超声波探头制造技术

本发明专利技术涉及一种超声波探头，其具有，在产生超声波用的压电元件的两主面形成有驱动电极、在前述压电元件的一侧主面上形成的声音调整层、附着在前述压电元件另一侧主面有支持件、设置在前述支持件下面的散热用基座、将前述压电元件的至少任一主面与前述散热用基座热结合的传热用金属薄板，前述传热用金属薄板是从前述压电元件的一端穿越中央跨到另一端的面接合结构。通过这样的结构，可以将电气／机械转换时产生的压电元件的热量充分传导并散热，抑制压电元件的温度上升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声波探头，其可以抑制作为超声波发生源的压 电元件的温度上升，特别是高效抑制温度上升的超声波探头。因为超声波探头(压电元件)将电能转换为机械振动能量时会发热，产生例如材料热老化后强度不足而导致的可靠性低；或者特性改 变引起的品质低等问题。还有，作为医用的超声波探头，对生物体皮 肤产生低温烫伤的安全问题。现在也有介绍这些问题的解决方法的例 子，例如其中之一，由本申请人提出的文件，后面要记述的日本特开 平5-244690号公报和日本特开平3-203290号公报。
技术介绍
图4是这种现有例子的超声波探头的说明图。图4A是取下壳体， 部分截取探头的长轴方向的截面图；图4B是其短轴方向的截面图。这种超声波探头，如图4A所示，多个制成竹简形的压电元件1 在宽的方向上按竹简形排列，并列设置在支持件2上。这种情况下， 压电元件1的宽的方向成为超声波探头的长轴方向(图4A所示的长方 向)，压电元件l的长的方向成为短轴方向。而且，压电元件l在长轴 方向，例如被位驱动或线驱动。压电元件l，在其两个主面有驱动电极3a、 3b，作为发送和接受 超声波面的一侧主面上配置有驱动电极3a，驱动电极3a作为地电位接 地。另外，在支持件2侧的那个另一侧主面上配置有驱动电极3b，在 驱动电极3b上施加连续的脉冲电压。还有，在一侧主面配置的驱动电 极3a临时作为地电极3a，在另一侧主面配置的驱动电极3b作为信号 电极3b。这样，由于地电极3a侧与生物体接触，提高了安全性。而且， 信号电极3b根据来自生物体的反射波得到电信号。这种情况下，另一侧主面配置的信号电极3b连接于柔性基板4的 信号线路4a上，该柔性基板4设置在压电元件1的两端侧和支持件2之间，信号电极3b被交错(锯齿状)导出。还有，导线5跨越压电元 件1另一侧多个压电元件1。 一侧主面的地电极3a，是通过例如导线5 连接在一起，连接于柔性基板4的未图示的地线上。或者，将信号电极3b通过导线连接于柔性基板4的各信号线，在 信号电极3b和支持件2之间插入有未图示的Ag银等形成的金属薄板。 这种情况下，金属薄板比柔性基板更柔软，将抑制对于压电元件l的 机械变形，改善振动特性。(参照日本特开平11-309143号公报(段落 至))。通常，如图4B所示，在压电元件1的一侧主面上，重叠设置声音 调整层6和声音晶体7。声音调整层6是为了调整压电元件1和生物体 的声阻，抑制超声波的传播损失。将声音调整层6的厚度处理为超声 波波长X的1/4以防止阻尼振荡。 一般来说，声音调整层6是使声阻逐 渐接近生物体声阻的二层结构。声音晶体7，如图4B所示，在压电元 件l的长方向(超声波探头的短轴方向)有曲率，将长方向的超声波 聚焦成束在根据曲率决定的位置。然后，如图4B所示，日本特开平3-2032卯号公报、特开平5-244690 号公报中，在支持件2的下面设置有例如金属(Al铝等)制造的散热 用基座8，上述结构的探头本体保持在散热基座8上。然后，如图4B 所示，将在例如一侧主面上由第一金属薄板9a形成的热传导件(Ag 银)的一端，通过导电性接着剂或焊锡等面接合于压电元件l长方向 的一端。还有，在散热用基座8的下面和外圆周面接合的(参照图4A)、 由例如Cu (铜)制的第二金属薄板9b上，同样地接合第一金属薄板 9a的另一端，使其热结合。还有，特开平3-203290号公报中，散热用 基座8上连接有未图示接线，将放热用基座的热量导出到外部。通过这种结构，电信号转换为机械振动时产生的热量，从压电元 件1放热到放热用基座8，再通过接线传热线放出到外部。这样就防止 了由于材料热老化后强度不足导致的探头可靠性低，或特性改变引起 的品质低或对生物体皮肤的低温烫伤等等问题。但是，上述结构的现有超声波探头上，只有压电元件l上作为超 声波发送接受面的一侧主面的一端传热，即只有一侧主面的一端上接着第一金属薄板9a传热，压电元件1的中央到另一端的热量不能充分 传导。这种情况下，例如通过溅射法由Au (金)形成的地电极3a，压电 元件l的一端通过地电极3a传热，电极厚度只有大约10nm左右，极 小。另外，由Ag (银)形成地电极3a的情况，为了获得附着力强度， 会混入玻璃烧制，所以降低了热传导率。也就是说，任何一种情况都 无法充分传热。还有，特开平5-244690号公报和特开平3-203290号公报中，只有 从压电元件1的任一侧的主面传热，从这一点来说，压电元件1的热 量也无法充分传导。由此看来，电气/机械转换时产生的压电元件l的 热量残留，会对声音调整层6或接着剂等周边产生不好影响。因此，本专利技术的目的是提供一种超声波探头，可以将电气/机械转 换时产生的热量充分传导放热到外部，抑制压电元件的温度上升。
技术实现思路
本专利技术的超声波探头由以下构成，在产生超声波用的压电元件的 两主面形成有驱动电极、在前述压电元件的一侧主面上形成的声音调 整层、附着在前述压电元件另一侧主面有支持件、设置在前述支持件 下面的散热用基座、将前述压电元件的至少任一主面与前述散热用基 座热结合的传热用金属薄板，前述金属薄板从前述压电元件的一端穿 越中央跨到另一端，面接合。通过这种构成，电极导出用的金属薄板从压电元件的一端起经过 中心直到另一端均有接触，换言之就是全面接触，从热传导性方面来 讲，电气/机械转换产生的、来自压电元件的热量可以容易的传导。本专利技术，前述传热用金属薄板面接合于前述压电元件的一侧主面。 这样，金属薄板传导压电元件与生物体接触的一侧主面的热量，针对 探测接触时的低温烫伤等可以提高安全性。还有，本专利技术中，前述传热用金属薄板面接合于前述压电元件的 另一侧主面，兼用作导出前述驱动电极的电极，前述金属薄板热结合 于前述散热用基座，中间夹有绝缘性热传导材料。这种情况下，电极 导出用金属薄板热结合于前述散热用基座，中间夹有绝缘性热传导材料，金属薄板可以兼用作传热。还有，本专利技术中，前述传热用金属薄板面接合于前述压电元件的 一侧主面，热结合于散热用基座的同时，前述传热用金属薄板也面接 合于前述压电元件的另一侧主面，兼用作前述驱动电极的电极导出， 并且热结合于前述散热基座，中间夹有绝缘性热传导材料。这种情况 下，传热用金属薄板接合于压电元件的两侧主面，压电振子的热量从 两面传导，传热效果最佳。还有，本专利技术中，使前述传热用金属薄板的厚度小于前述压电元件发射出的超声波波长、的1/20。这种情况下，例如即使全面设置金属薄板于作为波发送接受面的一侧主面上，压电元件的厚度也可以不 考虑超声波波长，不会产生超声波传播损失。还有，声音调整层的厚度，考虑到这些，整体设置为超声波波长入的1/4。还有，即使金属薄板设置于另一侧主面的情况下，金属薄板的厚 度也可以不考虑超声波波长，超声波不产生反射波而透过金属薄板。 因此不会妨害支持件的效果，支持件通过扩散、吸收等有抑制超声波 的反射的效果。附图说明图1是说明本专利技术超声波探头第一实施例的短轴方向的截面图。 图2是说明本专利技术超声波探头第二实施例，图2A是短轴方向的截面图，图2B是取部分截面的长轴方向侧面图，图2C是金属薄板制造时的平面图。图3是说明本专利技术超声波探头第三实施例的短轴方向的截面图。 图4是说明超声波探头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波探头，其特征在于，具有，在产生超声波用的压电元件的两主面形成有驱动电极、在前述压电元件的一侧主面上形成的声音调整层、附着在前述压电元件另一侧主面有支持件、设置在前述支持件下面的散热用基座、将前述压电元件的至少任一主面与前述散热用基座热结合的传热用金属薄板，前述传热用金属薄板是从前述压电元件的一端穿越中央跨到另一端，面接合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：近藤崇，
申请(专利权)人：日本电波工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]