JP2009267688A - 超音波探触子、超音波探触子の製造方法、および超音波検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、生産性が高い超音波探触子、超音波探触子の製造方法、および超音波検査装置を提供する。
【解決手段】超音波を吸収する負荷部と、前記負荷部の一方の主面側に設けられ、間隔をあけて並置された複数の超音波振動子と、前記超音波振動子同士の間の前記負荷部の近傍に設けられ、前記超音波振動子同士を連結する連結部と、を備え、前記連結部は、前記超音波振動子の硬度よりも高い硬度のフィラーを含有してなること、を特徴とする超音波探触子が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波探触子、超音波探触子の製造方法、および超音波検査装置に関する。

超音波探触子は、所定の方向に配列された複数の超音波振動子を備え、その超音波振動子によって超音波の送受信を行う。そして、例えば、１次元超音波探触子には走査方向に１列に配列された複数の超音波振動子が設けられている。また、２次元超音波探触子などの多次元超音波探触子にはマトリックス状に配列された複数の超音波振動子が設けられている。そして、超音波振動子同士の間には溝部（隙間）が設けられ、この溝部により超音波振動子が個々に分割されるようになっている。

このような超音波探触子の製造においては、超音波振動子ブロック（ブロック状の超音波振動子）と負荷部（バッキング）とを接合し、超音波振動子ブロックをアレイ状に切断するアレイ加工が行われている（例えば、特許文献１を参照）。
このアレイ加工においては切り込み深さ寸法が長くなる傾向にあり、例えば、アスペクト比が１０倍以上となるような加工が要求されるようになってきている。このような過酷な切断加工を行う場合には、切断工具である薄刃砥石（ブレード）の目詰まりが発生しやくなる。そして、薄刃砥石の目詰まりが発生すると切れ味が落ち加工負荷が大きくなるため、アレイ加工中に薄刃砥石や超音波振動子の破損が起こりやすくなる。また、加工された溝が傾斜したり、形状精度が悪化したりして加工精度が悪くなるおそれもある。そのため、切り込み深さ寸法が長くなるほど製造難度が増して高コスト、低生産性になるという問題がある。また、広い検査範囲をより精細に検出するために超音波振動子の数を増加させるとアレイ加工における切断数が増加するため前述の問題がより顕著となる。
特開２００４−３６４０７４号公報

本発明は、生産性が高い超音波探触子、超音波探触子の製造方法、および超音波検査装置を提供する。

本発明の一態様によれば、超音波を吸収する負荷部と、前記負荷部の一方の主面側に設けられ、間隔をあけて並置された複数の超音波振動子と、前記超音波振動子同士の間の前記負荷部の近傍に設けられ、前記超音波振動子同士を連結する連結部と、を備え、前記連結部は、前記超音波振動子の硬度よりも高い硬度のフィラーを含有してなること、を特徴とする超音波探触子が提供される。

本発明の他の一態様によれば、超音波振動子ブロックの第１の主面に第１の電極を、前記第１の主面に対向する第２の主面に第２の電極を形成し、前記第１の主面側に前記第１の電極を覆うように音響整合層を接合し、前記第１の電極に第１の配線基板を、前記第２の電極に第２の配線基板を接続し、前記第２の主面側から間隔をあけて積層方向に切り込むことで第１の溝部を形成し、前記第２の主面側に前記第２の電極を覆うように負荷部を接合し、前記音響整合層側から前記第１の溝部に重ねるように第２の溝部を形成することで超音波振動子を形成し、前記音響整合層の前記超音波振動子ブロックが接合された主面と対向する側の主面に音響レンズを接合すること、を特徴とする超音波探触子の製造方法が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、上記の超音波探触子と、検査対象に対する超音波の送受信を前記超音波探触子に実行させる送受信手段と、前記超音波探蝕子が受信した前記検査対象からの反射波に基づいて超音波画像を生成する画像生成手段と、を備えたことを特徴とする超音波検査装置が提供される。

本発明によれば、生産性が高い超音波探触子、超音波探触子の製造方法、および超音波検査装置が提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。尚、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、説明の便宜上、１次元超音波探触子を例にとって説明をする。

図１は、本発明の実施の形態に係る超音波探触子の溝部部分を例示するための模式断面図である。
図２は、比較例に係る超音波探触子の溝部部分を例示するための模式断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る超音波探触子の要部を例示するための模式斜視図である。

まず、図３に例示をする超音波探触子１の要部について説明をする。
図３に示すように、超音波探触子１には走査方向に延出する負荷部（バッキング）２が設けられている。また、負荷部２の一方の主面の側には、所定の間隔をあけて走査方向に沿って１列に並置された複数の超音波振動子３が設けられている。すなわち、超音波振動子３同士の間には溝部４（隙間）が設けられ、溝部４により間隔があけられた超音波振動子３が走査方向に１列に配列されている。

超音波振動子３の負荷部２側と対向する側には、溝部４によって走査方向に分割された音響整合層５が設けられている。さらに、音響整合層５の超音波振動子３側と対向する側の面には、音響レンズ６が設けられている。尚、超音波振動子３の音響整合層５が設けられる側の面が超音波の送受信面となる。
超音波振動子３の音響整合層５が設けられる側の主面には電極７ａが設けられている。また、超音波振動子３の負荷部２が設けられる側の主面には電極７ｂが設けられている。そして、電極７ａ、７ｂは、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などの配線基板８ａ、８ｂに設けられた配線と接続されている。また、電極７ａは、配線基板８ａを介してグランドに接続（接地）され、電極７ｂは、配線基板８ｂを介して図示しない検査装置の送受信部（例えば、図９を参照）などに接続されている。

ここで、超音波探触子の溝部部分の説明をする。
まず、図２に例示をする比較例について説明をする。尚、図２に示す比較例は、本発明者が発明をするに至った過程で検討を加えたものである。
図２に示すように、溝部４が負荷部２の主面まで深く切り込まれて個々の超音波振動子３・音響整合層５が完全に分割されていると、外部応力や衝撃などに対する各超音波振動子３の機械的強度が構造上低下してしまう。この場合、溝部４に機械的強度の高い材料を充填したり、超音波振動子３・音響整合層５の表面に機械的強度の高い材料からなる補強層を設けたりして機械的強度の低下を抑制することができる。しかしながら、機械的強度の高い材料を溝部４の全体に充填すると音響的クロストークが増加して高品位の検出データが得られなくなるおそれがある。また、超音波振動子３・音響整合層５の表面に機械的強度の高い材料からなる補強層を設けるようにすれば、送受信性能が低下するおそれがある。
これに対し本実施の形態に係る超音波探触子１においては、図１に示すように溝部４の負荷部２側（溝部４の底部）に連結部９を設けるようにしている。すなわち、超音波探触子１には、超音波振動子３同士の間の負荷部２の近傍に設けられ、超音波振動子３同士を連結する連結部９が設けられている。そして、連結部９により超音波振動子３の固定端部分を補強することで超音波振動子３の曲げ強度を向上させるようにしている。このようにすれば、溝部４の全体に機械的強度の高い材料が設けられていないので音響的クロストークの増加を抑制しつつ超音波振動子３の機械的強度を向上させることができる。また、超音波振動子３や音響整合層５の表面が覆われることもないので送受信性能が低下するおそれもない。

連結部９は、例えば、エポキシ樹脂などの高分子材料からなるものとすることができる。この場合、機械的強度を高めるためにエポキシ樹脂などの高分子材料にフィラーを添加するようにすることが好ましい。そして、硬度の高いフィラーを用いるようにすれば、機械的強度を向上させることができるだけではなく、溝部４の形成時（アレイ加工時）に薄刃砥石（ブレード）の目立てを行うこともできる。そのため、溝部４の形成時（アレイ加工時）に薄刃砥石が目詰まりすることを抑制することができるので、超音波振動子などの破損や加工精度の悪化などを抑制することができる。その結果、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることができる。尚、溝部４の形成時（アレイ加工時）における薄刃砥石の目立てに関しては後述する。
フィラーとしては、少なくとも被切削物である超音波振動子３の硬度よりも高い硬度のものとすることができる。そのようなものとしては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｂ_４Ｃ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ダイヤモンド、ｃＢＮなどを例示することができる。尚、溝部４の形成時（アレイ加工時）における薄刃砥石の目立てを考慮すれば、フィラーの形態は球状に近い多面体または球状とすることが好ましい。ただし、極端な鱗片状でない限り不定形の粒状体であってもよい。また、その平均粒径を５０μｍ以下とすることができる。また、複数の種類のフィラーを混合させて用いるようにしてもよい。

負荷部２は、超音波振動子３から発信された超音波振動や受信された超音波振動のうち、検出結果（例えば、超音波診断装置の画像抽出）にとって必要のない超音波振動成分を減衰吸収する。この場合、負荷部２には、例えば、フェライトゴム、エポキシ樹脂、ウレタンゴムなどにマイクロバルーンを混入した材料などを用いることができる。

超音波振動子３は圧電材料からなるものとすることができる。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）などとすることができる。尚、説明の便宜上、１層からなる超音波振動子３を例示したが、２層以上からなる超音波振動子３とすることもできる。また、２層以上からなる超音波振動子３とする場合には、少なくとも１層以上の層を圧電材料部分と非圧電材料部分とが混在した複合圧電体とすることもできる。この場合、非圧電材料としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂を例示することができる。

このような複合圧電体は、圧電材料部分においては低周波領域の周波数特性を有し、非圧電材料部分においては高周波領域の周波数特性を有する。そのため、両者を備えるようにすれば、低周波領域から高周波領域までの広帯域の周波数特性を有するものとすることができる。

また、複合圧電体とする場合には、超音波振動子３と負荷部２との界面で発生し得る超音波の反射を抑制するために、超音波振動子３と負荷部２との音響インピーダンスを近似した値となるようにすることもできる。例えば、非圧電材料部分を負荷部２に用いられるものと同じ材料からなるものとすることもできるし、非圧電材料部分にフィラーなどを添加することで音響インピーダンスの値を調整することもできる。

音響整合層５は、超音波振動子３と検査対象（例えば、超音波診断装置の場合は被検体）との音響整合をとるために設けられる。例えば、音響整合層５を設けることで音響レンズ６側から検査対象をみたときの音響インピーダンスを音響レンズ６側の音響インピーダンスと同等にすることができる。また、検査対象側から音響レンズ６側をみたときの音響インピーダンスを検査対象の音響インピーダンスと同等にすることができる。そのため、音響レンズ６側と検査対象との間の音響インピーダンスを整合させる（音響整合をとる）ことができる。その結果、音響インピーダンスのミスマッチングに起因する多重反射が抑制できるようになる。

音響整合層５は、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料からなるものとすることができる。尚、説明の便宜上、１層からなる音響整合層５を例示したが、２層以上からなる音響整合層５とすることもできる。

音響レンズ６は、検査対象（例えば、超音波診断装置の場合は被検体）に接触して超音波の送受信の仲介を行う。この音響レンズ６によって、超音波のレンズ方向（走査方向に直交する方向）における焦点が結ばれる。

次に、超音波探触子１の作用について例示をする。
超音波を送信（発信）する場合には、送受信手段３１（図９を参照）などから配線基板８ｂを介して電極７ｂに駆動信号電圧を印加する。電極７ｂに電圧が印加されると超音波振動子３が超音波振動をする。そして、この超音波振動が音響整合層５を介して音響レンズ６から検査対象に向けて超音波として送信（発信）される。
また、送信（発信）した超音波を受信する場合には、検査対象により反射された超音波（反射波）を音響レンズ６、音響整合層５を介して受信し、受信した超音波を超音波振動子３によって電気信号に変換する。変換された電気信号は、電極７ｂ、配線基板８ｂを介して送受信手段３１（図９を参照）などに送られ各種の検査に利用される。
本実施の形態に係る超音波探触子１においては、溝部４の負荷部２側（溝部４の底部）に連結部９を設けるようにしている。そのため、音響的クロストークの増加を抑制しつつ超音波振動子３の機械的強度を向上させることができる。この場合、超音波振動子３、音響整合層５の表面が覆われることもないので送受信性能が低下するおそれもない。

また、連結部９をエポキシ樹脂などの高分子材料に硬度の高いフィラーが添加されたものとすれば、機械的強度を向上させることができるだけではなく、溝部４の形成時（アレイ加工時）に薄刃砥石の目立てを行うこともできる。そのため、溝部４の形成時（アレイ加工時）に薄刃砥石が目詰まりすることを抑制することができるので、超音波振動子などの破損や加工精度の悪化などを抑制することができる。また、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について例示をする。
図４は、本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について例示をするためのフローチャートである。
また、図５は、超音波探触子の製造方法について例示をするための要部工程断面図である。
また、図６は、アレイ加工の様子を例示するための模式斜視図である。

まず、超音波振動子ブロック（ブロック状の超音波振動子３）を形成する（ステップＳ１ａ）。
この場合、超音波振動子ブロックは、圧電材料からなるものとすることもできるし、圧電材料部分と非圧電材料部分とが混在した複合圧電体とすることもできる。
次に、超音波振動子ブロックの主面に電極７ａ、７ｂを形成する（ステップＳ２）。 すなわち、超音波振動子ブロックの第１の主面に電極７ａを、前記第１の主面に対向する第２の主面に電極７ｂを形成する。
例えば、超音波振動子ブロックの主面にスパッタ法などを用いて導電膜を形成する。その後、エッチング法などを用いて導電膜から所望の形状の電極７ａ、７ｂを形成するようにすることができる。

次に、超音波振動子ブロックの電極７ａが設けられた側の主面に音響整合層５を接合する（ステップＳ３）。すなわち、電極７ａが設けられた主面側に電極７ａを覆うように音響整合層５を接合する。

例えば、電極７ａが設けられた側の主面に音響整合層５をエポキシ接着剤などを用いて接着するようにすることができる。

次に、電極７ａ、７ｂにフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などの配線基板８ａ、８ｂを接続する（ステップＳ４）。
例えば、電極７ａと配線基板８ａの配線部分とを半田付けなどで接続する。また、電極７ｂと配線基板８ｂの配線部分とを半田付けなどで接続する。また、必要に応じて配線基板８ａ、８ｂの樹脂部分をエポキシ接着剤などで超音波振動子３や音響整合層５などに接着することもできる。
次に、図５（ａ）に示すように第１のアレイ加工を行う（ステップＳ５）。
第１のアレイ加工においては、回転する薄刃砥石（ブレード）１０（図６を参照）を用いて、超音波振動子ブロックの音響整合層５が設けられた側と対向する側から所定の間隔をあけて積層方向に切り込むことで第１の溝部４ａを形成させる。すなわち、超音波振動子ブロックに対して走査方向に所定の間隔をあけて第１の溝部４ａを形成させる。第１の溝部４ａの深さ寸法は任意の値とすることができる。ただし、後述する第２のアレイ加工（第２の溝部４ｂの加工）を考慮すれば、第１の溝部４ａが、超音波振動子ブロックと音響整合層５とが接合されたものの厚み方向の中央部分まで達するようにすることが好ましい。そのようにすれば、第１の溝部４ａと第２の溝部４ｂの寸法（切り込み深さ寸法）を同程度とすることができるので、それぞれの加工における加工負荷のバランスをとることができる。

次に、図５（ｂ）に示すように第１の溝部４ａにフィラーが添加された高分子材料１１を充填する（ステップＳ６）。
フィラーが添加された高分子材料１１は、充填後硬化させることができるものが好ましい。そのようなものとしては、例えば、フィラーが添加されたエポキシ系接着剤などを例示することができる。また、後述する薄刃砥石の目立てを考慮すれば、フィラーとしては少なくとも被切削物である超音波振動子３の硬度よりも高い硬度のものとすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｂ_４Ｃ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ダイヤモンド、ｃＢＮなどを例示することができる。また、フィラーの形態は球状に近い多面体または球状とすることが好ましい。ただし、極端な鱗片状でない限り不定形の粒状体であってもよい。また、その平均粒径を５０μｍ以下とすることができる。また、複数の種類のフィラーを混合させて用いるようにしてもよい。
また一方で、負荷部（バッキング）２を形成する（ステップＳ１ｂ）。
次に、図５（ｃ）に示すように負荷部２の一方の主面と超音波振動子ブロックの電極７ｂが設けられた側の主面とを接合する（ステップＳ７）。すなわち、超音波振動子ブロックの電極７ｂが設けられた側の主面に電極７ｂを覆うように負荷部を接合する。
例えば、エポキシ接着剤などを用いて接着により接合することができる。

次に、図５（ｄ）に示すように第２のアレイ加工を行い溝部４を形成する（ステップＳ８）。
第２のアレイ加工においては、図６に示すように回転する薄刃砥石１０を用いて音響整合層５側から第２の溝部４ｂを形成する。この際、第２の溝部４ｂを第１の溝部４ａに重ねるようにして形成する。その結果、音響整合層５から超音波振動子ブロックまでの間が切断されて超音波振動子ブロックが分割され、超音波振動子３が走査方向に１列に配列されることになる。すなわち、音響整合層５側から第１の溝部４ａに重ねるように第２の溝部４ｂを形成することで超音波振動子３を形成する。そして、第２の溝部４ｂを第１の溝部４ａに重ねるようにして形成させることで設けられる空間（分割された後の空間）が溝部４となる。第２の溝部４ｂの幅方向（走査方向）の寸法は、第１の溝部４ａの幅方向（走査方向）の寸法以上となるようにすることができる。この場合、第２の溝部４ｂの幅方向（走査方向）の寸法と、第１の溝部４ａの幅方向（走査方向）の寸法とを略同一とすれば、後述する目立ての効果を充分に享受することができる。

本実施の形態によればアレイ加工を２回に分けることができるので１回のアレイ加工における切り込み寸法を短くすることができる。そのため、薄刃砥石が目詰まりすることを抑制することができるので、超音波振動子などの破損や加工精度の悪化などを抑制することができる。また、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることができる。

また、 第２のアレイ加工においては第１の溝部４ａの部分が再度加工されることになるが、この際、充填されている高分子材料に硬度の高いフィラーが添加されている場合には硬度の高いフィラーにより薄刃砥石の目立てが行われる。尚、硬度の高いフィラーによる目立てについては後述する。

また、溝部４の負荷部２側（第２の溝部４ｂの底部）に連結部９が形成されるように充填されたエポキシ樹脂などの高分子材料を残すようにする。そのようにすれば、超音波振動子３の固定端部分を補強することができるので、超音波振動子３の機械的強度を向上させることができる。また、負荷部２に薄刃砥石が達することがなく目立てがされ目詰まりが解消された状態で１つの溝部４の形成を終了させることができる。そのため、隣接する第２の溝部４ｂを続けて形成させる場合にも切れ味を保つことができる。尚、充填されたエポキシ樹脂などの高分子材料が残らないように、薄刃砥石が負荷部２に達するまで第２のアレイ加工を行うこともできる。この場合であっても、硬度の高いフィラーにより薄刃砥石の目立てを行いつつ第２のアレイ加工を行うことができる。

このように超音波振動子３が相互に分離されることで、超音波振動子３毎における超音波の送受信が制御できるようになる。超音波振動子３は、高さ方向（送受信方向）の寸法を０．１〜０．３mm程度、幅方向（走査方向）の寸法を０．０５〜０．２mm程度、長さ方向（レンズ方向）の寸法を５〜２０mm程度とすることができる。そして、この場合の超音波の周波数を1〜15MHz程度とすることができる。

ここで、第２のアレイ加工における薄刃砥石１０の目立てについて例示をする。
超音波振動子３をアレイ状に切断するアレイ加工においては、切断数（超音波振動子３の個数）が多く切り込み寸法も長いため薄刃砥石１０の目詰まりが発生しやくなる。そして、薄刃砥石１０の目詰まりが発生すると切れ味が落ち加工負荷が大きくなるため、アレイ加工中に薄刃砥石１０や超音波振動子の破損が起こりやすくなる。また、加工される溝が傾斜したり、形状精度が悪化したりして加工精度が悪くなるおそれもある。この場合、超音波探触子１に備えられた複数の超音波振動子３のうちの一部にでも破損による機能の欠損が生じたり形状精度が悪化したりすれば、高品位の検出結果を得ることが困難となる。

図７は、薄刃砥石１０の目詰まりの影響を例示するための模式図である。尚、図７（ａ）は目詰まりをした薄刃砥石でアレイ加工を行った場合の溝部部分を例示するための模式断面図であり、図７（ｂ）はその際の加工負荷を例示するための模式グラフ図である。 図７（ｂ）に示すように、薄刃砥石１０に目詰まりが発生すれば切れ味が落ち加工負荷は大きくなる。そのため、アレイ加工中に薄刃砥石１０が破損したり図７（ａ）に示すように超音波振動子３が破損したりする場合がある。また、加工される溝が傾斜したり、形状精度が悪化したりして加工精度が悪くなる場合もある。
図８は、目立てをすることの効果を例示するための模式図である。尚、図８（ａ）は目立てをした薄刃砥石でアレイ加工を行った場合の溝部部分を例示するための模式断面図であり、図８（ｂ）はその際の加工負荷を例示するための模式グラフ図である。

図８（ｂ）に示すように、目立てを行い目詰まりを解消しつつアレイ加工を行えば切れ味を保つことができるので加工負荷を低く維持することができる。そのため、アレイ加工中に薄刃砥石１０が破損することを抑制することができ、また図８（ａ）に示すように超音波振動子３の破損も抑制することができる。また、加工される溝が傾斜することや、形状精度が悪化したりして加工精度が悪くなることも抑制することができる。

この場合、目詰まりを起こすたびに、あるいは所定の頻度で目立てを行いアレイ加工を行うようにすることもできるが、目詰まりに対する判断がばらついたり目立て作業のためにアレイ加工を中断する必要が生じる。
これに対し本実施の形態によれば、アレイ加工を２回に分けることで１回のアレイ加工における切り込み寸法を短くすることができる。そのため、第１の溝部４ａに硬度の高いフィラーが添加された高分子材料が充填されていない場合であっても、目立て作業による中断の回数を低減させることができるので生産性を向上させることができる。
また、第１の溝部４ａに硬度の高いフィラーが添加された高分子材料が充填されている場合においては、音響整合層５に第２の溝部４ｂを形成させることで薄刃砥石に目詰まりが発生したとしても硬度の高いフィラーにより目立てを行うことができる。すなわち、薄刃砥石が第１の溝部４ａに達した時点から硬度の高いフィラーによる目立てが行われ、隣接する位置の第２の溝部４ｂを形成させる際には薄刃砥石の目詰まりが解消された状態とすることができる。そのため、切断数（超音波振動子３の個数）が多く切り込み寸法が長い場合においても第２のアレイ加工をしながら目立てを行うことができる。その結果、アレイ加工中に薄刃砥石１０が破損することを抑制することができ、超音波振動子３の破損も抑制することができる。また、加工される溝が傾斜することや、形状精度が悪化したりして加工精度が悪くなることも抑制することができる。その上、目立て作業のためにアレイ加工を中断する必要がなく生産性を大幅に向上させることができる。

次に、音響整合層５に対向させるようにして音響レンズ６を接合する（ステップＳ９）。 すなわち、音響整合層５の超音波振動子ブロックが接合された主面と対向する側の主面に音響レンズ６を接合する。例えば、エポキシ接着剤などを用いて接合させることができる。

以上説明したように、本実施の形態によればアレイ加工を２回に分けることができるので１回のアレイ加工における切り込み寸法を短くすることができる。また、切断数（超音波振動子３の個数）が多く切り込み寸法が長い場合においても第２のアレイ加工をしながら薄刃砥石の目立てを行うことができる。そのため、アレイ加工中に薄刃砥石１０が破損することを抑制することができ、超音波振動子３の破損も抑制することができる。また、加工される溝が傾斜することや形状精度の悪化を抑制することができるので、加工精度の高い超音波振動子３を得ることができる。その上、目立て作業のためにアレイ加工を中断する必要もない。その結果、歩留まりを向上させることができるとともに生産性を大幅に向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る超音波検査装置について例示をする。
図９は、本発明の実施の形態に係る超音波検査装置について例示をするためのブロック図である。
尚、説明の便宜上、超音波検査装置の一例として本実施の形態に係る超音波探触子１を備えた超音波診断装置を例にとり説明をする。
図９に示すように、超音波診断装置（超音波検査装置）３０は、本実施の形態に係る超音波探触子１、送受信手段３１、信号処理部３２、デジタルスキャンコンバータ３３、画像処理部３４、表示部３５を備えている。

送受信手段３１は、送信部と受信部とを備え超音波探触子１に駆動信号電圧（電気信号）を供給して超音波を発生させるとともに、超音波探触子１からの電気信号（エコー信号）を受信する。すなわち、送受信手段３１は、超音波探触子１に検査対象に対する超音波の送受信を実行させる。

信号処理部３２は、Ｂモード処理回路、ドップラー処理回路またはカラーモード処理回路を備えている。送受信手段３１から出力されたデータはいずれかの処理回路にて所定の処理を施される。例えば、Ｂモード処理回路においてはエコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。また、ドップラー処理回路においてはドップラー偏移周波数成分を取り出し、さらにＦＦＴ処理等を施して血流情報を有するデータを生成する。また、カラーモード処理回路においては動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。尚、血流情報には、速度、分散、パワー等の情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。

デジタルスキャンコンバータ（Digital Scan Converter）３３は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。例えば、Ｂモード処理回路から出力されたデータに対してスキャンコンバージョン処理が施されると、被検体の組織形状を２次元情報として表す断層像データが生成される。また、デジタルスキャンコンバータ３３は、断層像データをリサンプリング処理することで、ボクセルデータを生成することもできる。

画像処理部３４は各種の画像処理を行う。例えば、ボクセルデータに対してボリュームレンダリング処理やＭＰＲ処理などを行って３次元画像データやＭＰＲ画像データ（任意断面の画像データ）などを生成する。

以上のように、信号処理部３２、デジタルスキャンコンバータ３３、画像処理部３４などからなる画像生成手段は、送受信手段３１が受信した検査対象からの反射波に基づいて超音波画像を生成する。

表示部３５は液晶表示装置などからなり、断層像や３次元画像などを表示する。その他、ジョイスティックなどのポインティングデバイス、スイッチまたはＴＣＳ（Touch Command Screen）などの図示しない操作部を備えるようにして、図示しない操作部から超音波の送受信条件などに関する各種の設定を操作者が入力できるようにすることもできる。

本実施の形態に係る超音波診断装置（超音波検査装置）３０は、連結部９が設けられた超音波探触子１を備えているので外部応力や衝撃などが加えられても安定した診断をすることができる。また、加工精度の高い超音波振動子３を備えているので、高品位の画像データを得ることができる。

以上、本発明の実施の形態に係る超音波検査装置の一例として超音波診断装置を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、検査対象物の内部構造、欠陥状態や接合部分の状態を超音波を用いて非破壊検査する超音波検査装置などであってもよい。尚、このような超音波検査装置において本実施の形態に係る超音波探触子１以外の部分は、既知の各超音波検査装置に関する技術を適用することができるのでその説明は省略する。
また、説明の便宜上、１次元超音波探触子を例にとって説明したが、超音波振動子がマトリックス状に並置された２次元超音波探触子などの多次元超音波探触子、その製造方法、それを備えた超音波検査装置についても適用することができる。

以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、超音波探触子１、超音波診断装置（超音波検査装置）３０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

本発明の実施の形態に係る超音波探触子の溝部部分を例示するための模式断面図である。 比較例に係る超音波探触子の溝部部分を例示するための模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る超音波探触子の要部を例示するための模式斜視図である。 本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について例示をするためのフローチャートである。 超音波探触子の製造方法について例示をするための要部工程断面図である。 アレイ加工の様子を例示するための模式斜視図である。 薄刃砥石の目詰まりの影響を例示するための模式図である。 目立てをすることの効果を例示するための模式図である。 本発明の実施の形態に係る超音波検査装置について例示をするためのブロック図である。

符号の説明

１ 超音波探触子、２ 負荷部、３ 超音波振動子、４ 溝部、４ａ 第１の溝部、４ｂ 第２の溝部、５ 音響整合層、６ 音響レンズ、７ａ 電極、７ｂ 電極、８ａ 配線基板、８ｂ 配線基板、９ 連結部、１０ 薄刃砥石、１１ 高分子材料、３０ 超音波診断装置、３１ 送受信手段、３２ 信号処理部、３３、画像処理部３４ デジタルスキャンコンバータ、３５ 表示部

Claims (7)

1. 超音波を吸収する負荷部と、
   前記負荷部の一方の主面側に設けられ、間隔をあけて並置された複数の超音波振動子と、
   前記超音波振動子同士の間の前記負荷部の近傍に設けられ、前記超音波振動子同士を連結する連結部と、
   を備え、
   前記連結部は、前記超音波振動子の硬度よりも高い硬度のフィラーを含有してなること、を特徴とする超音波探触子。
2. 前記フィラーは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｂ_４Ｃ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ダイヤモンド、ｃＢＮからなる群より選ばれた少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
3. 超音波振動子ブロックの第１の主面に第１の電極を、前記第１の主面に対向する第２の主面に第２の電極を形成し、
   前記第１の主面側に前記第１の電極を覆うように音響整合層を接合し、
   前記第１の電極に第１の配線基板を、前記第２の電極に第２の配線基板を接続し、
   前記第２の主面側から間隔をあけて積層方向に切り込むことで第１の溝部を形成し、
   前記第２の主面側に前記第２の電極を覆うように負荷部を接合し、
   前記音響整合層側から前記第１の溝部に重ねるように第２の溝部を形成することで超音波振動子を形成し、
   前記音響整合層の前記超音波振動子ブロックが接合された主面と対向する側の主面に音響レンズを接合すること、
   を特徴とする超音波探触子の製造方法。
4. 前記第１の溝部にフィラーが添加された高分子材料を充填すること、を特徴とする請求項３記載の超音波探触子の製造方法。
5. 前記フィラーの硬度は、前記超音波振動子の硬度よりも高いことを特徴とする請求項４記載の超音波探触子の製造方法。
6. 前記フィラーは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｂ_４Ｃ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ダイヤモンド、ｃＢＮからなる群より選ばれた少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項４または５に記載の超音波探触子の製造方法。
7. 請求項１または２に記載の超音波探触子と、
   検査対象に対する超音波の送受信を前記超音波探触子に実行させる送受信手段と、
   前記超音波探蝕子が受信した前記検査対象からの反射波に基づいて超音波画像を生成する画像生成手段と、
   を備えたことを特徴とする超音波検査装置。

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