter and the minimum diameter of the particles obtained from an image obtained by electron microscope observation.
  • the content of the metal oxide particles is preferably 10 to 60% by mass, particularly preferably 15 to 50% by mass, from the viewpoint of acoustic characteristics.
  • the metal oxide particles can be obtained as a commercial product.
  • ZnO one kind of zinc oxide, fine zinc oxide, FINEX-30, FINEX-30SLP2, FINEX3OWLP2, FINEX-50, FINEX-50SLP2 from Sakai Chemical Co., Ltd.
  • FINEX-50WLP2 NANOFINE-50, NANOFINE-50A, NANOFINE-50SD, Zinc Cox Super F-1, F-2, F-3, Maxlite ZS manufactured by Showa Denko K.K. -64 (silica-coated zinc oxide) and the like, and as TiO2, R-45M, R32, R-11P, R-21, D-918, STR-60C-LP, STR- manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.
  • the core material 33 may be formed by mixing and kneading a silicone resin and silica-coated oxide particles, and adding a vulcanizing agent to the kneaded product and vulcanizing and molding the core material 33.
  • vulcanizing agent for example, a peroxide-based vulcanizing agent such as 2,5-dimethyl-2,5-ditertiary butyl peroxyhexane, p-methylbenzoyl peroxide, ditertiary butyl peroxide may be used. it can.
  • the amount of the peroxide vulcanizing agent is preferably 0.3 to 2% by mass with respect to the silicone rubber in the acoustic lens composition. Further, a vulcanizing agent other than the peroxide-based vulcanizing agent may be used.
  • the temperature for vulcanization molding is preferably in the range of 100 to 200 ° C.
  • additives may be contained in a range of about 5% by mass or less.
  • examples thereof include titanium oxide, alumina, cerium oxide, iron oxide, barium sulfate, organic filler, and coloring pigment.
  • the reflection of ultrasonic waves between the acoustic separation unit 24 and the core member 33 can be reduced.
  • the injection of the core material 33 into the laser processing hole 51 is performed, for example, by bringing the needle of a dispenser filled with the core material close to the perforated hole and extruding the core material with air pressure.
  • step S22 on the acoustic matching layer 26, a sheet-like organic piezoelectric element array (second piezoelectric element) produced in a separate process as described above.
  • An element array 5 is stacked.
  • the organic piezoelectric element array 5 is fixed on the inorganic piezoelectric element 22 by adhesion.
  • the electrode 106 provided on the organic piezoelectric element 21 is laminated so as to correspond to the second signal line 30.
  • the electrode 107 of the organic piezoelectric element 21 is a common electrode and is grounded by a wiring (not shown).
  • the acoustic matching layer 27 is formed on the organic piezoelectric element 21 as shown in FIGS. 19 (a) and 19 (b).
  • the acoustic matching layer 27 is composed of a single layer or a plurality of layers as required.
  • the acoustic matching layer 27 is preferably composed of a plurality of layers.
  • the inorganic piezoelectric element 22 is composed of a single layer of the piezoelectric element 101 in which the electrodes 102 and 103 are formed on both surfaces, but the piezoelectric element 101 in which the electrodes 102 and 103 are formed on both surfaces is laminated. It may be composed of a plurality of layers.
  • the organic piezoelectric element 21 is composed of a single layer of the piezoelectric element 105 in which the electrode 106 and the electrode 107 are formed on both surfaces, but the piezoelectric element 105 in which the electrode 106 and the electrode 107 are formed on both surfaces. May be composed of a plurality of layers. By using multiple layers, the power can be increased when transmitting ultrasonic waves, and the reception sensitivity can be improved when receiving ultrasonic waves.
  • the method of manufacturing the first piezoelectric element array 4 in advance by laminating the flat plate-like inorganic piezoelectric elements 50 with double-sided electrodes on the acoustic matching layer 31 to form the first piezoelectric element array 4 in advance.
  • the element array 4 is produced and laminated on the acoustic matching layer 31.
  • FIG. 20 is a manufacturing flow diagram for the manufacturing method of the first piezoelectric element array 4.
  • FIG. 21 is a schematic view of a substrate with a piezoelectric material.
  • FIG. 22 is a schematic view of a work subjected to sandblasting.
  • FIG. 23 is a schematic diagram of a work in which the acoustic separation unit 24 is formed.
  • FIG. 24 is a schematic diagram of a workpiece that has been polished to expose the acoustic separation portion on both sides.
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing a work in which electrodes 102 and 103 are formed on both surfaces of PZT 201.
  • step S30 a substrate with a piezoelectric material as shown in FIG. As described above, PZT or the like is used as the inorganic piezoelectric material.
  • PZT 201 is sintered on the substrate 202 by applying PZT on the substrate 202 and firing.
  • step S31 the substrate 202 is removed by polishing to obtain a sintered PZT 201 substrate as shown in FIG.
  • FIG. 22 is a schematic view of a workpiece subjected to sandblasting. 22B is a top view, and FIG. 22A is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line AB in FIG. 22B (the same applies to FIGS. 23 to 25).
  • the arrangement of the inorganic piezoelectric elements 22 may be a grid surface as shown in FIG. 9, but may also be a honeycomb structure as shown in FIG. 22 (b).
  • the etched portion has a mortar shape as shown in FIG. 22A, but there is no problem in exerting the function of the ultrasonic probe.
  • step S33 the acoustic separation unit 24 is manufactured. Specifically, a material having substantially the same acoustic impedance as the material used for the core material 33 is selected and buried in the etched portion of the substrate of PZT 201 as shown in FIG. If silicon rubber is employed for the core member 33, silicon rubber having the same composition may be employed for the acoustic separation portion 24, or silicon rubber having a different composition may be selected in consideration of manufacturing convenience. Moreover, you may employ
  • step S34 in the work produced in step S33, the acoustic separator 24 is exposed on the front and back surfaces of the work, so that the individual inorganic piezoelectric elements 22 forming the first piezoelectric element array 4 are separated. Polish one side of the workpiece.
  • FIG. 24 shows an outline of the workpiece after polishing.
  • step S35 as shown in FIG. 25, the electrodes 102 and 103 are formed on the surface where the PZT 201 is exposed, and the first piezoelectric element array 4 is completed.
  • an acoustic separator is provided between the first piezoelectric elements arranged in the first piezoelectric element array, and penetrates through the acoustic separator and is connected to the second electrode.
  • the number of electrodes 106 (number of organic piezoelectric elements 21) of the organic piezoelectric element 21 and the number of inorganic piezoelectric elements 22, according to the specifications required for the inorganic piezoelectric element 22 and the organic piezoelectric element 21.
  • the number of electrodes 106 and the number of inorganic piezoelectric elements 22 of the organic piezoelectric element 21 can be designed.
  • the number of piezoelectric elements included in the organic piezoelectric element 21 can be increased to reduce the area of each piezoelectric element, and when the organic piezoelectric element 21 is used for reception, the reception resolution can be improved. it can.
  • the organic piezoelectric element can be made according to the specifications required for the inorganic piezoelectric element 22 and the organic piezoelectric element 21.
  • the area of the electrode 106 and the area of the electrodes 102 and 103 of the inorganic piezoelectric element 22 can be designed. For example, the area of one inorganic piezoelectric element 22 is increased, the total area of grooves defining the inorganic piezoelectric elements 22 is reduced, and the total area of the inorganic piezoelectric elements 22 is increased.
  • the transmission power of the ultrasonic probe 2 can be increased.
  • the step of filling the inner space of the through hole with a core material having an acoustic impedance substantially equal to the acoustic impedance of the acoustic separation portion and solidifying it is adopted in the method for producing an ultrasonic probe. Generation of acoustic crosstalk between the first piezoelectric elements arranged in the piezoelectric element array can be prevented.

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Abstract

　圧電素子アレイを構成する圧電素子同士の音響的クロストークの発生を防止した信号線を有する超音波探触子、及びその作製方法を提供する。 　両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイと、前記第１圧電素子アレイに積層して配置され、前記第１圧電素子アレイと反対側の面に第１電極を有し、第１圧電素子アレイ側の面に第２電極を有する第２圧電素子が２次元状に配列された第２圧電素子アレイと、を有する超音波探触子において、前記第１圧電素子アレイに配列された第１圧電素子の間に音響分離部を設け、前記音響分離部を貫通して前記第２電極それぞれに接続され、前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材と、該芯材外周に沿って覆設された導電性層からなる信号線と、を設ける。

Description

超音波探触子及び超音波探触子の作製方法
　本発明は、超音波診断装置等の超音波機器に用いるに好適な超音波探触子及びその作製方法に関する。
　超音波診断装置は、体内の血流や体組織の断面形状の画像化に広く使われている。超音波診断装置は、超音波プローブを用いて生体組織に超音波を送信し、超音波を細いビームに絞り込み、組織界面のインピーダンス差によって生じる反射エコーを受信し、体内組織の画像形成を行い、超音波画像を得る。
　超音波診断装置は、通常、１次元状に圧電素子を配列したアレイ型探触子を超音波プローブ内に配置し、超音波を２次元状にスキャンし、体内断面画像の形成を行っている。
　最近、圧電素子を２次元状に配列した圧電素子アレイを搭載した２Ｄアレイ型探触子が登場してきている。特に、受信帯域を広くするために、被検体内からの反射波のうちの基本波を受信する第１圧電素子アレイと、高調波を受信する第２圧電素子アレイとを設けた超音波プローブが提案されている（特許文献１参照）。
　第１圧電素子アレイと第２圧電素子アレイの二つの圧電素子アレイを設けることで、各圧電素子アレイを構成する圧電素子への信号線の接続が難しくなる。これに対し、圧電素子の背面に配設された音響制動部材内に、信号線が占める空間を減少させる目的で、信号線を貫通させて配線する技術が提案されている。（特許文献２参照）。
特開平１１－２７６４７８号公報 特開２０００－１６６９２３号公報
　特許文献２に記載の技術を用いた場合、音響制動部材の音響インピーダンスに対して信号線の音響インピーダンスが大きいことから、音響制動部材と信号線の間で超音波が反射し、圧電素子に音響的クロストークが発生してしまう。
　特に、特許文献１に記載の技術において、第２の圧電素子アレイを構成する圧電素子からの信号線を、第１の圧電素子アレイの圧電素子同士の間を貫通させて配線する構成とすると、第１の圧電素子アレイを構成する圧電素子同士の間の音響分離材の間に高音響インピーダンスの信号線が存在することになり、第１圧電素子にクロストークが発生し、超音波探触子の性能を悪化させることになる。
　本発明の目的は、圧電素子アレイを構成する圧電素子同士の音響的クロストークの発生を防止した信号線を有する超音波探触子、及びその作製方法を提供することである。
　前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。
　１．両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイと、前記第１圧電素子アレイに積層して配置され、前記第１圧電素子アレイと反対側の面に第１電極を有し、前記第１圧電素子アレイ側の面に第２電極を有する第２圧電素子が２次元状に配列された第２圧電素子アレイと、
前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子同士の間に備えられた音響分離部と、
前記音響分離部を貫通して前記第２電極それぞれに接続され、前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材と、該芯材外周に沿って覆設された導電性層からなる信号線と、
を有することを特徴とする超音波探触子。
　２．前記第１圧電素子に電圧が印加される面積と、前記第２圧電素子に電圧が印加される面積とは異なることを特徴とする前記１に記載の超音波探触子。
　３．前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子の個数と、前記第２圧電素子アレイに配列された前記第２圧電素子の個数とは異なることを特徴とする前記１または２に記載の超音波探触子。
　４．両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイの該第１圧電素子同士の間に形成された音響分離部に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔の内周面に内空間を形成するように導電性層を形成する工程と、該貫通孔の内空間に前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材を充填する工程とを有することを特徴とする超音波探触子の作製方法。
　超音波探触子の大きさを保ったままでコストアップとならずに、圧電素子アレイの圧電素子間での音響的クロストークの発生を防止した信号線を有する超音波探触子、及びその作製方法を提供できる。
実施形態における超音波診断装置Ｈの外観構成を示す図である。 実施形態における超音波診断装置Ｈの電気的な構成を示すブロック図である。 実施形態の超音波診断装置における超音波探触子２の構成を示す断面図である。 超音波探触子２の作製方法についての作製フロー図である。 有機圧電素子アレイ５の作製方法の概要図である。 音響制動部材２３の概要図である。 音響整合層３１の概要図である。 平板状の両面電極付無機圧電素子５０を搭載したワークの概要図である。 無機圧電素子２２をアレイ化されたワークの概要図である。 音響分離部２４を形成したワークの概要図である。 共通接地電極２５を形成したワークの概要図である。 音響整合層２６を形成したワークの概要図である。 穿孔されたワークの概要図である。 フォトレジストを形成したワークの概要図である。 ワーク上に導電性部材３２である金属を蒸着する工程の概要図である。 フォトレジストとともにフォトレジスト上の導電性部材３２である金属を除去したワークの概要図である。 レーザ加工孔５１に芯材３３を形成したワークの概要図である。 有機圧電素子アレイを積層したワークの概要図である。 音響整合層２７を形成したワークの概要図である。 第１圧電素子アレイ４の作製方法についての作製フロー図である。 圧電材料付基板の概要図である。 サンドブラスト加工を施したワークの概要図である。 音響分離部２４を形成したワークの概要図である。 研磨を施して音響分離部を両面に露出させたワークの概要図である。 ＰＺＴ２０１の両面に電極１０２、１０３を形成したワークを示す概要図である。
　以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
　（超音波診断装置および超音波探触子の各構成および動作）
　図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。
　超音波診断装置Ｈは、図１に示すように、図略の生体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送信すると共に、被検体で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して超音波を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体内からの超音波の反射波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。
　超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力する操作入力部１１と、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に超音波を発生させる送信回路１２と、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する受信回路１３と、受信回路１３で受信した受信信号に基づいて被検体内の内部状態の画像（超音波画像）を生成する画像処理部１４と、画像処理部１４で生成された被検体内の内部状態の画像を表示する表示部１５と、これら操作入力部１１、送信回路１２、受信回路１３、画像処理部１４および表示部１５を当該機能に応じて制御することによって超音波診断装置Ｈの全体制御を行う制御部１６と、を備えて構成される。
　超音波探触子（超音波プローブ）２は、無機圧電素子と有機圧電素子とを備えている。無機圧電素子は無機圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる。有機圧電素子は有機圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる。
　このような構成の超音波探触子２は、例えば、図３に示す構成の超音波探触子２を例示することができる。
　この超音波探触子２は、平板状の音響制動部材２３と、この音響制動部材２３の上に積層された音響整合層３１と、この音響制動部材２３の一方主面上に支持されて積層された複数の無機圧電素子２２（第１圧電素子）を備えた無機圧電素子アレイ（第１圧電素子アレイ）４と、これら複数の無機圧電素子２２同士の隙間に音響分離材を充填して作製される音響分離部２４と、これら複数の無機圧電素子２２上に積層された共通接地電極２５と、この共通接地電極２５上に積層される音響整合層２６と、この音響整合層２６上に積層される有機圧電素子２１（第２圧電素子）を備えた有機圧電素子アレイ（第２圧電素子アレイ）５と、この有機圧電素子２１上に積層される音響整合層２７と、外部からの電気信号を受ける導電パッド２８と無機圧電素子２２の電極とを接続する第１信号線２９と、外部からの電気信号を受ける導電パッド２８と有機圧電素子の電極とを接続する第２信号線３０などから構成される。
　音響制動部材２３は、超音波を吸収する材料から構成され、複数の無機圧電素子２２から音響制動部材２３方向へ放射される超音波を吸収するものである。
　音響整合層３１は、音響制動部材２３と無機圧電素子２２の各々の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有し、音響制動部材２３と無機圧電素子２２の音響インピーダンスの整合を図る。
　各無機圧電素子２２は、無機圧電材料から構成される圧電素子１０１における互いに対向する両面にそれぞれ電極１０２、１０３を備えて構成される。複数の無機圧電素子２２は、互いに所定の間隔を空けて平面視にて２次元状に配列され、第１圧電素子アレイとして音響制動部材２３上に配置されている。
　複数の無機圧電素子２２は、超音波の反射波を受信するように構成されてもよいが、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、超音波を送信するように構成されている。より具体的には、複数の無機圧電素子２２には、送信回路１２からケーブル３と導電パッド２８、第１信号線２９を介して電気信号が入力される。この電気信号は、無機圧電素子２２の電極１０２と電極１０３との間に入力される。複数の無機圧電素子２２は、この電気信号を超音波信号に変換することによって超音波信号を送信する。
　音響分離部２４は、無機圧電素子２２の音響インピーダンスと値が大きく異なる低音響インピーダンス樹脂から構成され、音響インピーダンスが大きく異なることにより、音響分離材として働き、これら複数の無機圧電素子２２の相互干渉を低減する機能を有する。
　共通接地電極２５は、導電性の材料から構成され、図略の配線によって接地されており、そして、複数の無機圧電素子２２上にまたがって直線状に積層されることによってこれら無機圧電素子２２における各電極１０３を電気的に接地している。
　音響整合層２６は、後工程で積層する有機圧電素子２１と無機圧電素子２２の各々の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有し、有機圧電素子２１と無機圧電素子２２の音響インピーダンスの整合を図る。
　有機圧電素子２１は、所定の厚さを持った平板状の有機圧電材料から成る圧電素子１０５と、この圧電素子１０５の一方主面に形成された互いに分離した複数の電極１０６と、この圧電素子１０５の他方主面に略全面に亘って一様に形成された電極１０７とを備えて構成されたシート状の圧電素子である。
　このように複数の電極１０６が圧電素子１０５の一方主面に形成されることによって、有機圧電素子２１は、１個の電極１０７と圧電素子１０５と電極１０６とから成る圧電素子を２次元状に第２圧電素子アレイとして備えることができ、これら各圧電素子が個別に動作することができる。
　有機圧電素子２１における複数の圧電素子は、個別に機能させるために無機圧電素子２２のように個々に分離する必要がなく、一体的なシート状で構成することが可能である。従って、有機圧電素子２１の作製方法において、有機圧電材料から成るシート状の板状体に溝を形成する工程が必要なく、有機圧電素子２１の作製方法がより単純化され、より少ない工数で有機圧電素子２１を形成することができる。なお、有機圧電素子２１は、複数の圧電素子を備えると看做せるために、電極１０７に代え、複数の電極１０６とそれぞれ一対となる複数の電極で構成されてもよい。
　有機圧電素子２１は、図３に示す例では、複数の無機圧電素子２２の全体に亘って、共通接地電極２５および音響整合層２６を介して間接的に複数の無機圧電素子２２に積層されている。なお、有機圧電素子２１は、複数の無機圧電素子２２の一部に亘って積層されてもよい。
　また、有機圧電素子２１の電極１０６の個数（有機圧電素子２１の個数）と無機圧電素子２２の個数とは、同一でもよいが、本実施形態では、有機圧電素子２１の電極１０６の個数と無機圧電素子２２の個数とは、異なっている。すなわち、有機圧電素子２１が備える圧電素子の個数と無機圧電素子２２の個数とは、異なっている。このため、複数の無機圧電素子２２の合計の面積と複数の圧電素子を備える有機圧電素子２１の合計の面積とが同一であっても、１個の無機圧電素子２２が占有する面積と有機圧電素子２１における１個の圧電素子が占有する面積とをそれぞれ独立に設定することが可能となる。従って、無機圧電素子２２をその無機圧電素子２２に要求される仕様に応じて設計することができると共に、有機圧電素子２１をその有機圧電素子２１に要求される仕様に応じて設計することが可能となる。
　また、有機圧電素子２１の電極１０６の面積と無機圧電素子２２の電極１０２、１０３面積とを異ならせることで、無機圧電素子２２と有機圧電素子２１に要求される仕様に応じて、有機圧電素子２１の電極１０６の面積と無機圧電素子２２の電極１０２、１０３の面積とを設計することが可能となる。
　例えば１個の無機圧電素子２２の面積を大きくして、無機圧電素子２２同士を画する溝の総面積を小さくし、以って各無機圧電素子２２の面積を合わせた総面積を増加させることで、超音波探触子２の送信パワーを大きくすることができる。また、有機圧電素子２１が備える圧電素子の個数を多くして、各圧電素子の面積を小さくすることが可能となり、有機圧電素子２１を受信用に用いる場合に、その受信分解能を向上することができる。
　有機圧電素子２１は、超音波を送信するように構成されてもよいが、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、超音波の反射波を受信するように構成されている。より具体的には、有機圧電素子２１は、反射波の超音波信号が受信され、この超音波信号を電気信号に変換することによってこの電気信号を出力する。この電気信号は、有機圧電素子２１における電極１０６と電極１０７とから出力される。この電気信号は、ケーブル３を介して受信回路１３へ出力される。
　第２信号線３０は、外部からの電気信号を受ける導電パッド２８と有機圧電素子２１の電極１０６とを接続する。すなわち第２信号線３０は有機圧電素子２１の電極１０６から、音響整合層２６、音響分離部２４、音響整合層３１、音響制動部材２３を貫通して導電パッド２８に接続されている。導電パッド２８から音響制動部材２３、音響整合層３１を貫通する部分は、無機圧電素子２２に外部から電気信号を供給する第１信号線２９と同じ構造を有す。
　音響分離部２４と音響整合層２６を貫通する部分は、導電性部材３２と低音響インピーダンスを有する芯材３３からなる。導電性部材３２は、導電パッド２８から音響制動部材２３、音響整合層３１を貫通する部分と、有機圧電素子２１の電極１０６とを導電させる機能を有す。芯材３３は音響分離部２４と同等の音響インピーダンスを有する。
　芯材３３が円筒状に形成され、導電性部材３２は芯材３３の外周面上に薄く覆設して形成されている。芯材３３の直径は、例えば５０～６０μｍが好適であり、導電性部材３２の厚みは、例えば０．０５μｍ程度が好適である。０．０５μｍ程度にすることで、有機圧電素子２１を超音波駆動させるに十分な電力を供給しつつ、音響分離部２４と導電性部材３２との界面、および芯材３３と導電性部材３２との界面における超音波の反射をほぼ無くすることができ、無機圧電素子２２間の音響的クロストークの発生を防止できる。
　音響分離部２４と芯材３３の各々の音響インピーダンスは、近い値を有するように、それぞれの材料を選択する。２つの材料の音響インピーダンスの値を近くなるように設定することで、音響分離部２４と芯材３３の間における超音波の反射を非常に少なくでき、無機圧電素子２２間の音響的クロストークの発生を防止できる。
　音響整合層２７は、有機圧電素子２１の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの整合をとる部材である。そして、音響整合層２７は、円弧状に膨出した形状とされ、被検体に向けて送信される超音波を収束する音響レンズの機能を有する。
　このような構成の超音波診断装置Ｈでは、例えば、操作入力部１１から診断開始の指示が入力されると、制御部１６の制御によって送信回路１２で電気信号の送信信号が生成される。この生成された電気信号の送信信号は、ケーブル３を介して超音波探触子２へ供給される。より具体的には、この電気信号の送信信号は、超音波探触子２における複数の無機圧電素子２２へそれぞれ供給される。この電気信号の送信信号は、例えば、所定の周期で繰り返される電圧パルスである。複数の無機圧電素子２２は、それぞれ、この電気信号の送信信号が供給されることによってその厚み方向に伸縮し、この電気信号の送信信号に応じて超音波振動する。この超音波振動によって、複数の無機圧電素子２２は、共通接地電極２５、音響整合層２６、有機圧電素子２１および音響整合層２７を介して超音波を放射する。超音波探触子２が被検体に例えば当接されていると、これによって超音波探触子２から被検体に対して超音波が送信される。
　なお、超音波探触子２は、被検体の内部に挿入して、例えば、生体の体腔内に挿入して用いられてもよい。
　この被検体に対して送信された超音波は、被検体内部における音響インピーダンスが異なる１または複数の境界面で反射され、超音波の反射波となる。この反射波には、送信された超音波の周波数（基本波の基本周波数）成分だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分も含まれる。例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍などの第２高調波成分、第３高調波成分および第４高調波成分なども含まれる。この反射波の超音波は、超音波探触子２で受信される。より具体的には、この反射波の超音波は、音響整合層２７を介して有機圧電素子２１で受信され、有機圧電素子２１で機械的な振動が電気信号に変換されて受信信号として取り出される。この取り出された電気信号の受信信号は、ケーブル３を介して制御部１６で制御される受信回路１３で受信される。
　ここで、上述において、各無機圧電素子２２から順次に超音波が被検体に向けて送信され、被検体で反射した超音波が有機圧電素子２１で受信される。
　そして、画像処理部１４は、制御部１６の制御によって、受信回路１３で受信した受信信号に基づいて、送信から受信までの時間や受信強度などから被検体内の内部状態の画像（超音波画像）を生成し、表示部１５は、制御部１６の制御によって、画像処理部１４で生成された被検体内の内部状態の画像を表示する。本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、上述したように基本波の高調波が受信されるので、ハーモニックイメージング技術によって超音波画像を形成することが可能となる。このため、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。そして、比較的パワーの大きい第２および第３高調波が受信されるので、より鮮明な超音波画像の提供が可能となる。
　また、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、複数の無機圧電素子２２が超音波を送信するように構成されているので、超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、比較的簡単な構造で送信パワーを大きくすることができる。従って、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、高調波のエコーを得るために比較的大きなパワーで基本波を送信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。
　また、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、有機圧電素子２１は、超音波の反射波を受信するように構成されている。一般に、無機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する２倍程度の周波数の超音波しか受信することができないが、有機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する例えば４～５倍程度の周波数の超音波を受信することができ、受信周波数帯域の広帯域化に適している。このような超音波を広い周波数に亘って受信可能な特性を持つ有機圧電素子２１によって超音波信号が受信されるので、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、比較的簡単な構造で周波数帯域を広帯域にすることができる。このため、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、基本波の高調波を受信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。
　また、以上の説明では、無機圧電素子２２と有機圧電素子２１とは２次元状に配列されている場合を示したが、用途に応じて１次元状であってもよい。
　（超音波探触子２の作製方法）
　超音波探触子２の作製方法について、図４から図１６を用いて説明する。
　図４は、超音波探触子２の作製方法についての作製フロー図である。図５は有機圧電素子アレイ５の作製方法の概要図である。図６は、音響制動部材２３の概要図である。図７は、音響整合層３１の概要図である。図８は、平板状の両面電極付無機圧電素子５０を搭載したワークの概要図である。図９は、無機圧電素子２２をアレイ化されたワークの概要図である。図１０は、音響分離部２４を形成したワークの概要図である。図１１は、共通接地電極２５を形成したワークの概要図である。図１２は、音響整合層２６を形成したワークの概要図である。図１３は、穿孔されたワークの概要図である。
　図１４は、フォトレジストを形成したワークの概要図である。図１５は、ワーク上に導電性部材３２である金属を蒸着する工程の概要図である。図１６は、フォトレジストとともにフォトレジスト上の導電性部材３２である金属を除去したワークの概要図である。図１７はレーザ加工孔５１に芯材３３を形成したワークの概要図である。図１８は、有機圧電素子アレイを積層したワークの概要図である。図１９は、音響整合層２７を形成したワークの概要図である。
　なお、図６から図１９においては、各図（ａ）は各工程において作製されたワークの断面図であり、各図（ｂ）は斜めから観察した図である。各図（ａ）は各図（ｂ）中の矢印Ｙの方向へ観察した図である。
　以下、図４の作製フロー図を基に超音波探触子２の作製方法を説明する。
　最初に、ステップＳ１０にて、有機圧電素子アレイ（第２圧電素子アレイ）５を作製する。図５（ａ）に示すように、所定の厚さを持った平板状の有機圧電材料から成る圧電素子１０５が用意される。圧電素子１０５の厚さは、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定されるが、例えば、中心周波数８ＭＨｚの超音波を受信する場合では、圧電素子１０５の厚さは、約５０μｍである。
　有機圧電材料は、例えば、フッ化ビニリデンの重合体を用いることができる。また例えば、有機圧電材料は、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）系コポリマを用いることができる。このフッ化ビニリデン系コポリマは、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体（コポリマ）であり、他の単量体としては、３フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレン等を用いることができる。フッ化ビニリデン系コポリマは、その共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数（圧電効果）が変化するので、例えば、超音波探触子の仕様等に応じて適宜な共重合比が採用される。例えば、フッ化ビニリデン／３フッ化エチレンのコポリマの場合では、フッ化ビニリデンの共重合比が６０ｍｏｌ％～９９ｍｏｌ％が好ましく、有機圧電素子を無機圧電素子に積層する複合素子の場合では、フッ化ビニリデンの共重合比が８５ｍｏｌ％～９９ｍｏｌ％がより好ましい。また、このような複合素子の場合では、他の単量体は、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレンが好ましい。また例えば、有機圧電材料は、ポリ尿素を用いることができる。このポリ尿素の場合では、蒸着重合法で圧電素子１０５を作成することが好ましい。ポリ尿素用のモノマとして、一般式、Ｈ２Ｎ－Ｒ－ＮＨ２構造を挙げることができる。ここで、Ｒは、任意の置換基で置換されてもよいアルキレン基、フェニレン基、２価のヘテロ環基、ヘテロ環基を含んでもよい。ポリ尿素は、尿素誘導体と他の単量体との共重合体であってもよい。好ましいポリ尿素として、４，４’－ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）と４，４’－ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）を用いる芳香族ポリ尿素を挙げることができる。
　次に、図５（ｂ）に示すように、この有機圧電材料から成る圧電素子１０５の一方主面に互いに分離した複数の電極１０６（１０６－１１と１０６－１２）が例えばスクリーン印刷、蒸着あるいはスパッタ等によって形成される。これら複数の電極１０６は、平面視にて線形独立な２方向に、例えば互いに直交する２方向にｍ行×ｎ列の２次元アレイ状に配列するように形成されてもよい（ｍ、ｎは、正の整数である）。電極１０６は、例えば、平面視にて矩形状とされ、そのサイズは、例えば分解能等によって適宜に設定されるが、例えば、約０．１ｍｍ×０．１ｍｍとされる。
　なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
　そして、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すように、この有機圧電材料から成る圧電素子１０５の他方主面に電極１０７が例えばスクリーン印刷、蒸着あるいはスパッタ等によって形成される。これによってｍ行×ｎ列の２次元アレイ状に配列された複数の電極１０６を一方主面に備えると共に他方主面に電極１０７を備える有機圧電素子アレイ（第２圧電素子アレイ）５が形成される。
　このような構成の有機圧電素子２１は、電極１０６と、これに対向する電極１０７と、これら電極１０６と電極１０７との間に介在する有機圧電材料の圧電素子１０５とから１個の圧電素子が構成されることから、複数の圧電素子を含むと言える。
　このように本実施形態における超音波探触子２の作製方法では、有機圧電材料から成るシート状の圧電素子１０５に、分離した複数の電極１０６をその表面に形成することによって複数の圧電素子が形成される。このため、複数の圧電素子を形成するためにシート状の圧電素子１０５に溝を形成する工程が必要ない。従って、このような構成の超音波探触子２では、有機圧電素子２１に対して溝を形成する工程が必要ではないため、有機圧電素子２１の作製方法がより単純化され、より少ない工数で超音波探触子２を作製することが可能となる。
　なお、上述では、圧電素子１０５の一方主面に複数の電極１０６を形成した後に、圧電素子１０５の他方主面に電極１０７を形成したが、圧電素子１０５の他方主面に電極１０６を形成した後に、圧電素子１０５の一方主面に電極１０６の形状に対応した複数の電極１０７を形成してもよい。
　次に、ステップＳ１１にて、図６（ａ）、（ｂ）に示すように有機圧電素子２１の大きさに応じた音響制動部材２３を用意する。音響制動部材２３は、超音波を吸収する平板状の超音波吸収体を備えて構成され、無機圧電素子２２の音響制動部材２３に接する面から放射される超音波を吸収するものである。
　音響制動部材２３は後述する信号線Ｓに近い音響インピーダンスを有し、音響制動部材２３と信号線Ｓとの界面における超音波の反射を抑制し、無機圧電素子２２への音響的クロストークの発生を防止する。音響制動部材２３は、例えばシリコンゴムで形成されている。
　次に、ステップＳ１２にて、図７（ａ）、（ｂ）に示すように音響制動部材２３の主面上に音響整合層３１を形成し、音響制動部材２３と音響整合層３１を貫通させる形で、信号線Ｓ（Ｓ１～Ｓ５等）を形成し、信号線Ｓの音響制動部材２３の反対側の面に導電パッド２８を形成する。この信号線Ｓは、後工程で積層する無機圧電素子２２と有機圧電素子２１の電極に接続する。
　次に、ステップＳ１３にて、無機圧電素子２２をアレイにして作製する。最初に、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、平板状の両面電極付無機圧電素子５０が音響整合層３１上に積層される。両面電極付無機圧電素子５０は、無機圧電板の両面に電極を形成したものである。電極の形成法は、有機圧電素子の電極の形成法と同様の方法を採用する。例えばスクリーン印刷、蒸着あるいはスパッタ等によって形成される。
　両面電極付無機圧電素子５０を音響整合層３１に積層する際には、信号線Ｓ１からＳ５は、両面電極付無機圧電素子５０の一方主面に形成された電極に電気的に接続される。
　無機圧電板の材料は、例えば、いわゆるＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等である。
　次に、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、音響整合層３１が露出するまで積層方向に溝４１が両面電極付無機圧電素子５０に、例えばダイシングソー等によって形成され、アレイ化する。溝４１は、平面視にて線形独立な２方向に、例えば互いに直交する２方向にｐ行×ｑ列で配列する２次元アレイ状の複数の無機圧電素子２２（２２－１～２２－３等）を有する第１圧電素子アレイ４を構成するように、これら２方向に複数形成される（ｐ、ｑは、正の整数である）。
　溝４１が形成されることによって、両面電極付無機圧電素子５０における各面の電極が分割される。上面の電極は電極１０３に分割され、下面の電極は電極１０２に分割される。そのサイズは、例えば分解能等によって適宜に設定されるが、例えば、約０．４ｍｍ×０．４ｍｍとされる。各電極１０２は信号線Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５と接続され、導電パッド２８を通じて外部から電気信号を供給される。
　次に、ステップＳ１４にて、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、溝４１に、各無機圧電素子２２の音響的クロストークや共振を回避するために、各無機圧電素子２２と音響インピーダンスが異なる部材、例えば低音響インピーダンス樹脂等の音響分離材が充填されて、音響分離部２４が形成される。このような樹脂は、例えば、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が用いられる。
　次に、ステップＳ１５にて、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１圧電素子アレイ４の上面に、共通して接地させる電極となる共通接地電極２５が、例えばスクリーン印刷、蒸着あるいはスパッタ等によって層状に形成される。この共通接地電極２５は図示しない配線によって接地される。
　次に、ステップＳ１６にて、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、共通接地電極２５の上から音響整合層２６を形成する。
　次に、ステップＳ１７にて、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、音響整合層２６の上に上記のように作製した有機圧電素子２１を積載する前に、有機圧電素子２１と接続する第２信号線３０を形成するための孔を穿つ穿孔作業を実施する。前述のように第２信号線３０は、音響整合層３１の上面にまで形成されており、第２信号線３０の断面が露出する状態となっている。音響整合層２６の上面から信号線Ｓまでの音響整合層２６と音響分離部２４の一部を除去し穿孔して貫通孔を形成する。
　音響整合層２６と音響分離部２４の一部を除去して貫通孔を形成する穿孔作業には、例えば、レーザやドリルを用いる。レーザを用いる場合、エキシマレーザなどの紫外レーザを採用すれば、アブレーション加工により音響整合層２６と音響分離部２４を切れよく除去し、レーザ加工孔５１を得ることができる。レーザ加工孔５１の深さはレーザ照射時間で制御でき、適切な深さのレーザ加工孔５１を形成することができる。なお、炭酸ガスレーザなどのハイパワーレーザを用いた熱加工により、音響整合層２６と音響分離部２４を昇華させて除去することもできる。
　レーザ加工孔５１は第２信号線３０の直径を定めるものである。第２信号線の直径は、加工容易性を考慮しつつ、超音波を遮らない直径が望ましく、例えば５０～６０μｍが好適である。
　また、ドリルを用いた場合、ドリルと信号線Ｓとが導通するかどうかを監視しつつ穿孔する。信号線Ｓにドリルの先端が到達することを検知でき、余分な穿孔を防ぐことができる。
　次にステップＳ１８にて、図１４（ａ）、（ｂ）に示すようにフォトレジスト膜５３を形成する。フォトレジストの塗布にはスピナー等の塗布機を用いる。塗布の際、レーザ加工孔５１内にフォトレジストが入り込まないように注意する。
　次にステップＳ１９にて、レーザ加工孔５１の内周面に導電性部材３２を形成する。図１５は、蒸着装置を用いて導電性層を成膜する概要図である。蒸着チャンバ６０の上部には、ボード６１、ボード６１に備えられた電極５８、ボード６１の熱源である高周波電源５９、金属板５６をロール状に巻いた金属ロール５５が備えられている。金属板５６は金属ロール５５からボード６１上に矢印５７方向へ送り出される。金属板５６に用いる金属の例としてはアルミ、金などがある。
　ボード６１の下方向にステップＳ１８までの作製工程を経たワーク６２を接地し、蒸着を行う。レーザ加工孔５１の内周面に金属の導電性層である導電性部材３２が形成されるとともに、フォトレジスト膜５３上にも金属の層が形成される。
　導電性部材３２の厚みは、前述のように０．０５μｍ程度が好適である。
　次にステップＳ２０において、フォトレジスト膜を、溶液等を用いて除去する。図１６はフォトレジストが除去されることで、フォトレジスト上の金属膜が除去されたワークを表す概要図である。
　次にステップＳ２１において、レーザ加工孔５１の内空間に芯材３３の材料となる低音響インピーダンス部材を充填し固化する。導電性部材３２は芯材３３の外周面上に薄く覆設された状態となる。図１７（ａ）、（ｂ）は、レーザ加工孔５１に低音響インピーダンス部材を充填し固化して芯材３３が形成されたワークを示す図である。音響整合層２６と音響分離部２４を貫通して信号線Ｓに到達する信号線部分が形成させる。芯材３３には、音響分離部２４と略同じ音響インピーダンスを有する低音響インピーダンス導電性部材を採用し、音響的クロストークを防ぐ。
　具体的には、音響分離部２４の音響インピーダンスと芯材３３の音響インピーダンスとが条件式（１）を満足するように、それぞれの材料を選択する。
｜Ｚ１－Ｚ２｜≦０．５・１０６ｋｇ／ｍ２・ｓ　　　　　　　　　（１）
　ここで、Ｚ１は音響分離部２４の音響インピーダンス、Ｚ２は芯材３３の音響インピーダンスである。条件式（１）を満足する材料を選択することで、音響分離部２４と芯材３３の間における超音波の反射を非常に少なくできる。
　無機圧電材料には通常ＰＺＴが採用され、ＰＺＴの音響インピーダンスは２９～３８（×１０６ｋｇ／ｍ２・ｓ）程度である。無機圧電素子２２同士の間の音響分離部２４には、ＰＺＴとの界面において超音波を透過させないように、ＰＺＴに比べて音響インピーダンスの値が大きく異なる材料、例えばシリコンゴムを採用する。シリコンゴムの音響インピーダンスは、０．９９～１．４６（×１０６ｋｇ／ｍ２・ｓ）程度であり、ＰＺＴの音響インピーダンスと大きく異なる。従って、ＰＺＴ内で発生した超音波はＰＺＴとシリコンゴムとの界面で殆ど反射する。
　芯材３３は、音響分離部２４と音響インピーダンスが近い材料を選択する。
　具体的な材料としてはアルミ、アルミ合金（たとえばＡＬ－Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＣ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ６，ＰＡ６－６）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド），ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：ガラス繊維入りも可），ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン），ＰＡＩ（ポリアミドイミド），ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＣ（ポリカーボネート）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
　好ましくはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂に充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン、その他の金属酸化物等を入れて成形したものを用いることができる。
　例えば、芯材３３を金属酸化物とシリコーン樹脂で構成する場合は、Ｓｉ－Ｏ結合であるシロキサン結合を複数有するシリコーン樹脂である。
　シリコーン樹脂としては、ジメチルポリシロキサンを主成分とするものが好ましく、重合度としては３０００から１００００のものが好ましく用いられる。
　また、下記一般式（１）で表される、シリコーン化合物をさらに含有するものも好ましく用いられる。
　一般式（１）
　Ｒ１（Ｒ１ ２ＳｉＯ）Ｘ（Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ）ＹＳｉＲ１ ３（Ｒ１は１価炭化水素基または水素原子、Ｒ２はアルキル基、ポリエーテル基、Ｘは０以上の整数、Ｙは１以上の整数）。
　これらは、市販品として入手することができ、たとえば信越化学社製、ＫＥ７４２Ｕ、ＫＥ７５２Ｕ、ＫＥ９３１Ｕ、ＫＥ９４１Ｕ、ＫＥ９５１Ｕ、ＫＥ９６１Ｕ、ＫＥ８５０Ｕ、ＫＥ５５５Ｕ、ＫＥ５７５Ｕ等や、モメンティブパフォーマンスマテリアル社製、ＴＳＥ２２１－３Ｕ、ＴＥ２２１－４Ｕ、ＴＳＥ２２３３Ｕ、ＸＥ２０－５２３－４Ｕ、ＴＳＥ２７－４Ｕ、ＴＳＥ２６０－３Ｕ、ＴＳＥ－２６０－４Ｕやダウコーニング東レ社製のＳＨ３５Ｕ、ＳＨ５５ＵＡ、ＳＨ８３１Ｕ、ＳＥ６７４９Ｕ、ＳＥ１１２０ＵＳＥ４７０４Ｕなどを用いることができる。
　シリコーン樹脂の含有量としては、芯材３３が占める部分に対して、４０質量％以上であることが好ましく、特に４０～８０質量％であることが、音響特性、耐久性の面から好ましい。
　本発明において用いられる金属酸化物粒子としては、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢａＯ、Ｙｂ２Ｏ３が挙げられる。これらの中でも、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｙｂ２Ｏ３が、音響特性の面から好ましく用いられる。
　金属酸化物粒子の平均粒径は、１～２００ｎｍが好ましく特に、５～２０ｎｍであることが好ましい。平均粒径は、粒径を、１００個について測定し、これらの値の数平均を求めた値である。粒径は、電子顕微鏡観察による画像から求めた、粒子の最大径と最小径との平均値である。
　金属酸化物粒子の含有量としては、音響特性の面から、１０～６０質量％が好ましく、特に、１５～５０質量％であることが好ましい。
　金属酸化物粒子は、市販品として入手することができ、ＺｎＯとしては堺化学（株）の１種酸化亜鉛、微細酸化亜鉛、ＦＩＮＥＸ－３０、ＦＩＮＥＸ－３０ＳＬＰ２、ＦＩＮＥＸ３ＯＷＬＰ２、ＦＩＮＥＸ－５０、ＦＩＮＥＸ－５０ＳＬＰ２、ＦＩＮＥＸ－５０ＷＬＰ２、ＮＡＮＯＦＩＮＥ－５０、ＮＡＮＯＦＩＮＥ－５０Ａ、ＮＡＮＯＦＩＮＥ－５０ＳＤ、ハクスイテック（株）の局方酸化亜鉛、Ｚｉｎｃｏｘ　Ｓｕｐｅｒ　Ｆ－１、Ｆ－２、Ｆ－３、昭和電工（株）製マックスライトＺＳ－６４（シリカ被覆酸化亜鉛）等が挙げられ、ＴｉＯ２としては、堺化学（株）製のＲ－４５Ｍ、Ｒ３２、Ｒ－１１Ｐ、Ｒ－２１、Ｄ－９１８、ＳＴＲ－６０Ｃ－ＬＰ、ＳＴＲ－１００Ｃ－ＬＰ、ＳＴＲ－１００Ａ－ＬＰや石原産業（株）製のＲ－８２０、Ｒ－８３０、Ｒ－６７０や昭和電工（株）製マックスライトＴＳ－０４３（シリカ被覆酸化チタン）など、Ｙｂ２Ｏ３としては、信越化学（株）製の高純度Ｙｂ２Ｏ３粒子を用いることができる。
　芯材３３は、シリコーン樹脂とシリカ被覆酸化物粒子を混合し混練し、混練物に加硫剤を添加して加硫成形するものでも良い。
　さらに必要に応じ２加硫を行うことができる。加硫剤としては、たとえば２，５－ジメチル－２，５－ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、ｐ－メチルベンゾイルパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイドなどの過酸化物系の加硫剤を用いることができる。この過酸化物系の加硫剤の量は、たとえば音響レンズ組成物中のシリコーンゴムに対して０．３～２質量％にすることが好ましい。また、前記過酸化物系の加硫剤以外の加硫剤を用いてもよい。
　シリコーン樹脂とシリカ被覆酸化物粒子を混合する際には、金属酸化物粒子は、加熱などにより水分を取り除くことが好ましい。加硫成形の温度としては、１００～２００℃が好ましく範囲である。
　また、下記のような添加物を大略５質量％以下の範囲で含有してもよい。たとえば酸化チタン、アルミナ、酸化セリウム、酸化鉄、硫酸バリウム、有機物フィラー、着色顔料などが挙げられる。
　以上のように、芯材３３と音響分離部２４のインピーダンスを整合させることで、音響分離部２４と芯材３３の間の超音波の反射を少なくすることができる。
　芯材３３のレーザ加工孔５１への注入は、例えば、芯材を充填したディスペンサのニードルを穿孔した孔に近づけ、芯材を空気圧で押し出して行う。
　次に、ステップＳ２２にて、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、音響整合層２６の上に、上述したように別工程で作製したシート状の有機圧電素子アレイ（第２圧電素子アレイ）５が積層される。例えば、有機圧電素子アレイ５は、接着で無機圧電素子２２上に固定される。
　有機圧電素子２１に設けた電極１０６が、第２信号線３０に対応するように積層する。有機圧電素子２１の電極１０７は共通電極であり、図示しない配線により接地される。
　次に、ステップＳ２３にて、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、有機圧電素子２１上に、音響整合層２７が形成される。音響整合層２７は、必要に応じて単層または複数層で構成される。例えば、受信周波数帯域を広帯域化する場合では、音響整合層２７は、複数層で構成されることが好ましい。以上で図３に示す構成の超音波探触子２が作製され、超音波探触子２の作製フローが終了する。
　本実施形態では、無機圧電素子２２は、両面に各電極１０２、１０３が形成された圧電素子１０１の単層で構成されたが、両面に各電極１０２、１０３が形成された圧電素子１０１が積層した複数層で構成されてもよい。
　また、本実施形態では、有機圧電素子２１は、両面に電極１０６および電極１０７が形成された圧電素子１０５の単層で構成されたが、両面に電極１０６および電極１０７が形成された圧電素子１０５が複数層で構成されてもよい。複数層とすることによって、超音波を送信する場合には、そのパワーを大きくすることが可能となり、超音波を受信する場合には、受信感度を向上させることが可能となる。
　また、図８で説明したように、平板状の両面電極付無機圧電素子５０を音響整合層３１上に積層した後にアレイ化して第１圧電素子アレイ４を作製する方法以外に、予め第１圧電素子アレイ４を作製して音響整合層３１上に積層する方法がある。第１圧電素子アレイ４を別途作製することで、第１圧電素子アレイ４の量産性が向上する。予め第１圧電素子アレイ４を作製する方法について図２０から図２４を用いて以下に説明する。
　図２０は、第１圧電素子アレイ４の作製方法についての作製フロー図である。図２１は、圧電材料付基板の概要図である。図２２は、サンドブラスト加工を施したワークの概要図である。図２３は、音響分離部２４を形成したワークの概要図である。図２４は、研磨を施して音響分離部を両面に露出させたワークの概要図である。図２５は、ＰＺＴ２０１の両面に電極１０２、１０３を形成したワークを示す概要図である。
　以下、図２０の作製フロー図を基に第１圧電素子アレイ４の作製方法を説明する。最初にステップＳ３０にて、図２１（ａ）に示すような圧電材料付基板を準備する。無機圧電材料は前述のようにＰＺＴ等を用いる。ＰＺＴを基板２０２上に塗布し、焼成することで基板２０２上に焼結したＰＺＴ２０１を得る。
　次にステップＳ３１にて、基板２０２を研磨により除去し、図２１（ｂ）に示すように焼結したＰＺＴ２０１の基板を得る。
　次にステップＳ３２にて、サンドブラスト加工を行い、第１圧電素子アレイ４を形成する各無機圧電素子２２の形状を浮彫りにする。図２２は、サンドブラスト加工を行ったワークの概要図である。図２２（ｂ）は上面図であり、図２２（ａ）は図２２（ｂ）におけるジグザグの一点鎖線ＡＢに沿った断面図である（以下、図２３から図２５まで同様）。無機圧電素子２２の配列は、図９で示したような碁盤面状でもよいが、図２２（ｂ）に示すように、ハニカム構造でもよい。サンドブラスト加工の特徴として、図２２（ａ）に示すようにエッチング部分がややすり鉢状になるが、超音波探触子の機能を発揮させる上で問題ない。
　次にステップＳ３３にて、音響分離部２４の作製を行う。具体的には、上記した芯材３３に用いた材料と音響インピーダンスが略等しい材料を選択し、図２３に示すように、ＰＺＴ２０１の基板のエッチングした部分に埋めこむ。芯材３３にシリコンゴムを採用すれば、音響分離部２４には同じ組成のシリコンゴムを採用してもよいし、作製上の都合を考慮して異なる組成のシリコンゴムを選択してもよい。また、上記のようにエポキシ樹脂を採用してもよい。
　次にステップＳ３４にて、ステップＳ３３にて作製したワークにおいて、音響分離部２４をワークの表裏面に露出させることで、第１圧電素子アレイ４を形成する個々の無機圧電素子２２に分離するため、ワークの一方の面を研磨する。図２４に研磨後のワークの概要を示す。
　最後にステップＳ３５にて、図２５に示すように、ＰＺＴ２０１が露出している面に電極１０２、１０３を形成して、第１圧電素子アレイ４が完成する。
　以上のように本実施形態によれば、前記第１圧電素子アレイに配列された第１圧電素子の間に音響分離部を設け、前記音響分離部を貫通して前記第２電極に接続される信号線を、前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材と、該芯材外周に沿って覆設された導電性層からなる信号線と、を用いて形成することで、複数の無機圧電素子２２の間における音響的クロストークの発生を防止することができる。
　また、有機圧電素子２１の電極１０６の個数（有機圧電素子２１の個数）と無機圧電素子２２の個数とを異ならせることで、無機圧電素子２２と有機圧電素子２１に要求される仕様に応じて、有機圧電素子２１の電極１０６の個数と無機圧電素子２２の個数とを設計することが可能となる。例えば、有機圧電素子２１が備える圧電素子の個数を多くして、各圧電素子の面積を小さくすることが可能となり、有機圧電素子２１を受信用に用いる場合に、その受信分解能を向上することができる。
　また、有機圧電素子２１の電極１０６の面積と無機圧電素子２２の電極１０２、１０３面積とを異ならせることで、無機圧電素子２２と有機圧電素子２１に要求される仕様に応じて、有機圧電素子２１の電極１０６の面積と無機圧電素子２２の電極１０２、１０３の面積とを設計することが可能となる。例えば１個の無機圧電素子２２の面積を大きくして、無機圧電素子２２同士を画する溝の総面積を小さくし、以って各無機圧電素子２２の面積を合わせた総面積を増加させることで、超音波探触子２の送信パワーを大きくすることができる。
　また、第１圧電素子アレイに配列された第１圧電素子同士の間に音響分離部を形成する工程と、音響分離部に貫通孔を形成し、貫通孔の内周面に導電性層を形成した後に、貫通孔の内空間に音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材を充填し固化する工程と、を超音波探触子の作製方法に採用することで、前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子間における音響的クロストークの発生を防止することができる。
　１　超音波診断装置本体
　２　超音波探触子
　３　ケーブル
　４　第１圧電素子アレイ
　５　有機圧電素子アレイ
　１１　操作入力部
　１２　送信回路
　１３　受信回路
　１４　画像処理部
　１５　表示部
　１６　制御部
　２１　有機圧電素子
　２２　無機圧電素子
　２３　音響制動部材
　２４　音響分離部
　２５　共通接地電極
　２６、２７、３１　音響整合層
　２８　導電パッド
　２９　第１信号線
　３０　第２信号線
　３２　導電性部材
　３３　芯材
　４１　溝
　５０　両面電極付無機圧電素子
　５１　レーザ加工孔
　５３　フォトレジスト膜
　５５　金属ロール
　５６　金属板
　５８　電極
　５９　高周波電源
　６０　蒸着チャンバ
　６１　ボード
　６２　ワーク
　１０２、１０３、１０６、１０７　電極
　２０２　基板

Claims (4)

  1. 両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイと、
    前記第１圧電素子アレイに積層して配置され、前記第１圧電素子アレイと反対側の面に第１電極を有し、前記第１圧電素子アレイ側の面に第２電極を有する第２圧電素子が２次元状に配列された第２圧電素子アレイと、
    前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子同士の間に備えられた音響分離部と、
    前記音響分離部を貫通して前記第２電極それぞれに接続され、前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材と、該芯材外周に沿って覆設された導電性層からなる信号線と、
    を有することを特徴とする超音波探触子。
  2. 前記第１圧電素子に電圧が印加される面積と、前記第２圧電素子に電圧が印加される面積とは異なることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
  3. 前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子の個数と、前記第２圧電素子アレイに配列された前記第２圧電素子の個数とは異なることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波探触子。
  4. 両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイの該第１圧電素子同士の間に形成された音響分離部に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔の内周面に内空間を形成するように導電性層を形成する工程と、該貫通孔の内空間に前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材を充填する工程とを有することを特徴とする超音波探触子の作製方法。
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