超声波探头及其制造方法技术

本发明专利技术的用于生物体的超声波诊断装置的超声波探头具有由多个积层型振动元件构成的振子阵列。通过跨过邻接的两个振动元件，形成特定结构（对置结构）。在各振动元件中，接地用第一垂直电极层与顶面电极层和内部电极层连接，信号用第二垂直电极层与底面电极层和内部电极层连接。当形成特定结构时，反复进行在积层体上形成槽和填充该槽等的工序。最终，通过形成多个分离槽，将积层体分割为多个振动元件。另一方面，沿水平方向对各振动元件进行复合处理。该复合处理可在特定结构的形成之前、形成之中和形成之后的任何阶段进行。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，本专利技术特别涉及用于生物体的超声波诊断的积层型振子阵列的结构及其制造方法。
技术介绍
作为排列有多个振动元件的振子阵列，已知有2D振子阵列(包括稀疏型2D振子阵列)，1.5D振子阵列。在这样的振子阵列中，构成这种振子阵列的各振动元件的尺寸非常小。因此，各振动元件的电阻抗极高，在各振动元件与电缆(或装置主体)之间，无法获得电阻抗匹配。其结果是导致显著的灵敏度损失的问题。于是，人们提出使各振动元件形成积层型的技术。如果采用这种技术，则各振动元件构成以规定顺序将多个压电层和多个电极层积层的积层体。具体来说，在该积层体的底面，设有底面电极层，在该积层体的顶面，设有顶面电极层，在邻接的两个压电层之间，则设有内部电极层。因此，该多个电极层中的第奇数个电极层用作比如，信号电极层，而第偶数个电极层用作比如，接地电极层。在多个信号电极层和多个接地电极层之间，施加电压信号。按照该方案，可减小振动元件的电阻抗。如上所述的积层型振动元件，在多个电极层的电连接方面会出现问题。特别是，问题在于如何将导线或电极层与多个内部电极层连接。作为1个已有实例，可以举出采用通道(via)(例如，垂直地通过振动元件中间的细导线)的方法。但是，因振动元件的面积非常小，因此，若此后对其进行加工时，就会出现因难于制作，而不能实用的问题。为此，在特开2001-29346号公报中，揭示了一种由多个积层型振动元件构成的振子阵列。在各积层型振动元件的第一侧面，形成与接地内部电极层相连的接地侧面电极层，而在各振动元件的第二侧面(与第一侧面相对的侧面)，形成与信号内部电极层相连的信号侧面电极层。这样就可消除、减少上述问题。如果注意一下该振子阵列中邻接的两个振动元件之间，就会发现，一侧的振动元件的信号侧面电极层与另一侧的振动元件的接地侧面电极层相互接近，并且，它们的形成范围沿垂直方向错开。
技术实现思路
为了提高振子阵列的特性，优选为进一步地提高电绝缘性。另外，还优选为，当制造振子阵列时，定位精度可得到提高，且易于进行制造(比如，可同时形成对置的一对侧面电极层)。另外，优选为可很好地形成各振动元件中的电场。本专利技术的优点在于可提供具有性能良好的积层型振子阵列的。本专利技术的另一优点在于可提供易于制造的具有积层型振子阵列的超声波探头。(1)本专利技术的超声波探头含有具有相互邻接的第一部分和第二部分的积层型超声波振子，且所设置的上述第一部分和第二部分分别具有沿垂直方向交错设置的多个第一水平电极层和多个第二水平电极层；与上述多个第一水平电极层电连接的第一垂直电极层；以及与上述多个第二水平电极层电连接的第二垂直电极层，上述第一部分所具有的第一垂直电极层与上述第二部分所具有的第一垂直电极层邻接且具有相同的极性，在它们之间具有第一间隙区域，上述超声波振子具有由第一部分所具有的第一垂直电极层、第二部分所具有的第一垂直电极层、和第一间隙区域所构成第一特定结构。在上述结构中，超声波振子为1D振子阵列、1.5D振子阵列、2D振子阵列等。第一部分和第二部分分别积层而成，并在水平方向邻接。即，第一部分和第二部分相当于两个邻接的积层型振动元件，或相当于某个积层型振动元件中沿水平方向相互连接的两个区域或部件(block)。按照跨过第一部分和第二部分的方式(或在它们之间)，形成第一特定结构。第一特定结构具有将地线或信号线与第一部分和第二部分所具有的多个第一水平电极层连接的功能。第一特定结构具有相离而对置的一对第一垂直电极层(第一部分的第一垂直电极层和第二部分的第一垂直电极层)。由于一对第一垂直电极层具有相同极性(接地极或信号极)，故具有提高绝缘性等电性能的优点。也可在第一间隙区域中，设置增强层、绝缘层、复合用树脂层、元件分离槽等。各垂直电极层可用作侧面电极、内部电极等。各垂直电极层优选形成为面状，但也可采用除此以外的其它形式。振子阵列也可为具有凸起的形状。在此情况下，每个振动元件的垂直方向被定义为超声波传播方向。上述超声波振子优选为还包括与上述第二部分邻接的第三部分，该第三部分包括沿上述垂直方向交错设置的多个第一水平电极层和多个第二水平电极层、与上述多个第一水平电极层电连接的第一垂直电极层、和与上述多个第二水平电极层电连接的第二垂直电极层，上述第二部分所具有的第二垂直电极层与上述第三部分所具有的第二垂直电极层邻接且具有相同极性，在它们之间具有第二间隙区域，上述超声波振子还具有由上述第二部分所具有的第二垂直电极层、上述第三部分所具有的第二垂直电极层、和上述第二间隙区域构成的第二特定结构。在上述结构中，在水平方向上并列着第一部分、第二部分和第三部分。按照跨过第一部分和第二部分的方式(或在它们之间)，形成第一特定结构，按照跨过第二部分和第三部分的方式，形成第二特定结构。第一特定结构和第二特定结构具有互不相同的极性。在第二特定结构中，与第一特定结构相同，所具有的一对第二垂直电极层也是隔着第二间隙区域对置，且具有相同的极性。上述第一特定结构和第二特定结构优选为分别是沿水平方向保持对称的结构。上述第一特定结构和第二特定结构优选为沿垂直方向互为反转的关系。上述特定结构(第一特定结构和第二特定结构)具有邻接的、对置的、极性相同的一对垂直电极层。从这点来看，也可将特定结构称为“对置结构”或“邻接结构”。特定结构也可形成沿水平方向为非对称的结构，但是，为了便于制造，优选为形成沿水平方向保持对称(面对称)的结构或镜像结构。各特定结构易于通过反复进行比如，槽的形成、材料的填充等进行制造。在优选实施方式中，上述第一部分、第二部分和第三部分还分别包括具有上述多个第一水平电极层、上述多个第二水平电极层和多个压电层的压电部；形成于上述压电部一侧的、使上述第一垂直电极相对于上述多个第二水平电极层绝缘的第一绝缘机构；和形成于上述压电部的另一侧的、使上述第二垂直电极层相对于上述多个第一水平电极层绝缘的第二绝缘机构。按照上述方案，可通过第一绝缘机构和第二绝缘机构，对信号极和接地极的极性进行必要的绝缘处理，并且可防止或减轻有可能由一对垂直电极层所造成的、压电部(更确切地说，是指由多个压电层和多个水平电极层构成的压电部主体)内的电场紊乱或畸变。于是，可使压电部的机电换能效率良好。通过复合处理，可获得能够调整(优选为可降低)各振动元件的声阻抗、可调整(优选为可扩大)频带等的一个或多个优点。(2)本专利技术的超声波探头包括具有多个振动元件的振子阵列，上述各振动元件包括沿Z方向交错设置的多个第一水平电极层和多个第二水平电极层；与上述多个第一水平电极层电连接的第一垂直电极层；与上述多个第二水平电极层电连接的第二垂直电极层，上述振子阵列具有沿X方向交错设置的多个第一特定结构和多个第二特定结构，在上述各第一特定结构中，邻接的两个振动元件所具有的两个第一垂直电极邻接，且中间隔着第一间隙区域，而在上述各第二特定结构中，邻接的两个振动元件所具有的两个第二垂直电极邻接，且中间隔着第二间隙区域。按照上述方案，按照沿X方向交错的方式形成多个第一特定结构和第二特定结构。就沿X方向邻接的两个振动元件来说，一侧振动元件的垂直电极层与另一侧振动元件的垂直电极层邻接并对置，且中间隔着间隙区域，但它们具有相同的极性。于是，从绝缘性或耐电压性方面来说，具有优势。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，含有具有相互邻接的第一部分和第二部分的积层型超声波振子， 所述第一部分和第二部分分别具有： 沿垂直方向交错设置的多个第一水平电极层和多个第二水平电极层； 与所述多个第一水平电极层电连接的第一垂直电极层； 与所述多个第二水平电极层电连接的第二垂直电极层； 所述第一部分所具有的第一垂直电极层与所述第二部分所具有的第一垂直电极层邻接且具有相同的极性，在它们之间具有第一间隙区域， 所述超声波振子具有由第一部分所具有的第一垂直电极层、第二部分所具有的第一垂直电极层、和第一间隙区域所构成的第一特定结构。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤正平，
申请(专利权)人：阿洛卡株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]