层叠型超声波振动器件和超声波医疗装置制造方法及图纸

层叠型超声波振动器件在两个质量块部件(42、43)之间设置有多个压电体(61)，该层叠型超声波振动器件是使用弹性常数比两个质量块部件(42、43)和多个压电体(61)小的钎焊材料(73、76)，通过具有第一厚度(d1)的第一金属接合层对作为同种材料接合部的多个压电体(61)之间进行接合，并通过具有比第一厚度(d1)厚的第二厚度(d2)的第二金属接合层对作为不同种材料接合部的多个压电体(61)与质量块部件(42、43)之间进行接合而成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及激励超声波振动的层叠型超声波振动器件和具备该层叠型超声波振动器件的超声波医疗装置。
技术介绍
在利用超声波振动进行活体组织的凝固/切开处置的超声波处置器具中，有时在机头内内置有使用了压电振子的超声波振动体作为超声波振动源。在这种超声波振动体中，存在如下的超声波振动体：将电信号转换为机械振动的压电元件被夹持在作为前质量块或后质量块的两个块状的金属部件中，通过包含粘合等在内的某种方法而一体化，使它们成为一体而进行振动。这样的超声波振子被称作朗之万振子。朗之万振子公知有螺栓紧固朗之万振子，其中，作为使压电元件和金属部件一体化的方法，例如在两个金属部件之间夹持压电元件，并利用螺栓进行牢固地紧固，从而使整体成为一体而进行振动。用于这样的螺栓紧固朗之万振子的压电元件通常使用锆钛酸铅(PZT、Pb(ZrX、Ti1-X)O3)，压电元件的形状被加工成环状而在内部贯通有螺栓。PZT具有较高的生产性和较高的电气机械转换效率，由于作为压电材料具有优良的特性，因此能够长年在超声波振子和致动器等各种领域中使用。然而，由于PZT使用了铅，因此从对环境的不良影响的方面来看，近年来期望利用不使用铅的非铅压电材料。作为在这样的非铅压电材料中具有较高的电气机械转换效率的材料，公知有压电单晶的铌酸锂(LiNbO3)。作为廉价地实现使用了铌酸锂的朗之万振子的结构，以往公知有在利用金属块夹持压电元件的状态下使它们一体地接合的方法。尤其是，作为金属块和压电元件的接合方法，在不使用粘合剂而利用以焊料为首的钎焊材料进行接合的情况下，朗之万振子能够获得比使用粘合剂的情况更加良好的振动特性。然而，当利用焊料等钎焊材料来接合金属块和压电元件时，通常需要高温工艺，在作为将金属块和压电元件接合的部分的不同种材料接合部中，具有因热应力而导致压电单晶的压电元件破裂的问题。作为解决这样的问题的技术，例如在日本特开2008-128875号公报的超声波振动体中被公开。在该以往的超声波振动体中，公知有如下的技术：在利用粘合剂而与设置在压电振子的上下两面上的电极接合的各金属块的接合面上设置沟道或凹槽等构造来抑制在驱动中产生的剪切应变的产生，并降低在接合面的介电损耗等，从而防止压电振子产生裂纹并且使振动模式稳定。然而，在日本特开2008-128875号公报所公开的以往的超声波振动体中，具有在金属块表面需要加工工序而使制造成本增加的问题。即，关于以往的超声波振动体，由于为了吸收当通过粘合来接合金属块和压电元件时在不同种材料间的接合部产生的热应力、因粘合剂的硬化收缩而产生的应力等而在金属块表面设置沟道或凹槽等构造，因此具有需要额外的加工工艺而使成本变高的问题。并且，以往的超声波振动体在要粘合固定压电振子和金属块而使用了热硬化型的粘合剂的情况下，在使该粘合剂硬化时对接合面附近进行加热。由此，以往的超声波振动体在粘合剂硬化后，可能会因为压电振子和金属块的热膨胀系数的差而产生与粘合温度和常温的温度差相当的剪切应变。并且，在压电振子和金属块的接合面上始终会存在残余应力，也具有因为这个原因而在压电振子的内部产生裂纹的问题。因此，本专利技术就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够廉价地制造并且防止由于因作为质量块部件的金属块和压电体的热膨胀系数的差异而产生的应力导致压电振子破损等的层叠型超声波振动器件和超声波医疗装置。
技术实现思路
用于解决课题的手段本专利技术的一个方式的层叠型超声波振动器件在两个质量块部件之间设置有多个压电体，其中，该层叠型超声波振动器件是使用弹性常数比所述两个质量块部件和所述多个压电体小的钎焊材料、即柔软的钎焊材料，通过具有第一厚度的第一金属接合
层对作为同种材料的接合的所述多个压电体之间进行接合，通过具有比所述第一厚度厚的第二厚度的第二金属接合层对作为不同种材料的接合的所述多个压电体与所述质量块部件之间进行接合而成的。并且，本专利技术的一个方式的超声波医疗装置具有：层叠型超声波振动器件，其在两个质量块部件之间设置有多个压电体，该层叠型超声波振动器件是使用弹性常数比所述两个质量块部件和所述多个压电体小的钎焊材料、即柔软的钎焊材料，通过具有第一厚度的第一金属接合层对作为同种材料的接合的所述多个压电体之间进行接合，并通过具有比所述第一厚度厚的第二厚度的第二金属接合层对作为不同种材料的接合的所述多个压电体与所述质量块部件之间进行接合而成的；以及探针前端部，其传递由所述层叠型超声波振动器件产生的超声波振动而对活体组织进行处置。专利技术效果根据本专利技术，能够提供能够廉价地制造并且防止由于因作为质量块部件的金属块和压电体的热膨胀系数的差异而产生的应力导致压电体破损等的层叠型超声波振动器件和超声波医疗装置。附图说明图1是示出本专利技术的一个方式的超声波医疗装置的整体结构的剖视图。图2是示出该方式的振子单元的整体的概略结构的图。图3是示出该方式的超声波振子的结构的立体图。图4是示出该方式的超声波振子的结构的侧视图。图5是示出该方式的压电单晶晶片的立体图。图6是示出该方式的成膜有基底金属的压电单晶晶片的立体图。图7是示出该方式的被切割的压电单晶晶片的立体图。图8是示出该方式的从压电单晶晶片切出的压电单晶体的立体图。图9是该方式的包含超声波振子在内的振子单元的分解立体图。图10是该方式的将柔性印刷基板安装到振子单元的超声波振子之前的剖视图。图11是该方式的将柔性印刷基板安装到振子单元的超声波振子之后的剖视图。图12是示出该方式的在超声波振子上安装有FPC的振子单元的立体图。图13是示出该方式的因与质量块部件的热膨胀系数的差而在压电单晶体产生的
热应力相对于接合金属的厚度的关系的曲线图。图14是示出该方式的设置于质量块部件和压电单晶体之间的接合金属的一例的分解立体图。具体实施方式下面，利用附图对本专利技术进行说明。另外，在下面的说明中，基于各实施方式的附图是示意性的，应注意到各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比例等与现实不同，即使在附图的相互之间有时也包含彼此尺寸关系或比例不同的部分的情况。首先，下面根据附图对本专利技术的一个方式的具备激励超声波振动的层叠型超声波振动器件的超声波医疗装置的实施方式进行说明。图1是示出超声波医疗装置的整体结构的剖视图，图2是示出振子单元的整体的概略结构的图，图3是示出超声波振子的结构的立体图，图4是示出超声波振子的结构的侧视图，图5是示出压电单晶晶片的立体图，图6是示出成膜有基底金属的压电单晶晶片的立体图，图7是示出被切割的压电单晶晶片的立体图，图8是示出从压电单晶晶片切出的压电单晶体的立体图，图9是包含超声波振子在内的振子单元的分解立体图，图10是将柔性印刷基板安装到振子单元的超声波振子之前的剖视图，图11是将柔性印刷基板安装到振子单元的超声波振子之后的剖视图，图12是示出在超声波振子上安装有FPC的振子单元的立体图，图13是示出因与质量块部件的热膨胀系数的差而在压电单晶体产生的热应力相对于接合金属的厚度的关系的曲线图，图14是示出设置于质量块部件和压电单晶体之间的接合金属的一例的分解立体图。(超声波医疗装置)图1所示的超声波医疗装置1主要设置有：振子单元3，其具有产生超声波振动的超声波振子2；以及把手单元4，其利用该超声波振动进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠型超声波振动器件，在两个质量块部件间设置有多个压电体，其特征在于，所述层叠型超声波振动器件是使用弹性常数比所述两个质量块部件和所述多个压电体小的钎焊材料，通过具有第一厚度的第一金属接合层对作为同种材料接合部的所述多个压电体之间进行接合，并通过具有比所述第一厚度厚的第二厚度的第二金属接合层对作为不同种材料接合部的所述多个压电体与所述质量块部件之间进行接合而成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.27 JP 2014-0126871.一种层叠型超声波振动器件，在两个质量块部件间设置有多个压电体，其特征在于，所述层叠型超声波振动器件是使用弹性常数比所述两个质量块部件和所述多个压电体小的钎焊材料，通过具有第一厚度的第一金属接合层对作为同种材料接合部的所述多个压电体之间进行接合，并通过具有比所述第一厚度厚的第二厚度的第二金属接合层对作为不同种材料接合部的所述多个压电体与所述质量块部件之间进行接合而成的。2.根据权利要求1所述的层叠型超声波振动器件，其特征在于，所述多个压电体是压电单晶材料。3.根据权利要求1或2所述的层叠型超声波振动器件，其特征在于，所述第一金属接合层和第二金属接合层为电极层。4.根据权利要求1至3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤宽，盐谷浩一，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP