專利名稱：超聲波探頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波探頭及其制造方法，本發(fā)明特別涉及用于生物體的超聲波診斷的積層型振子陣列的結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為排列有多個振動元件的振子陣列，已知有2D振子陣列(包括稀疏型2D振子陣列)，1.5D振子陣列。在這樣的振子陣列中，構(gòu)成這種振子陣列的各振動元件的尺寸非常小。因此，各振動元件的電阻抗極高，在各振動元件與電纜(或裝置主體)之間，無法獲得電阻抗匹配。其結(jié)果是導(dǎo)致顯著的靈敏度損失的問題。
于是，人們提出使各振動元件形成積層型的技術(shù)。如果采用這種技術(shù)，則各振動元件構(gòu)成以規(guī)定順序?qū)⒍鄠€壓電層和多個電極層積層的積層體。具體來說，在該積層體的底面，設(shè)有底面電極層，在該積層體的頂面，設(shè)有頂面電極層，在鄰接的兩個壓電層之間，則設(shè)有內(nèi)部電極層。因此，該多個電極層中的第奇數(shù)個電極層用作比如，信號電極層，而第偶數(shù)個電極層用作比如，接地電極層。在多個信號電極層和多個接地電極層之間，施加電壓信號。按照該方案，可減小振動元件的電阻抗。
如上所述的積層型振動元件，在多個電極層的電連接方面會出現(xiàn)問題。特別是，問題在于如何將導(dǎo)線或電極層與多個內(nèi)部電極層連接。作為1個已有實例，可以舉出采用通道(via)(例如，垂直地通過振動元件中間的細導(dǎo)線)的方法。但是，因振動元件的面積非常小，因此，若此后對其進行加工時，就會出現(xiàn)因難于制作，而不能實用的問題。
為此，在特開2001-29346號公報中，揭示了一種由多個積層型振動元件構(gòu)成的振子陣列。在各積層型振動元件的第一側(cè)面，形成與接地內(nèi)部電極層相連的接地側(cè)面電極層，而在各振動元件的第二側(cè)面(與第一側(cè)面相對的側(cè)面)，形成與信號內(nèi)部電極層相連的信號側(cè)面電極層。這樣就可消除、減少上述問題。如果注意一下該振子陣列中鄰接的兩個振動元件之間，就會發(fā)現(xiàn)，一側(cè)的振動元件的信號側(cè)面電極層與另一側(cè)的振動元件的接地側(cè)面電極層相互接近，并且，它們的形成范圍沿垂直方向錯開。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高振子陣列的特性，優(yōu)選為進一步地提高電絕緣性。另外，還優(yōu)選為，當(dāng)制造振子陣列時，定位精度可得到提高，且易于進行制造(比如，可同時形成對置的一對側(cè)面電極層)。另外，優(yōu)選為可很好地形成各振動元件中的電場。
本發(fā)明的優(yōu)點在于可提供具有性能良好的積層型振子陣列的超聲波探頭及其制造方法。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于可提供易于制造的具有積層型振子陣列的超聲波探頭。
(1)本發(fā)明的超聲波探頭含有具有相互鄰接的第一部分和第二部分的積層型超聲波振子，且所設(shè)置的上述第一部分和第二部分分別具有沿垂直方向交錯設(shè)置的多個第一水平電極層和多個第二水平電極層；與上述多個第一水平電極層電連接的第一垂直電極層；以及與上述多個第二水平電極層電連接的第二垂直電極層，上述第一部分所具有的第一垂直電極層與上述第二部分所具有的第一垂直電極層鄰接且具有相同的極性，在它們之間具有第一間隙區(qū)域，上述超聲波振子具有由第一部分所具有的第一垂直電極層、第二部分所具有的第一垂直電極層、和第一間隙區(qū)域所構(gòu)成第一特定結(jié)構(gòu)。
在上述結(jié)構(gòu)中，超聲波振子為1D振子陣列、1.5D振子陣列、2D振子陣列等。第一部分和第二部分分別積層而成，并在水平方向鄰接。即，第一部分和第二部分相當(dāng)于兩個鄰接的積層型振動元件，或相當(dāng)于某個積層型振動元件中沿水平方向相互連接的兩個區(qū)域或部件(block)。按照跨過第一部分和第二部分的方式(或在它們之間)，形成第一特定結(jié)構(gòu)。第一特定結(jié)構(gòu)具有將地線或信號線與第一部分和第二部分所具有的多個第一水平電極層連接的功能。第一特定結(jié)構(gòu)具有相離而對置的一對第一垂直電極層(第一部分的第一垂直電極層和第二部分的第一垂直電極層)。由于一對第一垂直電極層具有相同極性(接地極或信號極)，故具有提高絕緣性等電性能的優(yōu)點。也可在第一間隙區(qū)域中，設(shè)置增強層、絕緣層、復(fù)合用樹脂層、元件分離槽等。各垂直電極層可用作側(cè)面電極、內(nèi)部電極等。各垂直電極層優(yōu)選形成為面狀，但也可采用除此以外的其它形式。振子陣列也可為具有凸起的形狀。在此情況下，每個振動元件的垂直方向被定義為超聲波傳播方向。
上述超聲波振子優(yōu)選為還包括與上述第二部分鄰接的第三部分，該第三部分包括沿上述垂直方向交錯設(shè)置的多個第一水平電極層和多個第二水平電極層、與上述多個第一水平電極層電連接的第一垂直電極層、和與上述多個第二水平電極層電連接的第二垂直電極層，上述第二部分所具有的第二垂直電極層與上述第三部分所具有的第二垂直電極層鄰接且具有相同極性，在它們之間具有第二間隙區(qū)域，上述超聲波振子還具有由上述第二部分所具有的第二垂直電極層、上述第三部分所具有的第二垂直電極層、和上述第二間隙區(qū)域構(gòu)成的第二特定結(jié)構(gòu)。
在上述結(jié)構(gòu)中，在水平方向上并列著第一部分、第二部分和第三部分。按照跨過第一部分和第二部分的方式(或在它們之間)，形成第一特定結(jié)構(gòu)，按照跨過第二部分和第三部分的方式，形成第二特定結(jié)構(gòu)。第一特定結(jié)構(gòu)和第二特定結(jié)構(gòu)具有互不相同的極性。在第二特定結(jié)構(gòu)中，與第一特定結(jié)構(gòu)相同，所具有的一對第二垂直電極層也是隔著第二間隙區(qū)域?qū)χ?，且具有相同的極性。
上述第一特定結(jié)構(gòu)和第二特定結(jié)構(gòu)優(yōu)選為分別是沿水平方向保持對稱的結(jié)構(gòu)。上述第一特定結(jié)構(gòu)和第二特定結(jié)構(gòu)優(yōu)選為沿垂直方向互為反轉(zhuǎn)的關(guān)系。
上述特定結(jié)構(gòu)(第一特定結(jié)構(gòu)和第二特定結(jié)構(gòu))具有鄰接的、對置的、極性相同的一對垂直電極層。從這點來看，也可將特定結(jié)構(gòu)稱為“對置結(jié)構(gòu)”或“鄰接結(jié)構(gòu)”。特定結(jié)構(gòu)也可形成沿水平方向為非對稱的結(jié)構(gòu)，但是，為了便于制造，優(yōu)選為形成沿水平方向保持對稱(面對稱)的結(jié)構(gòu)或鏡像結(jié)構(gòu)。各特定結(jié)構(gòu)易于通過反復(fù)進行比如，槽的形成、材料的填充等進行制造。
在優(yōu)選實施方式中，上述第一部分、第二部分和第三部分還分別包括具有上述多個第一水平電極層、上述多個第二水平電極層和多個壓電層的壓電部；形成于上述壓電部一側(cè)的、使上述第一垂直電極相對于上述多個第二水平電極層絕緣的第一絕緣機構(gòu)；和形成于上述壓電部的另一側(cè)的、使上述第二垂直電極層相對于上述多個第一水平電極層絕緣的第二絕緣機構(gòu)。
按照上述方案，可通過第一絕緣機構(gòu)和第二絕緣機構(gòu)，對信號極和接地極的極性進行必要的絕緣處理，并且可防止或減輕有可能由一對垂直電極層所造成的、壓電部(更確切地說，是指由多個壓電層和多個水平電極層構(gòu)成的壓電部主體)內(nèi)的電場紊亂或畸變。于是，可使壓電部的機電換能效率良好。
通過復(fù)合處理，可獲得能夠調(diào)整(優(yōu)選為可降低)各振動元件的聲阻抗、可調(diào)整(優(yōu)選為可擴大)頻帶等的一個或多個優(yōu)點。
(2)本發(fā)明的超聲波探頭包括具有多個振動元件的振子陣列，上述各振動元件包括沿Z方向交錯設(shè)置的多個第一水平電極層和多個第二水平電極層；與上述多個第一水平電極層電連接的第一垂直電極層；與上述多個第二水平電極層電連接的第二垂直電極層，上述振子陣列具有沿X方向交錯設(shè)置的多個第一特定結(jié)構(gòu)和多個第二特定結(jié)構(gòu)，在上述各第一特定結(jié)構(gòu)中，鄰接的兩個振動元件所具有的兩個第一垂直電極鄰接，且中間隔著第一間隙區(qū)域，而在上述各第二特定結(jié)構(gòu)中，鄰接的兩個振動元件所具有的兩個第二垂直電極鄰接，且中間隔著第二間隙區(qū)域。
按照上述方案，按照沿X方向交錯的方式形成多個第一特定結(jié)構(gòu)和第二特定結(jié)構(gòu)。就沿X方向鄰接的兩個振動元件來說，一側(cè)振動元件的垂直電極層與另一側(cè)振動元件的垂直電極層鄰接并對置，且中間隔著間隙區(qū)域，但它們具有相同的極性。于是，從絕緣性或耐電壓性方面來說，具有優(yōu)勢。
優(yōu)選為上述各振動元件還包括使上述第一垂直電極層與上述多個第二水平電極層之間實現(xiàn)電絕緣的第一絕緣機構(gòu)；使上述第二垂直電極層與上述多個第一水平電極層之間實現(xiàn)電絕緣的第二絕緣機構(gòu)。在此，優(yōu)選為，上述第一絕緣機構(gòu)具有第一垂直絕緣層，上述第二絕緣機構(gòu)具有第二垂直絕緣層。
按照上述方案，通過第一絕緣機構(gòu)，使第一垂直電極層與多個第二水平電極層之間實現(xiàn)絕緣，通過第二絕緣機構(gòu)，使第二垂直電極層與多個第一水平電極層之間實現(xiàn)絕緣。通過第一絕緣機構(gòu)和第二絕緣機構(gòu)，就可防止或減輕有可能因各垂直電極層的存在而造成的元件內(nèi)部的電場紊亂。
在振子陣列的制造方法中，有可能因溫度上升等導(dǎo)致壓電材料的分極減少或消失。此時，可追加進行再分極工序。在進行該再分極工序時，由于具有上述第一絕緣機構(gòu)和第二絕緣機構(gòu)，分極不易畸變。第一絕緣機構(gòu)和第二絕緣機構(gòu)的材料的介電常數(shù)與振動元件的材料的介電常數(shù)相比越小，上述效果越大。比如，上述介電常數(shù)比優(yōu)選為1/1000。
(3)本發(fā)明的超聲波探頭包括具有多個振動元件的振子陣列，上述各振動元件具有沿水平方向連接的至少1個壓電部和至少1個樹脂部，上述至少1個壓電部具有沿垂直方向按照規(guī)定順序積層的多個壓電部和多個水平電極層，以及以規(guī)定的連接關(guān)系與上述多個水平電極層實現(xiàn)電連接的一對垂直電極層，上述至少1個樹脂部構(gòu)成沿垂直方向具有連續(xù)性的填充層，上述各振動元件沿垂直方向積層，并且沿水平方向復(fù)合。
按照上述方案，由于各振動元件包括至少1個積層型壓電部和至少1個樹脂部。該樹脂部不是在垂直方向?qū)訉訑嚅_，而是構(gòu)成沿垂直方向具有連續(xù)性的填充層，因此，基本上不會產(chǎn)生水平方向的定位誤差。另外，由于樹脂部構(gòu)成填充層，因此，比如，可通過在已形成的積層體上形成槽和填充材料簡便地形成。這樣，即使對于積層型的壓電部，也基本上不會發(fā)生構(gòu)成它的多個層的水平方向定位誤差問題。
(4)本發(fā)明的超聲波探頭的制造方法包括下述工序在具有第一內(nèi)部電極部件和第二內(nèi)部電極部件的積層體上，由其頂面?zhèn)刃纬啥鄠€第一槽，并且由其底面?zhèn)刃纬膳c上述多個第一槽相平行的、且具有與之相互交錯的位置關(guān)系的多個第二槽的工序；在上述各第一槽內(nèi)的各側(cè)面上，形成與第一內(nèi)部電極部件電連接并與第二內(nèi)部電極部件絕緣的第一垂直電極層，由此，對應(yīng)上述多個第一槽，形成多個第一特定結(jié)構(gòu)的工序；在上述各第二槽內(nèi)的各側(cè)面上，形成與上述第二內(nèi)部電極部件電連接并與第一內(nèi)部電極部件絕緣的第二垂直電極層，由此，對應(yīng)上述多個第二槽，形成多個第二特定結(jié)構(gòu)的工序；在形成多個第一特定結(jié)構(gòu)和多個第二特定結(jié)構(gòu)后，在上述積層體上，形成多個分離槽，由此，將上述積層體分割為多個振動元件的工序。
按照上述方案，通過分階段地反復(fù)進行在積層體上形成槽和填充該槽的工序，可制作沿水平方向交錯的多個第一特定結(jié)構(gòu)和多個第二特定結(jié)構(gòu)，故可使制造方法易于操作或可簡化制造方法，另外，可防止發(fā)生積層部件之間水平方向的定位誤差。
復(fù)合的超聲波振子一般具有擴大頻帶寬度的優(yōu)點，但是與此相對，也具有電阻抗增加、靈敏度降低的問題。通過上述方法，對超聲波振子進行復(fù)合處理，同時將其積層，由此，可擴大超聲波振子的頻帶寬度，同時減小電阻抗。由此，可提高靈敏度。另外，由于在積層后進行復(fù)合，所以可消除或減輕積層的部件之間水平方向的定位誤差的問題。其結(jié)果是，可提高超聲波探頭的性能。
(5)本發(fā)明的超聲波探頭的制造方法包括下述工序在具有第一內(nèi)部電極部件和第二內(nèi)部電極部件的積層體上，從其頂面?zhèn)纫缘谝簧疃刃纬啥鄠€第一槽的工序；在上述積層體上，從其底面?zhèn)纫缘诙疃刃纬膳c上述多個第一槽相平行、并且與之相互交錯的多個第二槽的工序；在上述多個第一槽和多個第二槽中填充絕緣材料，并使其固化的工序；以上述各第一槽內(nèi)的各側(cè)面中上述固化絕緣材料所殘留的槽寬，并且以大于上述第一深度的第三深度，對上述多個第一槽內(nèi)的絕緣材料進行切削，形成多個第三槽的工序；以上述各第二槽內(nèi)的各側(cè)面中上述固化絕緣材料所殘留的槽寬，并且以大于上述第二深度的第四深度，對上述多個第二槽內(nèi)的絕緣材料進行切削，形成多個第四槽的工序；在上述各第三槽內(nèi)的各側(cè)面上，形成與上述第一內(nèi)部電極部件電連接的第一垂直電極層，由此，在上述積層體上，形成多個第一特定結(jié)構(gòu)的工序；在上述各第四槽內(nèi)的各側(cè)面上，形成與上述第二內(nèi)部電極部件電連接的第二垂直電極層，由此，在上述積層體上，形成多個第二特定結(jié)構(gòu)的工序；在形成上述多個第一特定結(jié)構(gòu)和上述多個第二特定結(jié)構(gòu)后，在上述積層體的頂面上形成頂面電極部件，并且在上述積層體的底面上形成底面電極部件的工序；將襯墊與上述底面電極部件接合的工序；在上述襯墊接合后，將上述積層體分割為多個振動元件的工序。


圖1為用于說明本發(fā)明超聲波探頭的制造方法實施例一的流程圖；圖2為積層體的剖面示意圖；圖3為形成有基礎(chǔ)槽的積層體的剖面示意圖；圖4為填充有絕緣材料的積層體的剖面示意圖；圖5為形成有切削槽的積層體的剖面示意圖；圖6為形成有導(dǎo)電膜的積層體的剖面示意圖；圖7為填充有增強部件的積層體的剖面示意圖；圖8為設(shè)有頂面電極部件與底面電極部件的積層體的剖面示意圖；圖9為振子陣列的X-Z剖面的剖面示意圖；圖10為振子陣列的Y-Z剖面的剖面示意圖；圖11為沿圖9所示的B-B’線的剖面的剖面示意圖；圖12為用于說明各振動元件的電連接關(guān)系的示意圖；圖13為用于說明本發(fā)明的超聲波探頭的制造方法實施例二的流程圖；圖14為積層體的剖面示意圖；圖15為暫時接合有基體部件的積層體的剖面示意圖；圖16為形成有多個復(fù)合用槽的積層體的剖面示意圖；圖17為填充樹脂材料后的積層體的剖面示意圖；圖18為沿Y方向復(fù)合的積層體的立體示意圖；圖19為沿Y方向復(fù)合的積層型1D振子陣列的立體圖；圖20為沿Y方向復(fù)合的積層型2D振子陣列的立體圖；圖21為用于說明本發(fā)明的超聲波探頭的制造方法實施例三的流程圖；圖22為在設(shè)置頂面電極部件與底面電極部件后，沿Y方向與積層體復(fù)合而制成積層型1D振子陣列的立體示意圖；圖23為在設(shè)置頂面電極部件與底面電極部件后，沿Y方向與積層體復(fù)合而制成積層型2D振子陣列的立體示意圖；
圖24為用于說明本發(fā)明的超聲波探頭的制造方法實施例四的流程圖；圖25為積層體的剖面示意圖；圖26為形成有基礎(chǔ)槽、絕緣材料和導(dǎo)電膜的積層體的剖面示意圖；圖27為暫時接合有基體部件的積層體的剖面示意圖；圖28為填充有復(fù)合用樹脂材料的積層體的剖面示意圖；圖29為拆下基體部件后的積層體的剖面示意圖；圖30為設(shè)有頂面電極部件與底面電極部件的積層體的剖面示意圖；圖31為沿X方向復(fù)合，沿X方向分離的積層型1D振子陣列的示意圖；圖32為沿X方向復(fù)合，沿X方向分離的積層型2D振子陣列的示意圖；圖33為用于說明本發(fā)明制造方法實施例五的流程圖；圖34為沿X方向和Y方向復(fù)合的積層型2D振子陣列的一個實例的立體示意圖；圖35為沿X方向和Y方向復(fù)合的積層型2D振子陣列的另一實例的立體示意圖；具體實施方式
下面根據(jù)附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式
。
圖1表示超聲波探頭制造方法的實施例1的流程圖。該超聲波探頭通過探頭電纜與對生物體進行超聲波診斷的超聲波診斷裝置相連，進行超聲波的發(fā)送接收，由此獲取回波數(shù)據(jù)。另外，該超聲波探頭既可用于與生物體的表面接觸，也可用于插入生物體的體腔內(nèi)。下面對該超聲波探頭的制造方法進行說明，同時，對該超聲波探頭(特別是振子陣列)的結(jié)構(gòu)特征進行說明。
在進行圖1所示的S101的工序之前，準(zhǔn)備圖2所示的完成分極的積層體(積層組件)10。構(gòu)成積層體10的多個部件預(yù)先相互粘接。具體來說，如圖2所示，積層體10整體呈平板狀，具體來說，具有多個壓電部件(壓電體)12、14、16。在這些壓電部件中，在鄰接的兩個壓電部件12、14(14、16)之間，設(shè)有內(nèi)部電極部件18、20用作水平電極部件。該積層體10沿X方向的尺寸為比如20mm，沿Y方向的尺寸為比如20mm，沿Z方向的尺寸為比如0.51mm。另外，作為壓電部件12、14、16的材料，可舉出眾所周知的PZT等壓電材料。當(dāng)然，也可采用除此以外的其它材料(比如，復(fù)合材料)形成各壓電部件12、14、16。另外，在圖2～圖9中，圖中的左右方向為X方向(第一水平方向)，圖中的上下方向為Z方向(垂直方向)。Z方向相當(dāng)于超聲波的發(fā)送、接收方向。
在圖1所示的工序S101中，如圖3所示，形成有多個基礎(chǔ)槽22、24。具體來說，從積層體10的頂面10A一側(cè)，沿X方向以一定間隔2XT形成多個基礎(chǔ)槽(第一槽)22。在此情況下，多個基礎(chǔ)槽22的間距為多個振動元件間距的兩倍。同上所述，從積層體10的底面10B一側(cè)，沿X方向以一定間隔2XT形成多個基礎(chǔ)槽(第二槽)24。該多個基礎(chǔ)槽24的間距也為多個振動元件間距T的2倍。但是，該多個基礎(chǔ)槽22和多個基礎(chǔ)槽24按照沿X方向相互交錯的方式形成。該多個基礎(chǔ)槽22和多個基礎(chǔ)槽24分別為沿Y方向延伸的矩形槽。即，這些基礎(chǔ)槽22、24互相平行。在此，為盡可能地形成后面將要說明的特定結(jié)構(gòu)(對置結(jié)構(gòu)、鄰接結(jié)構(gòu))(參照后面的圖9中的標(biāo)號200U、200D)，這些基礎(chǔ)槽22、24的寬度W1被設(shè)定為適當(dāng)?shù)某叽纾热缭揥1為0.08mm。另外，積層體10一般由積層的n個壓電部件構(gòu)成，在此，n優(yōu)選為奇數(shù)，特別優(yōu)選為3。
另外，各基礎(chǔ)槽22的深度L1是指由頂面10A看至第二個內(nèi)部電極部件20的視線一側(cè)的深度，比如，該L1為0.3mm。同樣，對于基礎(chǔ)槽24的深度L1也是如此，深度L1為由底面10B看至第二個內(nèi)部電極體18的視線一側(cè)的深度。通過如此形成基礎(chǔ)槽22、24，可將內(nèi)部電極體18分割為多個部件18A，與此相同，內(nèi)部電極體20也被分割為多個部件20A。另外，在形成基礎(chǔ)槽22、24時，可采用比如切割鋸等切削加工工具。這對于形成后面將要說明的各種槽同樣適用。
在圖1中的工序S102中，如圖4所示，在由工序S101形成的多個基礎(chǔ)槽22、24中填充絕緣材料26、28。該絕緣材料26、28優(yōu)選為那種即使在成品較薄的情況下仍具有較高的耐電壓等級的材料，比如，可采用聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂等。在圖4中，填充于基礎(chǔ)槽22中的絕緣材料由標(biāo)號26表示，另一方面，填充于基礎(chǔ)槽24中的絕緣材料由標(biāo)號28表示。
在圖1的工序S103中，如圖5所示，對應(yīng)于各基礎(chǔ)槽22、24，分別形成切削槽(第三槽30，第四槽32)。具體來說，在圖5中，對填充于各基礎(chǔ)槽22中的絕緣材料26切削加工，形成穿通其中間部的切削槽30。同樣，對填充于各基礎(chǔ)槽24中的絕緣材料28進行切削加工，形成穿通其中間部的切削槽(連通槽，第四槽)32。在此，各切削槽30、32的寬度W2小于上述基礎(chǔ)槽22、24的寬度W1，比如為0.04mm。另外，切削槽30的深度L2被設(shè)定為大于基礎(chǔ)槽22的深度L1的、且將由頂面數(shù)的第二個內(nèi)部電極部件20切斷的深度，比如，L2為0.36mm。切削槽32也是如此，其深度L2被設(shè)定為可貫穿從底面?zhèn)绕鸬诙€內(nèi)部電極部件18的深度。通過形成這些切削槽30、32，在各基礎(chǔ)槽22、24的內(nèi)部，在該槽內(nèi)的各側(cè)面，以一定厚度殘留有側(cè)面絕緣層26A、26B、28A、28B。另外，通過形成這些切削槽30、32，將上述的各部分18A、20A(參照圖5)進一步分為兩部分，具體來說，就是形成多個內(nèi)部電極層18B、20B以用作水平電極層。工序S102～S103也可更換為采用CVD法等形成絕緣膜的工序。
另外，在圖5所示的工序中，如果各切削槽30、32的深度過大，則積層體10本身被切斷，因此，優(yōu)選為將各切削槽30、32的深度L2設(shè)定為不產(chǎn)生這種切斷的程度。
在圖1所示的工序S104中，如圖6所示，在各切削槽30、32的內(nèi)部的各側(cè)面上形成面狀導(dǎo)電膜34、36。該導(dǎo)電膜34、36可通過比如，無電解電鍍法、蒸鍍法等形成。各導(dǎo)電膜34、36最終形成一對垂直電極層(側(cè)面電極層等)。在圖6所示工序中，導(dǎo)電膜34通過接觸部100與內(nèi)部電極層20B形成電連接，另一方面，導(dǎo)電膜34通過垂直絕緣層26A、26B與內(nèi)部電極層18B絕緣。導(dǎo)電膜36同樣如此，該導(dǎo)電膜36通過接觸部102與內(nèi)部電極層18B實現(xiàn)電連接。另外，在圖6所示的工序中，通過在切削槽30、32的內(nèi)部填充導(dǎo)電性部件，并進行必要的切削加工，也可形成導(dǎo)電膜34、36。
在圖1所示的工序S105中，如圖7所示，在各切削槽30、32的內(nèi)部，具體來說，是在由導(dǎo)電膜34、36圍成的空間內(nèi)部，填充增強材料38、40。該增強部件38、40是起到覆蓋并保護導(dǎo)電膜34、36作用的部件。增強材料38、40由具有絕緣性的材料構(gòu)成。該增強材料38、40優(yōu)選為由具有熱固性的高分子材料、聚合物材料、樹脂材料等構(gòu)成。另外，增強材料38、40也可用作復(fù)合用材料，關(guān)于這一點，將在后面進行具體說明。
在圖1所示的工序S106中，如圖8所示，首先，對積層體10的頂面10A和底面10B進行研磨加工，使其呈平面。通過這樣的加工，導(dǎo)電膜34、36的端面向上或向下露出適當(dāng)?shù)某潭?。然后，采用濺射法、蒸鍍法等，在頂面10A和底面10B上，以一定的厚度形成用作水平電極部件的頂面電極42和底面電極部件44。在此情況下，各導(dǎo)電膜34的端面通過接觸部104與頂面電極部件42形成電連接，與此相同，各導(dǎo)電膜36的端面也通過接觸部106與底面電極部件44形成電連接。
在圖1的S107工序中，將襯墊51接合在積層體10的底面一側(cè)。如后所述，該襯墊51內(nèi)置有多根信號線，該襯墊51與積層體10的接合可以采用比如導(dǎo)電性粘接劑等。
另外，在工序S108中，對由工序S107形成的組合件(帶襯墊51的積層體10)，如圖9和圖10所示，通過切削加工形成多個分離槽。在此，圖10為圖9所示的沿A-A’的剖面示意圖，圖10中的左右方向為Y方向，其上下方向為Z方向。
具體來說，從頂面?zhèn)龋豖方向以一定間距形成多個貫穿上述增強材料38的中央的、寬度為W3的分離槽46、48。在此，各分離槽(第五槽)46、48沿Y方向延伸。各分離槽46形成于在頂面?zhèn)劝l(fā)生位移的各第一特定結(jié)構(gòu)(第一對置結(jié)構(gòu))200U上，各分離槽48(第六槽)形成于在底面?zhèn)劝l(fā)生位移的各第二特定結(jié)構(gòu)(第二對置結(jié)構(gòu))200D上。對于各特定結(jié)構(gòu)200U、200D，將在后面進行詳細說明，各特定結(jié)構(gòu)200U、200D為相對于分離槽46、48保持左右對稱的結(jié)構(gòu)。在此，這些分離槽46、48的寬度W3小于上述增強材料38的寬度，例如，該W3為0.03mm。另外，這些分離槽46、48的深度L3至少設(shè)定為可貫穿襯墊51中的電極部件60的深度，比如，其L3為0.6mm。
如圖10所示，在積層體10上，還形成沿Y方向并排的多個分離槽50。各分離槽50沿X方向延伸。各分離槽50的寬度和深度與分離槽46、48的寬度W3和深度L3相同。另外，多個分離槽50可在多個分離槽46、48形成之前或之后形成。也可按照與多個分離槽46、48不同的尺寸形成多個分離槽50。但是，即使在形成多個分離槽50時，也必須對積層體10和電極部件60進行切削，直至切斷的深度。也可在各分離槽46、48、50中，填充絕緣材料、隔音材料、增強材料等。
下面對圖9中的襯墊51進行說明。該襯墊51主要由襯墊材料52、設(shè)置于其上的電極部件60、以及呈矩陣狀設(shè)置在該襯墊材料52內(nèi)部的多個信號線58構(gòu)成。多個信號線58排列成與多個振動元件的二維排列相對應(yīng)的形式。各信號線58由用作其內(nèi)部信號引線的芯材56與圍繞著各信號線的覆蓋層54構(gòu)成。
如上所述，在積層體10上，形成沿X方向并排的多個分離槽46、48，并且在該積層體10上，形成沿Y方向并排的多個分離槽50，這樣，就將積層體10分割為多個振動元件。在此狀態(tài)下，圖2所示的壓電部件12被分割成多個壓電層12A，與此相同，壓電部件14、16也分別被分割成多個壓電層14A、16A。而且，如圖2所示的內(nèi)部電極部件18、20也被分割成多個內(nèi)部電極層18B、20B。另外，如上所述，襯墊51的電極部件60也別分割成多個，由此，形成多個電極墊60A。對于電連接關(guān)系，將在后面用圖12進行說明。
圖11為沿圖9中的B-B’線的剖面示意圖。如上所述，通過形成多個分離槽46(或48)，每對沿X方向(圖中為左右方向)鄰接的振動元件對，跨過構(gòu)成該振動元件對的兩個陣子端部，由此形成特定結(jié)構(gòu)200。作為特定結(jié)構(gòu)200，包括接地用第一特定結(jié)構(gòu)200U，以及信號用第二特定結(jié)構(gòu)200D(參照圖9)。這些特定結(jié)構(gòu)200U、200D呈上下相互對稱的關(guān)系。另外，這些特定結(jié)構(gòu)200U、200D具有相對其中心面(具體來說，為假想的位于分離槽46、48的中心的垂直面)呈面對稱的結(jié)構(gòu)。
如圖11所示，特定結(jié)構(gòu)200包括形成于一側(cè)振動元件上的垂直電極層(側(cè)面電極層)34A與形成于另一側(cè)振動元件上的垂直電極層(側(cè)面電極層)34B，以及位于該垂直電極層34A、34B之間的間隙區(qū)域。更具體地說，特定結(jié)構(gòu)200由形成于一側(cè)振動元件上的垂直絕緣層26A、垂直電極層34A和側(cè)面增強層38A與形成于另一側(cè)振動元件上的垂直絕緣層26B、垂直電極層34B和側(cè)面增強層38B，以及位于側(cè)面增強層38A、38B之間的分離槽46構(gòu)成。在該實施例中，間隙區(qū)域是指側(cè)面增強層38A、38B以及分離槽46、48的對合區(qū)域。在后面將要說明的另一實施例中，間隙區(qū)域是指包括復(fù)合用填充層、以及分離槽46的區(qū)域。
在圖1的工序S109中，如上所述，在由多個振動元件形成振子陣列后，在該振子陣列的頂面?zhèn)龋O(shè)置由比如銅箔等構(gòu)成的接地電極部件。另外，在其上還設(shè)有二維排列的多個調(diào)整層。這樣形成的組合體設(shè)置在圖中未標(biāo)示的探頭殼體內(nèi)部。
圖12為振子陣列的電連接關(guān)系的示意圖。在此，以振動元件202、204為例。振動元件202、204具有以它們之間的空間為界而保持相互對稱的結(jié)構(gòu)。在振動元件202中，垂直電極層34B與位于從上方數(shù)第奇數(shù)個頂面電極層42A和內(nèi)部電極層20B實現(xiàn)電連接。而垂直電極層36A與從上方數(shù)第偶數(shù)個的內(nèi)部電極層18B和底面電極層44A實現(xiàn)電連接。這樣，如果將信號線與底面電極層44A相連，將接地電極部件與頂面電極層42A相連，則可使振動元件202作為所謂的積層型振動元件而發(fā)揮作用。對于振動元件204也是同樣，垂直電極層34A與位于從上方數(shù)第奇數(shù)個的頂面電極層42A和內(nèi)部電極層20B實現(xiàn)電連接。而垂直電極層36B與位于從上方數(shù)第偶數(shù)個內(nèi)部電極層18B和底部電極層44A實現(xiàn)電連接。
由于振動元件202中的垂直電極層36A與振動元件204中的垂直電極層36B處于對稱關(guān)系，故易于制造。另外，振動元件202中的垂直電極層36A與振動元件204中的垂直電極層36B接近并對置，且具有相同的極性，因此，有利于實現(xiàn)絕緣。
由于上述實施方式的超聲波探頭可采用積層型振動元件，故可降低電阻抗，且因利用垂直電極層而可減輕或消除振動元件中的振動面積的損失或振動效率的降低，即，可提高靈敏度。另外，按照上述制造方法，將兩種特定結(jié)構(gòu)設(shè)置為相互交錯的方式，可確實實現(xiàn)與各積層型振動元件的電連接。另外，由于對置的兩個垂直電極層的極性相同，故可提高信號線與接地線之間的耐電壓等級。
下面對超聲波探頭的制造方法的另外幾個實施例進行說明。下述各制造方法與上述制造方法相同，都具有構(gòu)成多個特定結(jié)構(gòu)的工序，另一方面，與上述制造方法不同的是，具有將積層體復(fù)合的工序。另外，在各個實施例中，對于相同的結(jié)構(gòu)采用同一標(biāo)號。
首先，通過圖13～圖20對超聲波探頭的制造方法的第二實施例進行說明。該實例的特征在于，預(yù)先進行該積層體的復(fù)合處理。
圖13表示該制造方法的流程圖。工序S201是對積層體進行復(fù)合處理的工序。下面對其進行具體說明。圖14中，10表示積層體。該積層體10與圖2所示的積層體10相同，但圖14和圖2的剖面方向不同。如圖15所示，在積層體10的底面?zhèn)?，采用粘接材?02將基體部件300接合。然后，如圖16所示，在積層體10上，從其頂面?zhèn)龋豗方向以一定間隔形成多個復(fù)合用槽304。該槽304的深度為大于積層體10的整體的、對基體部件300有若干程度切削的深度。通過形成多個槽304，將壓電部件12、14、16分割為多個部分12B、14B、16B，同時，將多個內(nèi)部電極部件18、20也分割為多個部分18B、20B。在此階段，形成多個壓電部305。各壓電層由沿垂直方向積層的部分12B、14B、16B、18B、20B構(gòu)成。因此可防止通過基體部件300使多個壓電部305被零亂地分離的問題。然后，在多個槽304中填充樹脂材料以作為填充材料，對積層體10進行加熱以使該樹脂材料固化。由此，形成多個樹脂層(樹脂部)306。樹脂材料是比如以環(huán)氧樹脂、硅樹脂等為主成分的復(fù)合用材料。在形成多個樹脂層306后，從積層體10上拆下基體部件300。該狀態(tài)以圖17中的剖面圖表示。在圖17中，經(jīng)過復(fù)合處理的積層體以標(biāo)號310表示。圖18為積層體310的立體圖。在圖18中，隨后形成的多個基礎(chǔ)槽22、24以虛線表示。
在圖13所示的工序S202中，進行圖1所示的工序S101～S107的工序。然后，在采用積層體310制作1D振子陣列的情況下，實行工序S203～S204。另一方面，在采用積層體310制作2D振子陣列的情況下，實行工序S203～S205。
在工序S204中，如圖19所示，在積層體310上形成沿X方向并排的多個分離槽46、48。各分離槽46、48為沿Y方向延伸的槽。各分離槽46形成于各特定結(jié)構(gòu)(接地用特定結(jié)構(gòu))200U的中心位置。各分離槽48形成于各特定結(jié)構(gòu)(信號用特定結(jié)構(gòu))200D的中心位置。在圖19的積層體310中，沿Y方向?qū)⒍鄠€壓電部305和多個樹脂部306交錯連接。沿X方向?qū)⒍鄠€振動元件310A并排。另外，針對每兩個鄰接的振動元件，按照跨過它們的方式，形成特定結(jié)構(gòu)200U或200D。通過以上方式，形成以X方向為陣列方向，并且沿Y方向復(fù)合的1D振子陣列。
另一方面，在工序S205中，如圖20所示，在積層體310上，形成有沿X方向并排的多個分離槽46、48和沿Y方向并排的多個分離槽50。各分離槽46、48為沿Y方向延伸的槽。各分離槽50為沿X方向延伸的槽。通過這些分離槽46、48、50的形成，形成二維排列的多個振動元件310B。更具體地說，每個各特定結(jié)構(gòu)(接地用特定結(jié)構(gòu))200U的中心位置形成有各分離槽46。每個各特定結(jié)構(gòu)(信號用特定結(jié)構(gòu))200D的中心位置形成有各分離槽48。所形成的各分離槽50將壓電部305或樹脂部306中的任何一個分為兩個部分，或形成于壓電部305與積層部306的交界處。在圖20所示的實施例中，通過各分離槽50，將壓電部(整體)305分為兩個部分，由此，形成Y方向一側(cè)振動元件中所包含的壓電部305A(一側(cè)的半部分)與Y方向的另一側(cè)振動元件中所包含的壓電部305B(另一側(cè)的半部分)。通過上述方式，形成沿Y方向復(fù)合的2D振子陣列。
在圖13的S206中，與圖1的工序S109相同，在積層體310上還設(shè)有其它部件。另外，Y方向的壓電部和樹脂部的個數(shù)、尺寸和間距可任意設(shè)定。比如，也可相對1個振子設(shè)置更多個數(shù)的壓電部和樹脂部。在圖19和圖20中，省略了圖9等所示的電極部件60、多根信號線58等的圖示。在隨后的圖22、23、31、32、34、35中也是如此。
下面通過圖21～圖23，對超聲波探頭的制造方法的第三實施例進行說明。該實例的特征在于，在事后對積層體進行復(fù)合處理。
圖21表示制造方法的流程圖。在工序S301中，進行圖1所示的工序S101～S107。在工序S302中，形成多個特定結(jié)構(gòu)的頂面電極部件和底面電極部件，并且，在接合有襯墊的積層體上，形成沿Y方向并排的多個復(fù)合用槽。在此，該多個復(fù)合用的槽為分別沿X方向延伸的槽。在工序S303中，在多個復(fù)合用槽中填充復(fù)合用樹脂材料，該樹脂材料通過加熱而固化。
在工序S303后形成1D振子陣列的場合，進行工序S304～S305。在工序S305中，如圖22所示，形成沿X方向并排的多個分離槽46、48。各分離槽46、48為沿Y方向延伸的槽。由此，形成沿X方向并排的多個振動元件320A。各振動元件320A由沿Y方向交替并行的多個壓電部326和多個樹脂部324構(gòu)成。各樹脂部324如上所述，通過在復(fù)合用槽322內(nèi)填充樹脂材料形成。在形成頂面電極部件42和底面電極部件44后，為了形成多個槽322，頂面電極層42和底面電極層44也通過多個槽322切斷為多個電極層(圖22表示多個頂面電極層42B)。于是，在各樹脂層(樹脂部)324的頂面325A和底面325B上，未設(shè)置頂面電極層和底面電極層。
另一方面，在工序S303后形成2D振子陣列的場合，進行工序S304～S306。在工序S306中，如圖23所示，形成沿X方向并排的多個分離槽46、48與沿Y方向并排的多個分離槽50。各分離槽46、48為沿Y方向延伸的槽。各分離槽50為沿X方向延伸的槽。由此，構(gòu)成沿X方向和Y方向的二維排列的多個振動元件320B。各振動元件320B由沿Y方向交替并行的至少1個壓電部326和至少1個樹脂部324構(gòu)成。各樹脂部324如上所述，通過在復(fù)合用槽322中填充樹脂材料而形成。各分離槽50形成于將任何的壓電部或樹脂部分為兩個部分的位置，或形成于任何壓電部與樹脂部的交界位置。在圖23的實施例中，各壓電部通過各分離槽50分為兩個部分，由此，形成兩個壓電部326A。在形成頂面電極部件42和底面電極部件44之后，形成多個槽322，這與圖22所示的實施例相同。在圖21的工序S307中，將其它部件與圖22和圖23所示的多個振動元件320相接合。
下面通過圖24～圖32對超聲波探頭的制造方法的第四實施例進行說明。該實施例的特征在于，在形成多個特定結(jié)構(gòu)的同時，對積層體進行沿X方向的復(fù)合處理。
圖24表示制造方法的流程圖。在工序S401中，與圖1所示的S101相同，在積層體上形成多個基礎(chǔ)槽。具體來說，在圖25所示的積層體10(與圖2所示的積層體10相同)上，沿X方向從其頂面以一定的間距形成多個寬度較大的基礎(chǔ)槽，沿X方向從其底面以一定的間距形成多個寬度較大的基礎(chǔ)槽。這些基礎(chǔ)槽的寬度設(shè)定為進行復(fù)合處理所必需的尺寸，與圖3所示的普通的場合相比較，所設(shè)定的值較大。
然后，在工序S402中，與工序S102相同，在各基礎(chǔ)槽的內(nèi)部填充絕緣材料，使該絕緣材料固化。在工序S403中，與工序S103相同，形成多個切削槽。由此，在各基礎(chǔ)槽內(nèi)部形成一對垂直絕緣層。在工序S404中，與工序S104相同，在各基礎(chǔ)槽的內(nèi)面上形成導(dǎo)電膜。該狀態(tài)如圖26所示。導(dǎo)電膜34、36形成于垂直絕緣層26A、26B的內(nèi)表面。
在圖24的S405中，如圖27所示，首先，采用粘接材料302將基體部件300與積層體10的底面接合，然后，在積層體10的整體范圍內(nèi)將各切削槽30、32加工成貫通槽。即，沿Z方向?qū)纳戏綌?shù)第三個壓電部件16進行整體切削加工，形成各切削槽30，沿Z方向?qū)纳戏綌?shù)第一個壓電部件12進行整體切削加工，形成各切削槽32。由此，如圖28所示，在積層體10上形成多個復(fù)合用槽329。另外，在工序S405中，在這些復(fù)合用槽329中填充復(fù)合用樹脂材料330，通過加熱使樹脂材料330固化。樹脂材料330構(gòu)成樹脂層，即樹脂部。
在圖24的工序S406中，如圖29所示，將基體部件300從積層體10上拆下。由此，獲得復(fù)合積層體332。然后，如圖30所示，在積層體332上形成頂面電極部件42和底面電極部件44。另外，將襯墊粘接于底面電極部件44上。
在形成1D振子陣列(A型)的場合，進行工序S407～S408。在工序S408中，對應(yīng)于多個特定結(jié)構(gòu)的中心位置，形成沿X方向并排的多個分離槽46、48。由此，如圖31所示，構(gòu)成多個振動元件332A沿X方向并排的1D振子陣列。圖31中的標(biāo)號334表示1個振動元件332A，標(biāo)號336表示壓電部。標(biāo)號338表示形成于壓電部336的兩側(cè)的一對樹脂部。這樣，使各振動元件332A沿X方向復(fù)合。
另一方面，在形成1D振子陣列(B型)的場合，進行工序S407～S409。在工序S409中，形成沿Y方向并排的多個分離槽50。各分離槽50為沿X方向延伸的槽。由此，如圖32所示，構(gòu)成多個振動元件332B沿Y方向并排的1D振子陣列。各振動元件332B以其長度方向為X方向并沿該方向復(fù)合。在圖32中，如果從第一視點看，則各振動元件332B為連接多個部件(相當(dāng)于區(qū)段)340、341的部件。按照跨過鄰接的兩個部件340、341的方式，形成特定結(jié)構(gòu)200U’或200D’，在該特定結(jié)構(gòu)200U’或200D’的中間部分，具有樹脂層(樹脂部)344。在該圖32所示的實施例中，樹脂層344不具有分離槽，但是從概念上說，樹脂層344被分為屬于一側(cè)的部分340的部分343A與屬于另一側(cè)的部分341的部分343B。如果從第二視點來看，各振動元件332B為連接沿X方向交錯設(shè)置的多個壓電部342和多個樹脂部344的部件。
另一方面，在形成2D振子陣列的場合，進行工序S407～S410。在工序S410中，對應(yīng)多個特定結(jié)構(gòu)的中心位置，形成沿X方向并排的多個分離槽，另外，形成沿Y方向并排的多個分離槽。由此，沿X方向復(fù)合的壓電體被分割為沿X方向和Y方向排列的多個振動元件。即，在圖31所示的壓電體332上，另外形成沿Y方向成整列的多個分離槽(相當(dāng)于圖10所示的多個分離槽50)，由此，形成多個振動元件。在圖24的工序S411中，進行調(diào)整層的形成等的其它的加工。
下面通過圖33～圖35，對超聲波探頭的制造方法的第五實施例進行說明。該實施例的特征在于，對積層體沿X方向和Y方向進行復(fù)合處理。
圖33表示制造方法的流程圖。在沿Y方向?qū)Ψe層體進行事先的復(fù)合處理的場合，進行工序S501～S502，然后進行工序S503。具體來說，在工序S502中，通過進行圖13所示的工序S201，對壓電體進行沿Y方向的復(fù)合加工(參照圖17和圖18)。然后，在工序S503中，進行圖24所示的S401～S406的工序，形成沿X方向并排的多個特定結(jié)構(gòu)，同時，形成沿X方向并排的多個樹脂層。由此，形成沿X方向和Y方向雙向復(fù)合的壓電體。
另一方面，在沿Y方向進行事后復(fù)合處理的場合，進行工序S501～S504，然后進行工序S505。具體來說，在工序S504中，進行圖24所示的工序S401～S406的工序(參照圖30)，然后，在工序S505中，與圖21的工序S302和S303相同，沿Y方向形成多個復(fù)合用槽，在各槽中填充復(fù)合用樹脂材料。由此，形成沿X方向和Y方向的雙向復(fù)合壓電體。
在經(jīng)上述二維復(fù)合處理后形成1D振子陣列(A型)的場合，經(jīng)工序S506、S507，再進行工序S508。在該工序S508中，形成沿X方向并排的多個分離槽。在此，各分離槽部件為沿Y方向延伸的槽。由此形成沿X方向并排的多個振動元件。該多個振動元件相當(dāng)于從后述圖34所示結(jié)構(gòu)中除去多個分離槽50后的結(jié)構(gòu)。
在經(jīng)上述二維復(fù)合處理后形成1D振子陣列(B型)的場合，經(jīng)工序S506、S507，再進行工序S509。在該工序S509中，形成沿Y方向并排的多個分離槽。在此，各分離槽部件為沿X方向延伸的槽。由此形成沿Y方向并排的多個振動元件。該多個振動元件相當(dāng)于從后述圖34所示結(jié)構(gòu)中除去多個分離槽46、48后的結(jié)構(gòu)。
在上述二維復(fù)合處理后形成2D振子陣列(A型)的場合，經(jīng)工序S506、S510，再進行工序S511。在該工序S511中，形成沿X方向并排的多個分離槽，并形成沿Y方向并排的多個分離槽。由此，形成圖34所示的二維振子陣列。具體來說，在沿二維進行復(fù)合的積層體350上，沿X方向形成多個分離槽46、48。各分離槽46、48為沿Y方向延伸的槽，針對各特定結(jié)構(gòu)200U、200D形成。在著眼于某個振動元件350A的場合，該振動元件350A由沿X方向的壓電區(qū)間336與形成于其兩側(cè)的兩個樹脂區(qū)間337、338構(gòu)成。標(biāo)號334表示X方向的振動元件350A的整個寬度。該振動元件350A沿Y方向由兩個壓電區(qū)間351和一個樹脂區(qū)間352構(gòu)成。于是，從上方看，振動元件350A由具有H形的樹脂部與矩形的兩個壓電部構(gòu)成。圖34所示結(jié)構(gòu)為一個實例，比如，也可沿Y方向設(shè)置所需數(shù)量的壓電區(qū)間和樹脂區(qū)間。
在上述二維復(fù)合處理后形成2D振子陣列(B型)的場合，經(jīng)工序S506、S510，再進行工序S512。在該工序S512中，間隔開地形成沿X方向并排的多個分離槽，另外，間隔開地形成沿Y方向并排的多個分離槽。具體來說，在實施了二維復(fù)合處理的積層體350上，沿X方向形成多個分離槽48。各分離槽48為沿Y方向延伸的槽，其針對各特定結(jié)構(gòu)200D而形成。即，在圖35所示的實施例中，在各特定結(jié)構(gòu)200U(參照圖34)中，未形成分離槽46。顯然，也可在并排的多個特定結(jié)構(gòu)中，不象圖35所示的那樣，在每隔1個的特定結(jié)構(gòu)上形成分離槽，而在每隔m(m大于2)個的特定結(jié)構(gòu)上形成分離槽。另一方面，也可按照任意的間隔形成多個分離槽50，沿Y方向，針對每個振子，可設(shè)置更多個的壓電區(qū)間351和樹脂區(qū)間352。
在圖35所示的實施例中，在著眼于某個振動元件350B的場合，該振動元件350B在X方向上，由兩個壓電區(qū)間420、夾在這些壓電區(qū)間420中的樹脂區(qū)間406、設(shè)置于兩個壓電區(qū)間的兩側(cè)的兩個樹脂區(qū)間404構(gòu)成。標(biāo)號400表示X方向的振動元件350B的整個寬度。該振動元件350B在Y方向，由三個壓電區(qū)間351、兩個樹脂區(qū)間352構(gòu)成。于是，從上方看，振動元件350B由6(＝2×3)個壓電部和位于這些壓電部之間的格子形狀的樹脂部構(gòu)成。圖35所示的結(jié)構(gòu)為一個實施例，比如，也可沿X方向和Y方向設(shè)定更多個壓電區(qū)間和樹脂區(qū)間。
在圖35所示的實例中，沿X方向，在鄰接的兩個振動元件之間形成特定結(jié)構(gòu)200D，另外，在振動元件350B的中央部形成特定結(jié)構(gòu)200U’。在將特定結(jié)構(gòu)200D(部件之間的特定結(jié)構(gòu))與特定結(jié)構(gòu)200U’(部件內(nèi)部的特定結(jié)構(gòu))進行對比的場合，兩者的不同之處在于，部件之間的特定結(jié)構(gòu)200D具有分離槽46，與此相對，部件內(nèi)部的特定結(jié)構(gòu)200U’沒有分離槽。但是，部件之間的特定結(jié)構(gòu)200D與部件內(nèi)部的特定結(jié)構(gòu)200U’在具有呈相同極性的面對稱的一對垂直電極層的方面是共同的。特別是，兩者能夠獲得良好的絕緣性、結(jié)構(gòu)形成容易這些方面是共同的。
按照上述第二～第五實施例，可實現(xiàn)積層和復(fù)合的振子陣列。特別是，在積層處理后又進行復(fù)合處理，故可排除沿垂直方向并排的各部件之間的水平方向定位誤差。另外，復(fù)合處理通過形成槽和材料填充進行，故能夠容易實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭，其特征在于，含有具有相互鄰接的第一部分和第二部分的積層型超聲波振子，所述第一部分和第二部分分別具有沿垂直方向交錯設(shè)置的多個第一水平電極層和多個第二水平電極層；與所述多個第一水平電極層電連接的第一垂直電極層；與所述多個第二水平電極層電連接的第二垂直電極層；所述第一部分所具有的第一垂直電極層與所述第二部分所具有的第一垂直電極層鄰接且具有相同的極性，在它們之間具有第一間隙區(qū)域，所述超聲波振子具有由第一部分所具有的第一垂直電極層、第二部分所具有的第一垂直電極層、和第一間隙區(qū)域所構(gòu)成的第一特定結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述超聲波振子還包括與所述第二部分鄰接的第三部分，該第三部分包括沿所述垂直方向交錯設(shè)置的多個第一水平電極層和多個第二水平電極層；與所述多個第一水平電極層電連接的第一垂直電極層；與所述多個第二水平電極層電連接的第二垂直電極層；所述第二部分所具有的第二垂直電極層與所述第三部分所具有的第二垂直電極層鄰接且具有相同極性，在它們之間具有第二間隙區(qū)域，所述超聲波振子還具有由所述第二部分所具有的第二垂直電極層、所述第三部分所具有的第二垂直電極層、和所述第二間隙區(qū)域構(gòu)成的第二特定結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述第一特定結(jié)構(gòu)和第二特定結(jié)構(gòu)都是沿水平方向保持對稱的結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述第一特定結(jié)構(gòu)和第二特定結(jié)構(gòu)具有沿垂直方向互為反轉(zhuǎn)的關(guān)系。
5.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述第一部分，第二部分和第三部分還分別包括具有所述多個第一水平電極層、所述多個第二水平電極層和多個壓電層的壓電部；形成于所述壓電部的一側(cè)的、使所述第一垂直電極相對于所述多個第二水平電極層絕緣的第一絕緣機構(gòu)；和形成于所述壓電部的另一側(cè)的、使所述第二垂直電極層相對于所述多個第一水平電極層絕緣的第二絕緣機構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述第一部分、所述第二部分和第三部分所具有的第一垂直電極層為接地垂直電極層和信號垂直電極層中的一個；所述第一部分、第二部分和第三部分所具有的第二垂直電極層為所述接地垂直電極層和信號垂直電極層中的另一個，所述第一特定結(jié)構(gòu)為接地用特定結(jié)構(gòu)和信號用特定結(jié)構(gòu)中的一個；所述第二特定結(jié)構(gòu)為接地用特定結(jié)構(gòu)和信號用特定結(jié)構(gòu)中的另一個。
7.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述超聲波振子具有沿水平方向交錯并排的多個第一特定結(jié)構(gòu)和多個第二特定結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述超聲波振子為振子陣列；所述第一間隙區(qū)域和第二間隙區(qū)域分別具有分離槽；所述第一部分、第二部分和第三部分分別為構(gòu)成所述振子陣列的振動元件。
9.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述第一部分、第二部分和第三部分分別沿垂直方向積層，并且沿水平方向復(fù)合。
10.如權(quán)利要求9所述的超聲波探頭，其特征在于，所述復(fù)合方向為作為第一部分、第二部分和第三部分的排列方向的第一水平方向。
11.如權(quán)利要求9所述的超聲波探頭，其特征在于，所述復(fù)合方向為與作為所述第一部分、第二部分和第三部分的排列方向的第一水平方向垂直的第二水平方向。
12.如權(quán)利要求9所述的超聲波探頭，其特征在于，所述復(fù)合方向為用作第一部分、第二部分和第三部分的排列方向的第一水平方向，和與其相垂直的第二水平方向的兩個方向。
13.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述超聲波探頭為振子陣列；所述振子陣列具有多個振動元件；所述各振動元件具有所述第一部分、第二部分和第三部分。
14.如權(quán)利要求13所述的超聲波探頭，其特征在于，所述各振動元件沿垂直方向積層，并且沿元件長度方向復(fù)合。
15.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于，所述第一部分、第二部分和第三部分分別具有沿水平方向連接的壓電部和樹脂部；所述壓電部通過積層形成；所述樹脂部通過填充形成。
16.一種超聲波探頭，其特征在于，包括具有多個振動元件的振子陣列，所述各振動元件包括沿Z方向交錯設(shè)置的多個第一水平電極層和多個第二水平電極層；與所述多個第一水平電極層電連接的第一垂直電極層；與所述多個第二水平電極層電連接的第二垂直電極層，所述振子陣列具有沿X方向交錯設(shè)置的多個第一特定結(jié)構(gòu)和多個第二特定結(jié)構(gòu)，在所述各第一特定結(jié)構(gòu)中，鄰接的兩個振動元件所具有的兩個第一垂直電極鄰接，且中間隔著第一間隙區(qū)域；在所述各第二特定結(jié)構(gòu)中，鄰接的兩個振動元件所具有的兩個第二垂直電極鄰接，且中間隔著第二間隙區(qū)域。
17.如權(quán)利要求16所述的超聲波探頭，其特征在于，所述各振動元件還包括使所述第一垂直電極層與所述多個第二水平電極層之間實現(xiàn)電絕緣的第一絕緣機構(gòu)；使所述第二垂直電極層與所述多個第一水平電極層之間實現(xiàn)電絕緣的第二絕緣機構(gòu)。
18.如權(quán)利要求17所述的超聲波探頭，其特征在于，所述第一絕緣機構(gòu)具有第一垂直絕緣層；所述第二絕緣機構(gòu)具有第二垂直絕緣層。
19.如權(quán)利要求16所述的超聲波探頭，其特征在于，所述各振動元件的積層數(shù)量為3。
20.如權(quán)利要求16所述的超聲波探頭，其特征在于，在所述振子陣列的底面?zhèn)?，設(shè)有具有多個信號線的襯墊；在所述襯墊的頂面，對應(yīng)于所述多個振動元件的排列，排列有所述多個信號線的端部。
21.如權(quán)利要求16所述的超聲波探頭，其特征在于，在所述各振動元件的頂面?zhèn)?，設(shè)有接地部件和調(diào)整層。
22.如權(quán)利要求16所述的超聲波探頭，其特征在于，所述各振動元件具有沿垂直于所述X方向的Y方向連接的至少1個壓電部和至少1個樹脂部。
23.如權(quán)利要求16所述的超聲波探頭，其特征在于，所述各振動元件具有沿所述X方向連接的至少1個壓電部和至少1個樹脂部。
24.如權(quán)利要求16所述的超聲波探頭，其特征在于，所述各振動元件包括沿垂直于所述X方向的Y方向連接的多個壓電部和多個樹脂部。
25.一種超聲波探頭，其特征在于，包括具有多個振動元件的振子陣列，所述各振動元件具有沿水平方向連接的至少1個壓電部和至少1個樹脂部；所述至少1個壓電部具有沿垂直方向按照規(guī)定順序積層的多個壓電部和多個水平電極層，以及以規(guī)定的連接關(guān)系與所述多個水平電極層實現(xiàn)電連接的一對垂直電極層；所述至少1個樹脂部構(gòu)成沿垂直方向具有連續(xù)性的填充層；所述各振動元件沿垂直方向積層，并且沿水平方向復(fù)合。
26.如權(quán)利要求25所述的超聲波探頭，其特征在于，所述至少1個壓電部還包括設(shè)置于由多個壓電層和多個水平電極層構(gòu)成的壓電部主體兩側(cè)面與所述一對垂直電極層之間的一對垂直絕緣層。
27.如權(quán)利要求25所述的超聲波探頭，其特征在于，所述各振動元件沿第一水平方向和第二水平方向中的一個方向復(fù)合。
28.如權(quán)利要求25所述的超聲波探頭，其特征在于，所述各振動元件沿第一水平方向和第二水平方向這兩個方向復(fù)合。
29.一種超聲波探頭的制造方法，其特征在于，包括下述工序在具有第一內(nèi)部電極部件和第二內(nèi)部電極部件的積層體上，由其頂面?zhèn)刃纬啥鄠€第一槽，并且由其底面?zhèn)刃纬膳c所述多個第一槽相平行的、且具有與之相互交錯的位置關(guān)系的多個第二槽的工序；在所述各第一槽內(nèi)的各側(cè)面上，形成與所述第一內(nèi)部電極部件電連接并與所述第二內(nèi)部電極部件絕緣的第一垂直電極層，由此，對應(yīng)所述多個第一槽，形成多個第一特定結(jié)構(gòu)的工序；在所述各第二槽內(nèi)的各側(cè)面上，形成與所述第二內(nèi)部電極部件電連接并與所述第一內(nèi)部電極部件絕緣的第二垂直電極層，由此，對應(yīng)所述多個第二槽，形成多個第二特定結(jié)構(gòu)的工序；和在形成所述多個第一特定結(jié)構(gòu)和所述多個第二特定結(jié)構(gòu)后，在所述積層體上，形成多個分離槽，由此，將所述積層體分割為多個振動元件的工序。
30.如權(quán)利要求29所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，還包括在形成所述多個第一槽和所述多個第二槽之前，沿水平方向?qū)Ψe層體進行復(fù)合處理的工序。
31.如權(quán)利要求30所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，包括下述工序沿水平方向?qū)⑺龇e層體復(fù)合的工序；在所述積層體上，形成多個復(fù)合用槽的工序；將填充材料填充到所述多個復(fù)合用槽中的工序。
32.如權(quán)利要求29所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，形成所述多個第一特定結(jié)構(gòu)和所述多個第二特定結(jié)構(gòu)的工序中包括沿水平方向?qū)λ龇e層體進行復(fù)合處理的工序。
33.如權(quán)利要求32所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，在沿水平方向?qū)λ龇e層體進行復(fù)合處理的工序中，是在所述多個第一槽和所述多個第二槽中填充復(fù)合用填充材料。
34.如權(quán)利要求29所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，具有在形成所述多個第一特定結(jié)構(gòu)和所述多個第二特定結(jié)構(gòu)后，沿水平方向?qū)λ龇e層體進行復(fù)合處理的工序。
35.如權(quán)利要求34所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，沿水平方向?qū)Ψe層體進行復(fù)合處理包括下述工序在所述積層體上，形成多個復(fù)合用槽的工序；將填充材料填充到所述多個復(fù)合用槽內(nèi)的工序。
36.一種超聲波探頭的制造方法，其特征在于，包括下述工序在具有第一內(nèi)部電極部件和第二內(nèi)部電極部件的積層體上，從其頂面?zhèn)纫缘谝簧疃刃纬啥鄠€第一槽的工序；在所述積層體上，從其底面?zhèn)纫缘诙疃刃纬膳c所述多個第一槽相平行、并且與之相互交錯的多個第二槽的工序；在所述多個第一槽和所述多個第二槽中填充絕緣材料，并使其固化的工序；以所述各第一槽內(nèi)的各側(cè)面中所述固化絕緣材料所殘留的槽寬，并且以大于所述第一深度的第三深度，對所述多個第一槽內(nèi)的絕緣材料進行切削，形成多個第三槽的工序；以所述各第二槽內(nèi)的各側(cè)面中所述固化絕緣材料所殘留的槽寬，并且以大于所述第二深度的第四深度，對所述多個第二槽內(nèi)的絕緣材料進行切削，形成多個第四槽的工序；在所述各第三槽內(nèi)的各側(cè)面上，形成與所述第一內(nèi)部電極部件電連接的第一垂直電極層，由此，在所述積層體上，形成多個第一特定結(jié)構(gòu)的工序；在所述各第四槽內(nèi)的各側(cè)面上，形成與所述第二內(nèi)部電極部件電連接的第二垂直電極層，由此，在所述積層體上，形成多個第二特定結(jié)構(gòu)的工序；在形成所述多個第一特定結(jié)構(gòu)和所述多個第二特定結(jié)構(gòu)后，在所述積層體的頂面上形成頂面電極部件，并且在所述積層體的底面上形成底面電極部件的工序；將襯墊與所述底面電極部件接合的工序；在所述襯墊接合后，將所述積層體分割為多個振動元件的工序。
37.如權(quán)利要求36所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，所述多個第一特定結(jié)構(gòu)的形成工序中還包括在所述各第三槽內(nèi)的各側(cè)面上形成所述第一垂直電極層后，在所述多個第三槽內(nèi)部填充增強材料或復(fù)合用樹脂材料，并使其固化的工序，所述多個第二特定結(jié)構(gòu)的形成工序中還包括在所述各第四槽內(nèi)的各側(cè)面上形成所述第二垂直電極層后，在所述多個第四槽內(nèi)部填充增強材料或復(fù)合用樹脂材料，并使其固化的工序。
全文摘要
本發(fā)明的用于生物體的超聲波診斷裝置的超聲波探頭具有由多個積層型振動元件構(gòu)成的振子陣列。通過跨過鄰接的兩個振動元件，形成特定結(jié)構(gòu)(對置結(jié)構(gòu))。在各振動元件中，接地用第一垂直電極層與頂面電極層和內(nèi)部電極層連接，信號用第二垂直電極層與底面電極層和內(nèi)部電極層連接。當(dāng)形成特定結(jié)構(gòu)時，反復(fù)進行在積層體上形成槽和填充該槽等的工序。最終，通過形成多個分離槽，將積層體分割為多個振動元件。另一方面，沿水平方向?qū)Ω髡駝釉M行復(fù)合處理。該復(fù)合處理可在特定結(jié)構(gòu)的形成之前、形成之中和形成之后的任何階段進行。
文檔編號H01L41/22GK1480100SQ0315018
公開日2004年3月10日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月19日
發(fā)明者佐藤正平 申請人:阿洛卡株式會社