超聲波探頭的制作方法

超聲波探頭的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種超聲波探頭，其不僅能夠利用壓電體的分割抑制寬度振動的干擾，并且能夠高可靠性地對超聲波束進行開口控制。超聲波探頭具有層積體，該層積體具有：在第一方向上具有規定厚度的壓電體、在第一方向上隔著壓電體彼此相對的第一電極及第二電極、與第二電極電連接且設置在第二電極的與壓電體相反一側的中間層、隔著中間層與第二電極相對且在與第一方向正交的第二方向上延伸的第三電極。第一電極和第二電極分別在第二方向上隔著規定間隔排列有多個。層積體在與第一方向和第二方向分別正交的第三方向上排列有多個。在層積體上形成有第一溝槽，該第一溝槽貫通第一電極、壓電體及第二電極形成至中間層的一部分且在第二方向上延伸。
【專利說明】超聲波探頭

【技術領域】
[0001]本發明涉及用于超聲波圖像診斷裝置的超聲波探頭，該超聲波圖像診斷裝置對生物體內輻射超聲波，并利用從各生物體內組織反射的超聲波將生物體內的組織信息圖像化。

【背景技術】
[0002]超聲波圖像診斷是對生物體內輻射超聲波，并利用從各生物體內組織反射的超聲波將生物體內的組織信息圖像化的圖像診斷方法。超聲波探頭內的壓電體具有利用被施加的電信號產生超聲波，并且接收從生物體內組織反射的超聲波并將其轉換為電信號的作用。
[0003]圖39是表示專利文獻I所示的1.超聲波換能器陣列中的壓電體的相互電連接的立體圖。在圖39所示的方式的超聲波換能器中，除了能夠對沿用X軸表示的陣列方向被分割的各壓電體進行電子掃描外，還能夠通過形成溝槽108，110進行用Y軸表示的短軸方向的開口控制。
[0004]需要說明的是，對于上述壓電體，為了防止壓電元件的陣列方向即寬度方向的振動引起的干擾，有時在寬度方向上進行輔助切割(夕' 4 ”。所謂“進行輔助切割”，是指通過設置貫通壓電元件的一部分或整體的溝槽而分割該壓電元件。通常，超聲波探頭內的壓電體利用相當于其厚度T的厚度縱向振動。然而，如果壓電體的寬度W相對厚度T為規定值以上，則厚度縱向振動與依賴于寬度W的寬度振動發生干擾，有時不能得到目標的厚度縱向振動。另一方面，如果壓電體的寬度W相對厚度T低于規定值，則壓電體變得過細，復雜的振動模式相互干擾，有時不能得到目標的厚度縱向振動。因此，壓電體的厚度T與寬度W之比w/τ存在優選值。因此，在壓電體的w/τ比大于上述優選值的情況下，通常“進行輔助切割”而設置貫通該壓電體的一部分或整體的溝槽。
[0005]專利文獻1:美國專利第5617865號說明書
[0006]在以上說明的為了防止干擾而進行的輔助切割以分離壓電體為目的，但如果分離至與壓電體對應的電極，則不能對與鄰接的壓電體對應的各電極施加同一電壓，從而不能進行超聲波束的開口控制。為了使超聲波束的開口控制成為可能，需要將各電極電連接的配線，然而因電極的配置等而配線結構變得復雜。這樣，作為能夠進行超聲波束的開口控制的超聲波探頭，優選不僅確保導通與鄰接的壓電體對應的電極而且分離了壓電體的結構。通常，在ID陣列超聲波探頭中沿陣列方向排列有數百個壓電體，但在1.25D?1.75D陣列超聲波探頭中還沿短軸方向需要排列數個至數十個左右的壓電體，壓電體的總數有時會達到數千個。因此，在1.25D?1.75D陣列超聲波探頭中，將各電極電連接的配線結構變得更復雜。


【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種不僅能夠利用壓電體的分割抑制寬度振動的干擾，并且能夠高可靠性地對超聲波束進行開口控制的超聲波探頭。
[0008]本發明的一方式提供一種超聲波探頭,其具有層積體,該層積體具有:在第一方向上具有規定厚度的壓電體、在所述第一方向上隔著所述壓電體彼此相對的第一電極及第二電極、與所述第二電極電連接且設置在所述第二電極的與所述壓電體相反一側的中間層、隔著所述中間層與所述第二電極相對并且在與所述第一方向正交的第二方向上延伸的第三電極，所述第一電極及所述第二電極分別在所述第二方向上隔著規定間隔排列有多個，所述層積體在與所述第一方向及所述第二方向分別正交的第三方向上排列有多個，在所述層積體上形成有第一溝槽，該第一溝槽貫通所述第一電極、所述壓電體及所述第二電極形成至所述中間層的一部分且在所述第二方向上延伸。
[0009]根據本發明的超聲波探頭，在沿第二方向隔著規定間隔排列的多個壓電體與控制壓電體的驅動數(開口)的第三電極之間設置中間層，構成沿第二方向延伸的第一溝槽貫通至中間層的一部分的輔助切割結構，由此，能夠不受超聲波探頭制作時的加工精度及部件差異的影響而高可靠性地實現多個壓電體與第三電極之間的電連接。根據該結構，能夠利用沿第二方向延伸的第三電極，第二方向上排列的多個壓電體的開口控制成為可能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是表示本發明第一實施方式的超聲波探頭的立體圖；
[0011]圖2是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷由復合壓電結構構成的第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖；
[0012]圖3是表示“壓電相寬度Wp〈〈第二電極寬度We”時的復合壓電結構的示意圖；
[0013]圖4是表示“壓電相寬度Wp >第二電極寬度We”時的復合壓電結構的示意圖；
[0014]圖5是沿第二方向(短軸方向)排列的多個中間層的間隔在第一方向(厚度方向)上不同的用第三電極11-1切斷的超聲波探頭的剖面圖；
[0015]圖6是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖；
[0016]圖7是沿第三方向(陣列方向)在圖6所示的壓電體3-1的位置切斷第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖；
[0017]圖8是沿第三方向(陣列方向)在第二方向(短軸方向)的壓電體3-1的位置切斷第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖；
[0018]圖9是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖；
[0019]圖10是表示具有橫跨多個第二電極形成的部分的中間層的立體圖；
[0020]圖11是在具有橫跨多個第二電極形成的部分的中間層上層積有壓電體時的層積體的示意圖；
[0021]圖12是表示具有橫跨多個第二電極形成的部分的中間層結構例的示意圖；
[0022]圖13是表示具有橫跨多個第二電極形成的部分的中間層結構例的示意圖；
[0023]圖14是表示雙面FPC的結構例的立體圖；
[0024]圖15是表不在第二方向(短軸方向)上將壓電體3 —分為五的第一實施方式超聲波探頭的任意一個通道(f Y >彳、> )中的發送電路結構例的示意圖；
[0025]圖16是在第一方向上從壓電體側所觀察到的雙面FPC的俯視圖；
[0026]圖17是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷以連接信號線與第三電極11-1的方式進行切換時的超聲波探頭I的剖面圖；
[0027]圖18是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-1的位置切斷超聲波探頭I的剖面圖；
[0028]圖19是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-2切斷以連接信號線與第三電極11-2的方式進行切換時的超聲波探頭I的剖面圖；
[0029]圖20是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-3的位置切斷超聲波探頭I的剖面圖；
[0030]圖21是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-3切斷以連接信號線與第三電極11-3的方式進行切換時的超聲波探頭I的剖面圖；
[0031]圖22是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-2的位置切斷超聲波探頭I的剖面圖；
[0032]圖23是表示本發明第二實施方式的超聲波探頭的立體圖；
[0033]圖24是在第一方向上從壓電體側所觀察到的單面FPC的俯視圖；
[0034]圖25是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷以連接信號線與第三電極11-1的方式進行切換時的超聲波探頭111的剖面圖；
[0035]圖26是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-1的位置切斷超聲波探頭111的剖面圖；
[0036]圖27是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-2切斷以連接信號線與第三電極11-2的方式進行切換時的超聲波探頭111的剖面圖；
[0037]圖28是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-3的位置切斷超聲波探頭111的剖面圖；
[0038]圖29是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-3切斷以連接信號線與第三電極11-3的方式進行切換時的超聲波探頭111的剖面圖；
[0039]圖30是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-2的位置切斷超聲波探頭111的剖面圖；
[0040]圖31是表示本發明第三實施方式的超聲波探頭的立體圖；
[0041]圖32是在第一方向上從壓電體側所觀察到的中間層及單面FPC的俯視圖；
[0042]圖33是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷以連接信號線與第三電極11-1的方式進行切換時的超聲波探頭121的剖面圖；
[0043]圖34是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-1的位置切斷超聲波探頭121的剖面圖；
[0044]圖35是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-2切斷以連接信號線與第三電極11-2的方式進行切換時的超聲波探頭121的剖面圖；
[0045]圖36是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-3的位置切斷超聲波探頭121的剖面圖；
[0046]圖37是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-3切斷以連接信號線與第三電極11-3的方式進行切換時的超聲波探頭121的剖面圖；
[0047]圖38是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-2的位置切斷超聲波探頭121的剖面圖；
[0048]圖39表示專利文獻I所示的三維超聲波換能器陣列中壓電體的相互電連接的立體圖。
[0049]符號說明
[0050]1，111，121超聲波探頭；2，112，122層積體；3壓電體；4第二電極(信號電極)；5第一電極(接地電極)；6接地層；7中間層；8雙面FPC;9絕緣層；10第四電極；11第三電極；12導電部；13單面FPC;14第一溝槽；15第二溝槽；16第三溝槽；19絕緣層；29絕緣層；31壓電相；32樹脂相；33導體層；34絕緣體層；35導電層；61發送電路；62開關電路；63?64開關；1101?1103信號線；1104接地線。

【具體實施方式】
[0051]下面，參照附圖對本發明的超聲波探頭的實施方式進行詳細說明。需要說明的是，在以下的說明中，為了區別構成結構部件的各部件而對該結構部件標注了符號。
[0052](第一實施方式)
[0053]圖1是表示本發明第一實施方式的超聲波探頭的立體圖。圖1所示的超聲波探頭I與生物體等受檢體接觸而使用，超聲波探頭I是通過對超聲波探頭I內的壓電體3施加電信號而向受檢體照射超聲波，并且在壓電體3將來自受檢體內的反射超聲波轉換為電信號的換能器。如圖1所示，超聲波探頭I具有:壓電體3、第二電極4、第一電極5、接地層6、中間層7、雙面FPC8、第三電極11、第一溝槽14、第二溝槽15、第三溝槽16、背面部件(未圖示)、多個整合層(未圖示)及透鏡(未圖示)。
[0054]如果向在超聲波探頭I內的壓電體3的第一方向(厚度方向)上相對設置的第一電極(接地電極)5與第二電極(信號電極)4之間施加超聲波診斷裝置或超聲波探頭I內的發送電路(未圖示)所生成的電壓，則壓電體3產生超聲波。壓電體3將來自受檢體內的反射超聲波轉換為電信號，由壓電體3轉換的電信號經由第一電極5及第二電極4向超聲波診斷裝置或超聲波探頭I內的接收電路(未圖示)發送，進行超聲波診斷所需要的處理。
[0055]第一電極5及第二電極4通過將金或銀等金屬材料沉積、鍍覆、濺射或燒接而形成，第一電極5及第二電極4在第一方向(厚度方向)上隔著壓電體3彼此相對而形成。第一電極5及第二電極4在第二方向(短軸方向)上隔著規定間隔排列有多個。
[0056]壓電體3是具有向表面一施加應力就在該表面上感應電荷(應力被轉換為電信號)的正壓電效應以及一施加電場就產生變形(電信號被轉換為應力)的逆壓電效應的材料，作為壓電體3的材料，有以下壓電材料。
[0057].鋯鈦酸鉛類及鈦酸鉛類壓電陶瓷
[0058].具有非常高的相對介電常數的弛豫型鐵電體
[0059].鋇基、鈮基及鉍基等非鉛的壓電陶瓷及壓電單晶
[0060].鈮鋅酸鉛與鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛與鈦酸鉛或鈮銦酸鉛與鈮鎂酸鉛和鈦酸鉛等固溶體單晶
[0061].聚偏二氟乙烯(PVDF)等壓電高分子膜
[0062]需要說明的是，如圖2所示，壓電體3的結構可以是壓電相31與樹脂相32在第二方向(短軸方向)上鄰接有多個的復合壓電結構。圖2為沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷由復合壓電結構構成的超聲波探頭I的剖面圖。壓電相31使用與壓電體3相同的材料，而且，樹脂相32可以使用酚醛樹脂、環氧樹脂或聚氨酯樹脂等絕緣材料。第一電極5及第二電極4在第二方向上隔著規定的間隔，在第一方向上隔著壓電體3而相對。通常，第二電極4的寬度We為所產生的超聲波波長的數倍至十數倍。另一方面，壓電相31的寬度Wp為超聲波波長左右。即，因為通常“We?Wp”，所以如圖3所示，與一個壓電相31連接的第二電極4不是一個以上。此時，只有被第一電極5及第二電極4夾著的壓電體3進行厚度縱向振動(壓電相31與樹脂相32成為一體而進行厚度縱向振動)。
[0063]但是，如圖4所示，在使壓電相31的寬度Wp比超聲波波長足夠加寬的情況(Wp >We)下，一個壓電相31與兩個以上的第二電極4及第一電極5連接。在該情況下，例如，如果只對圖4所示的第二電極4-2施加電信號，則從壓電相31-1和壓電相31-2的與第二電極4-2相對的部分產生超聲波。此時，因為壓電相31-1及壓電相31-2振動，所以有可能在與之相對的第二電極4-1與第一電極5-1之間以及第二電極4-3與第一電極5-3之間存在電信號所產生的“串擾”。因為串擾成為噪聲源，所以必須減少。因此，在將壓電體3構成為在第二方向上使壓電相31與樹脂相32鄰接的復合壓電結構的情況下，如圖2或圖3所示，需要使第二方向的壓電相31的寬度窄于第二電極4及第一電極5的寬度。
[0064]此外，壓電體3也可以是壓電相31與內部電極在第一方向(厚度方向)上交替層積有多個的結構(未圖示)。內部電極可以使用鎳或銀-鈀等金屬材料。
[0065]圖1所示的中間層7設置在第二電極4的與壓電體3相反一側，與信號電極即第二電極4導通。在第三方向(陣列方向)上延伸的第二溝槽15貫通第一電極5、壓電體3、第二電極4及中間層7，中間層7以規定的間隔排列有多個。
[0066]另外，如圖5所示，在第二方向(短軸方向)上隔著規定間隔排列的多個中間層7彼此的間隔可以為由于第一方向(厚度方向)的位置不同而有所不同的結構。在圖5所示的例子中，雖然接近壓電體3 —側的中間層7彼此的間隔較寬，但隨著接近雙面FPC8側，中間層7彼此的間隔縮窄。需要說明的是，也可以為圖5所示的形狀以外的其他方式。
[0067]中間層7使用使碳、銀填料或銅填料等導電性填料向樹脂分散的復合材料，或者銅、鎢或碳化鎢等導電材料。
[0068]作為樹脂，使用酚醛樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、硅樹脂、聚氨酯樹脂等熱塑性塑料，聚氯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹月旨、ABS樹脂、丙烯腈-苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂等熱塑性通用塑料，尼龍6樹脂、尼龍66樹月旨、聚縮醛樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、改性聚苯醚樹脂，聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、超高分子量聚乙烯樹脂等熱塑性工程塑料，PEEK樹脂、聚亞苯硫醚樹脂、聚砜樹脂、聚醚砜樹脂、聚芳酯樹脂，聚酰胺-酰亞胺樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、液晶聚合物、聚四氟乙烯樹脂、聚三氟氯乙烯樹脂或聚偏二氟乙烯樹脂等熱塑性超級工程塑料等。
[0069]作為導電性填料，使用碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管或石墨烯等碳基填料，銀粒子、銅粒子、鎳粒子、鋁纖維、不銹鋼纖維或包銀玻璃珠等金屬類填料，氧化錫(銻摻雜)、氧化鋅(鋁摻雜)或氧化銦(錫摻雜)等金屬氧化物類填料，或者聚苯胺粒子或聚吡咯粒子等導電性高分子類填料等。
[0070]已知在中間層7的聲阻抗低于壓電體3的聲阻抗的情況下，壓電體3的厚度共振頻率成為1/2波長共振模式。而且，已知在中間層7的聲阻抗為壓電體3的聲阻抗以上的情況下，壓電體3的厚度共振頻率成為1/4波長共振模式。因此，在超聲波探頭I所產生的超聲波頻率已確定的情況下，需要根據中間層7的聲阻抗變更壓電體3的厚度。需要說明的是，聲阻抗由材料的密度與縱波音速的乘積來表示。
[0071]另外，中間層7不必整體都具有導電性。即如圖6及圖7所示，中間層7例如可以為以覆蓋聚碳酸酯或聚丙烯等絕緣性樹脂的周圍的方式形成鍍金等導電層35的結構。圖6是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖，圖7是沿第三方向(陣列方向)在圖6所示的壓電體3-1的位置切斷第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖。根據圖6及圖7所示的結構，在對第三電極11-1施加電壓的情況下，經由導電部12-1、第四電極10-1及導電層35導通至第二電極4-1，所以能夠共同驅動壓電體
3-1L及壓電體3-1R。在對第三電極11-2及第三電極11_3施加電壓的情況下也是一樣的。
[0072]作為中間層7的結構，可以為多個導體層33與絕緣體層34在第三方向(陣列方向)上鄰接的復合結構。圖8是沿第三方向(陣列方向)在第二方向(短軸方向)的壓電體3-1的位置切斷第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖。在圖8所示的結構中，在第三方向上隔著第一溝槽14鄰接的壓電體3所相對的區域分別配置三層導體層33。在與壓電體3相對的區域至少配置一層導體層33的結構中，在對第三電極11-1施加電壓的情況下，經由導電部12-1、第四電極10-1及導體層33導通至第二電極4-1L及第二電極4-1R，所以能夠共同驅動壓電體3-1L及壓電體3-1R。在對第三電極11-2及第三電極11_3施加電壓的情況下也是一樣的。
[0073]作為中間層7的結構，也可以為多個導體層33與絕緣體層34在第二方向(短軸方向)上交替排列的層積結構。圖9是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷第一實施方式的超聲波探頭的剖面圖。在圖9所示的結構中，在與沿第二方向鄰接的第二電極4間的區域相對的各區域，配置有絕緣體層34的至少一部分。在該結構中，在對第三電極11-1施加電壓的情況下，經由導電部12-1及導電部12-5、第四電極10-1及第四電極10_5以及與第四電極10-1及10-5電連接的導體層33導通至第二電極4-1及第二電極4_5。另一方面，第四電極10-1及第四電極10-5由于絕緣體層34而未與第二電極4-2、第二電極
4-3及第二電極4-4導通。因此，在對第三電極11-1施加電壓的情況下，只有壓電體3-1及壓電體3-5被驅動。在對第三電極11-2及第三電極11-3施加電壓的情況下也是一樣的。
[0074]如圖10所示，中間層7也可以為具有橫跨多個第二電極形成的部分的結構。為了簡單地進行說明，假設中間層7由上述導電材料形成。圖10所示的中間層7具有:在第二方向(短軸方向)上被分割的部分(分割部分)7-S、沿第二方向連續的部分(連續部分)7-B。圖11表示在圖10所示的中間層7上層積壓電體3等的層積體。如果沒有第三溝槽16，則所有的第二電極4通過中間層7的連續部分7-B處于被電連接的狀態，所以在對第三電極11(圖11中未圖示)施加電壓的情況下，不能選擇驅動的壓電體3。然而，即使具有中間層7的連續部分7-B，如果形成第三溝槽16，則也使中間層7的分割部分7-S與連續部分7-B電分割。這樣，如圖10所示，即使中間層7具有橫跨多個第二電極4連續形成的連續部分7-B，在制造超聲波探頭I時，也能夠在第二方向或第三方向上分別分割中間層7。因此，通過控制施加電壓的第三電極11，也能夠選擇驅動的壓電體3。
[0075]如圖12所示，中間層7也可以為在第二方向上具有一部分連接部且向第一方向(厚度方向)的連接部小于中間層7-S的結構。例如，在第三方向(陣列方向)的中間層7-B的寬度窄于圖11所示的第三溝槽16的情況下，在形成第三溝槽16時中間層7-B也被切除。因此，能夠在第二方向或第三方向上分別分割中間層7。而且，如圖13所示，中間層7的具有連接部的部分在第二方向上不必全部連接，只有一部分連接的結構也是一樣的。另夕卜，只要能夠在制造超聲波探頭I時在第二方向或第三方向上分別分割中間層7，也可以為除上述結構以外的其他結構。
[0076]如圖14所示，本實施方式的超聲波探頭I使用雙面FPC8。雙面FPC8包括第三電極11、第四電極10、導電部12及絕緣層9。第四電極10在第二方向(短軸方向)上隔著規定間隔排列有多個。
[0077]圖1所示的超聲波探頭I為每個通道三個第三電極11 (第三電極11-1、第三電極11-2、第三電極11-3)在第二方向上延伸的結構。第三電極11-1?11-3每隔通道間距排列在第三方向(陣列方向)上，第三電極11-1?11-3為相互未電連接的結構。第三電極11與第四電極10隔著絕緣層9相對，第三電極11與第四電極10有選擇地經由導電部12電連接。
[0078]在圖14所示的例子中，第三電極11-1通過導電部12-1及導電部12_5與第四電極10-1及第四電極10-5電連接，但第三電極ll-ι未與第四電極10-2?10_4電連接。第三電極11-2通過導電部12-3與第四電極10-3電連接，但第三電極11-2未與第四電極
10-1?10-2、10-4?10-5電連接。第三電極11-3通過導電部12-3及導電部12-4與第四電極10-2及第四電極10-4電連接，但第三電極11-3未與第四電極10-1、10-3、10-5電連接。
[0079]作為雙面FPC8，通常在市場上銷售有預先層積了第三電極11、絕緣層9及第四電極10的部件，所以使用該部件是最簡便的。但也可以作為第三電極11及第四電極10的材料使用銅箔薄膜，并且絕緣層9使用聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜等而構成與雙面FPC8相同的結構。
[0080]層積有第三電極11、絕緣層9及第四電極10的部件的雙面FPC8通過在必要的位置利用鉆孔工具等開孔并在孔的周圍進行鍍金等的通孔，或者在開孔了的部分填充導電材料的稱為填充孔的結構，來實現導電部12。通過導電部12能夠有選擇地導通第三電極11和第四電極10。
[0081]圖1表示在第二方向(短軸方向)上設置有四個貫通第一電極5、壓電體3、第二電極4及中間層7的第二溝槽15并且每個第二溝槽15被一分為五的結構。例如，在使用圖6及圖7、圖8所示的中間層7的情況下，第二溝槽15為貫通第一電極5、壓電體3、第二電極4及中間層7的結構。除了該結構以外，例如在使用圖2所示的壓電體3的情況下，第二溝槽15也可以為貫通中間層7的結構。而且，在使用圖9所示的中間層7的情況下，第二溝槽15也可以為只貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4的結構。第二溝槽15通常使用切割機進行機械加工來形成，但也可以利用激光等形成。在已形成的第二溝槽15中填充環氧樹脂或硅樹脂等絕緣材料。
[0082]接地層6與第一電極5電連接，并在第二方向(短軸方向)上延伸。接地層6與發送電路或接收電路的接地線(未圖示)電連接。作為接地層6的材料，可以使用銅箔等導電材料或層積了銅箔和聚酰亞胺薄膜等的單面FPC材料。
[0083]第三溝槽16是用來在第三方向(陣列方向)上每隔通道間隔形成層積體2的溝槽。第三溝槽16通常使用切割機進行機械加工來形成，但也可以利用激光來形成。在已形成的第三溝槽16中填充環氧樹脂或硅樹脂等絕緣材料。
[0084]第一溝槽14在第一方向(厚度方向)上貫通至構成層積體2的第一電極5、壓電體3、第二電極4、中間層7的一部分，并在第二方向(短軸方向)上延伸。第一溝槽14通常使用切割機進行機械加工來形成，但也可以利用激光來形成。在已形成的第一溝槽14中填充環氧樹脂或硅樹脂等絕緣材料。
[0085]例如，如果將第三方向的壓電體3的寬度設為0.18mm，將第一方向的壓電體3的厚度設為0.15mm，則壓電體3的W/Τ = 0.18/0.15 = 1.2。如果利用刀片寬度為0.02mm的切割機，在第三方向的壓電體3的中央只形成一個第一溝槽14，則第三方向的一個壓電體3的寬度成為(0.18-0.02)/2 = 0.08mm。因為第一方向的壓電體3的厚度不改變，為0.15mm,所以壓電體3的W/Τ = 0.53。這樣，能夠滿足通常的W/Τ = 0.4?0.6。
[0086]另外，第一溝槽14被設定并加工為貫通至中間層7的一部分，但如果中間層7的厚度較薄，則有可能切斷與中間層7電連接的第四電極10。超聲波探頭I的制造方法將在后面進行敘述，但中間層7的厚度優選為0.0lmm以上。
[0087]也可以在絕緣層9的與第三電極11相反一側設置背面部件(未圖示)。背面部件作為使層積體2的形狀保持或者成型為凸狀時的基體材料加以使用。而且，由壓電體3產生的超聲波不僅向生物體側傳播，而且還向背面部件側傳播。向背面部件側傳播并由背面部件與外部的邊界反射的超聲波由壓電體3接收，但不能識別出該超聲波和從生物體反射的超聲波。因此，作為背面部件，通常使用具有盡量使向背面部件側傳播的超聲波衰減，即使有反射的超聲波也不會對來自生物體的反射信號產生影響的功能的材料。作為背面部件的材料，可以使用鐵氧體橡膠、聚氨酯樹脂或環氧樹脂等。此外，也可以使用在這些材料中混合了鐵或鎢等金屬粉末填料、氧化鋁等金屬氧化物填料或者微球(K々口一 > )等的復合材料。另外，也可以使用與中間層7相同的材料。
[0088]也可以在第一電極5的與壓電體3相反一側設置整合層(未圖示)。整合層為了整合壓電體3與生物體的聲阻抗而使用。通常，將多個整合層層積為聲阻抗從壓電體3向生物體逐漸降低。在圖1所示的例子中，雖然構成為隔著規定間隔排列有多個第一電極5并在其上表面設置有沿第二方向(短軸方向)延伸的接地層6的結構，但也可以將具有導電性的整合層與第一電極5電連接，并且在整合層的與第一電極5相反一側設置接地層6。此外，也可以構成為在該接地層6上層積有多個整合層的結構。作為整合層的材料，可以使用在易切削性陶瓷等陶瓷類、硅、石墨類、環氧樹脂或酚醛樹脂等中混合了金屬或金屬氧化物填料等填料的復合材料，聚碳酸酯、聚苯乙烯或聚酰亞胺等塑料，或者聚氨酯橡膠、丁腈橡膠(NBR)或氯丁橡膠等橡膠類材料等。
[0089]為了使由壓電體3產生的超聲波會聚于生物體內而使用透鏡(未圖示)。透鏡根據其材料的縱波音速而形成為凸狀或凹面狀。通常，考慮到與生物體的緊密接觸性，使用縱波音速快于水(生物體)的硅樹脂等，在壓電體3的相反側的整合層側形成凸狀透鏡。需要說明的是，也可以不使用透鏡，通過使超聲波探頭I在第二方向(短軸方向)上成型為凹面形狀而構成為在生物體內會聚超聲波的結構。
[0090](第一實施方式的超聲波探頭I的制造方法)
[0091]下面，說明圖1所示的超聲波探頭I的制造方法的一例。如圖14所示，雙面FPC8具有:第三電極11、第四電極10、絕緣層9及導電部12。第四電極10預先在第二方向上隔著規定間隔被一分為五。第三電極11構成為對圖1所示的一個層積體2設置三個并在第二方向(短軸方向)上延伸的結構。如圖10所示，中間層7預先加工成將長方體的中間層的一部分在第二方向(短軸方向)上一分為五的形狀。在壓電體3上預先形成在第一方向(厚度方向)上相對的第一電極5和第二電極4。
[0092](I)首先，通過蠟等將背面部件固定在固定臺上。
[0093](2)接著，在背面部件上依次層積雙面FPC8、中間層7、壓電體3。在雙面FPC8上層積中間層7時，將第四電極10與中間層7對齊使之相對。各材料使用環氧樹脂等粘接劑進行粘接固化。
[0094](3)在粘接固化后，使用切割機，對準中間層7的被分割的位置，沿第三方向(陣列方向)形成四個貫通第一電極5、壓電體3直至第二電極4的第二溝槽15。因為中間層7預先加工成一分為五，所以第二溝槽15構成為貫通第一電極5、壓電體3、第二電極4、中間層7的結構。
[0095](4)接著，在第二溝槽15中填充環氧樹脂，并且在第一電極5上依次層積并粘接固化接地層6及多個整合層。
[0096](5)接著，使用切割機，沿第二方向(短軸方向)設置從整合層貫通至背面部件的一部分的第三溝槽16，從而形成多個層積體2，并且在各層積體2上形成從整合層貫通至中間層7的一部分的第一溝槽14。而且，雖然中間層7的一部分具有在第二方向上相連的部分，但在形成第三溝槽16時，與鄰接的層積體2電分割。
[0097](6)接著，從固定臺拆卸背面部件后，將包括形成在背面部件上的多個層積體2的構造物成型為凸狀或線性形狀，之后向第一溝槽14及第三溝槽16填充硅樹脂等。然后，使用硅基粘接劑等將透鏡粘接在整合層的上表面。
[0098](7)將第三電極11-1?11-3和接地層6分別與圖15所示的信號線1101?1103及接地線1104電連接，完成超聲波探頭I。
[0099]圖15是表不在第二方向(短軸方向)上將壓電體3 —分為五的第一實施方式超聲波探頭I的任意一個通道中發送電路結構例的示意圖。從發送電路61分支的信號線1101?1103經由由多路轉換器等構成的開關電路62或者直接與第二電極4連接。開關電路62具有開關63和開關64。在圖15所示的例子中，第二電極4-3與信號線1102連接，第二電極4-1和第二電極4-5經由信號線1101與開關63連接，第二電極4_2和第二電極
4-4經由信號線1103與開關64連接。而且，從發送電路61分支的接地線1104與第一電極5連接。
[0100]因為希望在接近超聲波探頭I的位置聚焦的情況下不需要較大的開口，所以斷開開關63及開關64。此時，發送電路61通過信號線1102只與第二電極4-3連接，超聲波只由壓電體3-3產生。希望在比上述位置更深的位置聚焦的情況下只接通開關64。此時，發送電路61通過信號線1102與第二電極4-3連接，并且接通開關64，由此發送電路61通過信號線1103也與第二電極4-2及第二電極4-4連接。其結果為，由壓電體3-2、壓電體3_3及壓電體3-4產生超聲波。此時，與只由壓電體3-3產生超聲波時相比，短軸開口擴大，能夠使超聲波束會聚在更深的位置。希望在進一步更深的位置聚焦的情況下，一同接通開關63和開關64。此時，通過接通開關63，發送電路61經由信號線1101也與第二電極4_1及第二電極4-5連接。即，由五個壓電體3-1?3-5都產生超聲波。這與只由壓電體3-3或由壓電體3-2?3-4產生超聲波的情況相比，短軸開口擴大，能夠使超聲波束會聚在更深的位置。
[0101]這樣，通過控制第二方向(短軸方向)的壓電體的短軸開口(驅動的壓電體數量及其位置)，能夠在多個生物體內深處使超聲波束會聚。而且，與ID陣列超聲波探頭相t匕，能夠進一步改善超聲波診斷圖像的縱向分辨率及橫向分辨率。需要說明的是，特別在1.25D?1.75D陣列超聲波探頭中，因為壓電體3的數量非常多，所以超聲波探頭I內置如圖15所不的由多路轉換器等構成的開關電路62。
[0102](第一實施方式的超聲波探頭I的動作)
[0103]利用圖16?圖22，說明第一實施方式的超聲波探頭I的動作。
[0104]在超聲波診斷裝置或超聲波探頭I內的發送電路(未圖示)所生成的電壓通過信號線(未圖示)及接地線(未圖示)施加于壓電體3。通過多路轉換器等開關電路(未圖示)，選擇在對壓電體3施加電壓時與信號線連接的第三電極11。
[0105]圖17是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷以連接信號線與第三電極11-1的方式進行切換時的超聲波探頭I的剖面圖。在圖17所示的狀態下，第三電極11-1通過導電部12-1及導電部12-5與第四電極10-1及第四電極10-5電連接，第四電極10_1及第四電極10-5通過電連接的中間層7-1及中間層7-5與第二電極4-1及第二電極4_5電連接。另一方面，接地線與和第一電極5電連接的接地層6電連接，在該狀態下，通過信號線被施加電壓的只有第二電極4-1及第二電極4-5，所以只由壓電體3-1及壓電體3-5產生超聲波，除此之外的壓電體3-2?3-4不產生超聲波。
[0106]圖18是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-1的位置切斷超聲波探頭I的剖面圖。在層積體2上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖18所示的結構中，將一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極5-lL，5-lR、壓電體3-lL，3-lR、第二電極4-lL，4-lR。通過了第三電極11_1的電信號通過導電部12-1與第四電極10-1及中間層7電連接，進而通過第二電極4-1L及第二電極4-1R流向壓電體3-1L及壓電體3-1R。在本實施方式中，即使第二電極4被第一溝槽14分割，通過在第二電極4與第三電極11之間具有未完全分割的中間層7,也能夠一同對壓電體3-1L及壓電體3-1R施加電壓。不限于壓電體3-1，在壓電體3-5的位置所切斷的截面的情況下也是一樣的(未圖示)。因此，如果在第三電極11-1與接地層6之間施加電壓，則由壓電體3-1L、壓電體3-1R、壓電體3-5L及壓電體3-5R產生超聲波。
[0107]圖19是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-2切斷以連接信號線與第三電極11-2的方式進行切換時的超聲波探頭I的剖面圖。在圖19所示的狀態下，第三電極11-2通過導電部12-3與第四電極10-3電連接。第四電極10-3通過電連接的中間層7-3與第二電極4-3電連接。另一方面，接地線與和第一電極5電連接的接地層6電連接，在該狀態下，通過信號線被施加電壓的只有第二電極4-3，所以只由壓電體3-3產生超聲波，除此之外的壓電體3-1?3-2、3-4?3-5不產生超聲波。
[0108]圖20是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-3的位置切斷超聲波探頭I的剖面圖。在層積體2上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖20所示的結構中，將被一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極
5-3L，5-3R、壓電體3-3L，3-3R、第二電極4-3L，4-3R。通過了第三電極11-2的電信號通過導電部12-3與第四電極10-3及中間層7電連接，進而通過第二電極4-3L及第二電極4-3R流向壓電體3-3L及壓電體3-3R。在本實施方式中，即使第二電極4被第一溝槽14分割，通過在第二電極4與第三電極11之間存在未完全分割的中間層7,也能夠一同對壓電體3-3L及壓電體3-3R施加電壓。因此，如果在第三電極11-2與接地層6之間施加電壓，則由壓電體3-3L及壓電體3-3R產生超聲波。
[0109]圖21是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-3切斷以連接信號線與第三電極11-3的方式進行切換時的超聲波探頭I的剖面圖。在圖21所示的狀態下，第三電極11-3通過導電部12-2及導電部12-4與第四電極10-2及第四電極10_4電連接。第四電極10_2及第四電極10-4通過電連接的中間層7-2及中間層7-4與第二電極4-2及第二電極4_4電連接。另一方面，接地線與和第一電極5電連接的接地層6電連接。在該狀態下，通過信號線被施加電壓的只有第二電極4-2及第二電極4-4，所以只由壓電體3-2及壓電體3-4產生超聲波，除此之外的壓電體3-1，3-3，3-5不產生超聲波。
[0110]圖22是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-2的位置切斷超聲波探頭I的剖面圖。在層積體2上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖22所示的結構中，將被一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極
5-21^，5-21?、壓電體3-21^，3-21?、第二電極4-21^，4-21?。通過了第三電極11-3的電信號通過導電部12-2與第四電極10-2及中間層7電連接，進而通過第二電極4-2L及第二電極4-2R流向壓電體3-2L及壓電體3-2R。在本實施方式中，即使第二電極4被第一溝槽14分割，通過在第二電極4與第三電極11之間存在未完全分割的中間層7,也能夠一同對壓電體3-2L及壓電體3-2R施加電壓。不限于壓電體3-2，在壓電體3-4的位置所切斷的截面的情況下也是一樣的(未圖示)。因此，如果在第三電極11-3與接地層6之間施加電壓，則由壓電體
3-2L、壓電體3-2R、壓電體3-4L及壓電體3-4R產生超聲波。
[0111]在此，說明在某任意一個通道，沿第二方向(短軸方向)如圖17所示，在第二方向(短軸方向)上從端部開始按照壓電體3-1、壓電體3-2、壓電體3-3、壓電體3-4、壓電體3_5的順序依次排列有多個的五個壓電體3-1?3-5中，將驅動的壓電體的短軸開口在以下條件I?3下改變時的超聲波強度分布。
[0112]條件1:只驅動壓電體3-3
[0113]條件2:驅動壓電體3-2?3-4
[0114]條件3:驅動所有的壓電體(壓電體3-1?3-5)
[0115]如條件I所示，在五個壓電體中只驅動中央的壓電體3-3的情況下，只在第二方向(短軸方向)的壓電體3的中央附近，超聲波強度表示較高的值，偏離中央后超聲波強度逐漸降低。而且，如條件2所示，在同時驅動壓電體3-2?3-4的情況下，超聲波強度表示高值的范圍在第二方向(短軸方向)的壓電體3的中央附近，與只驅動壓電體3-3的情況相t匕，該范圍在第二方向(短軸方向)上擴大。同樣地，如條件3所示，在同時驅動所有壓電體3-1?3-5的情況下，與條件1，2相比，超聲波強度較高的范圍最寬。這樣，通過控制短軸開口(驅動的壓電體的數量及其位置)，能夠控制超聲波束的開口。
[0116]在第一溝槽14貫通至第四電極10的情況下，盡管進行同樣的短軸開口控制，在通道中的第二方向(短軸方向)的超聲波強度分布得到了與第一溝槽14未貫通至第四電極10的情況不同的超聲波強度分布。
[0117]在只驅動壓電體3-3的情況下，在超聲波強度分布上未見較大的差異。但是，在同時驅動壓電體3-2?壓電體3-4的情況下，超聲波強度較高的范圍在第一溝槽14貫通至第四電極10的情況下變窄。此外，在同時驅動所有壓電體3-1?3-5的情況下，超聲波強度較高的范圍在第一溝槽14貫通至第四電極10的情況下變窄，在相當于壓電體3-1及壓電體3-5的位置的范圍內，超聲波強度大幅降低。
[0118]這樣，雖然認為第一溝槽14貫通至第四電極10的結構對中央的壓電體3-3沒有影響，但對除此之外的壓電體3-1?3-2、3-4?3-5不能按照意圖進行驅動。即，在第一溝槽14貫通至第四電極10的結構中，即使進行了短軸開口控制，特別在中央部以外的其他壓電體中也不能得到預計的超聲波束。但是，如果是第一實施方式所述的第一溝槽14未貫通至第四電極10的結構，則能夠產生對應于短軸開口控制的所希望的超聲波束。
[0119]如上所述，根據本實施方式，因為是具備用來分割壓電體3的第一溝槽14未貫通至第四電極10的中間層7的結構，所以能夠產生對應于短軸開口控制的所希望的超聲波束。因此，能夠提供利用壓電體3的分割抑制寬度振動的干擾，并且能夠高可靠性地對超聲波束進行開口控制的超聲波探頭I。
[0120](第二實施方式)
[0121]圖23是表示本發明第二實施方式的超聲波探頭的立體圖。第二實施方式的超聲波探頭111具有單面FPC13，該單面FPC13代替第一實施方式的超聲波探頭I所具有的雙面FPC8。除此之外，第二實施方式與第一實施方式相同，在圖23中，對與圖1相同的結構部件標注相同的符號。
[0122]單面FPC13具有:在第二方向(短軸方向)上延伸的第三電極11及絕緣層9。絕緣層9可以使用聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜等。單面FPC13與雙面FPC8同樣，在市場上有銷售預先層積了第三電極11和絕緣層9的部件，所以使用該部件是最簡便的。
[0123]在單面FPC13的第三電極11的一部分上，在第二方向(短軸方向)上設有圖23所示的絕緣層19。絕緣層19使用抗蝕劑材料或聚酰亞胺薄膜等絕緣材料。圖24表示絕緣層19的配置例。圖24所示的絕緣層19-12、絕緣層19-13及絕緣層19-14分別設置在與中間層7-2、中間層7-3及中間層7-4相對的第三電極11-1上，絕緣層19-21、絕緣層19-22、絕緣層19-24及絕緣層19-25分別設置在與中間層7_1、中間層7_2、中間層7_4及中間層7-5相對的第三電極11-2上，而且絕緣層19-31、絕緣層19-33及絕緣層19-35分別設置在與中間層7-1、中間層7-3及中間層7-5相對的第三電極11-3上。
[0124](第二實施方式的超聲波探頭111的動作)
[0125]利用圖25?圖30，說明第二實施方式的超聲波探頭111的動作。
[0126]圖25是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷以連接信號線(未圖示)與第三電極11-1的方式進行切換時的超聲波探頭111的剖面圖。在圖25所示的狀態下，第三電極11-1雖然與中間層7-1及中間層7-5電連接，但由于絕緣層19-12、絕緣層19-13及絕緣層19-14而未與中間層7-2、中間層7-3及中間層7-4電連接。因此，如果對第三電極11-1施加電壓，則壓電體3-1及壓電體3-5能夠經由中間層7-1，7-5及第二電極4_1，
4-5進行驅動，但壓電體3-2、壓電體3-3及壓電體3-4不能驅動。
[0127]圖26是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-1的位置切斷超聲波探頭111的剖面圖。在層積體112上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖26所示的結構中，將被一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極5-lL，5-lR、壓電體3-lL，3-lR、第二電極4-lL，4-lR。通過了第三電極11-1的電信號與中間層7-1電連接，進而通過第二電極4-1L及第二電極4-1R流向壓電體3-1L及壓電體3-1R。在本實施方式中，即使第一溝槽14貫通第二電極4，通過在第二電極4與第三電極11之間存在未完全貫通的中間層7,也能夠一同對壓電體3-1L及壓電體3-1R施加電壓。不限于壓電體3-1，在壓電體3-5的位置所切斷的截面的情況下也是一樣的(未圖示)。
[0128]圖27是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-2切斷以連接信號線與第三電極11-2的方式進行切換時的超聲波探頭111的剖面圖。在圖27所示的狀態下，第三電極11-2與中間層7-3電連接，但由于絕緣層19-21、絕緣層19-22、絕緣層19-24及絕緣層19-25而未與中間層7-1、中間層7-2、中間層7-4及中間層7-5電連接。因此，如果對第三電極11_2施加電壓，則壓電體3-3能夠經由中間層7-3及第二電極4-3進行驅動，但壓電體3-1、壓電體3-2、壓電體3-4及壓電體3-5不能驅動。
[0129]圖28是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-3的位置切斷超聲波探頭111的剖面圖。在層積體112上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4而形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖28所示的結構中，將被一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極5-3L，5-3R、壓電體3-3L，3-3R、第二電極4-3L，4-3R。通過了第三電極11-2的電信號與中間層7-3電連接，進而通過第二電極4-3L及第二電極4-3R流向壓電體3-3L及壓電體3-3R。在本實施方式中，即使第一溝槽14貫通第二電極4，通過在第二電極4與第三電極11之間存在未完全貫通的中間層7，也能夠一同對壓電體3-3L及壓電體3-3R施加電壓。
[0130]圖29是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-3切斷以連接信號線與第三電極11-3的方式進行切換時的超聲波探頭111的剖面圖。在圖29所示的狀態下，第三電極11-3與中間層7-2及中間層7-4電連接，但由于絕緣層19-31、絕緣層19-33及絕緣層19-35而未與中間層7-1、中間層7-3及中間層7-5電連接。因此，如果對第三電極11-3施加電壓，則壓電體3-2及壓電體3-4能夠經由中間層7-2，7-4及第二電極4_2，4_4進行驅動，但壓電體3-1、壓電體3-3及壓電體3-5不能驅動。
[0131]圖30是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-2的位置切斷超聲波探頭111的剖面圖。在層積體112上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4而形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖30所示的結構中，將被一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極5-2L，5-2R、壓電體3-2L，3-2R、第二電極4-2L，4-2R。通過了第三電極11-3的電信號與中間層7-2電連接，進而通過第二電極4-2L及第二電極4-2R流向壓電體3-2L及壓電體3-2R。在本實施方式中，即使第一溝槽14貫通第二電極4，通過在第二電極4與第三電極11之間存在未完全貫通的中間層7，也能夠一同對壓電體3-2L及壓電體3-2R施加電壓。不限于壓電體3-2，在壓電體3-4的位置所切斷的截面的情況也是一樣的(未圖示)。
[0132](第三實施方式)
[0133]圖31是表示本發明第三實施方式的超聲波探頭的立體圖。在第二實施方式的超聲波探頭111中，在第三電極11的一部分上設置了絕緣層19，但在本實施方式中，如圖31所示，在第二方向(短軸方向)上，在中間層7設置了絕緣層29。除此之外，第三實施方式與第二實施方式相同，在圖31中，對與圖23相同的結構部件標注相同的符號。
[0134]在中間層7由鋁等金屬材料形成的情況下，通過有選擇地進行耐酸鋁處理來形成絕緣層29。而且，在由絕緣材料形成中間層7的情況下，如圖6及圖7所示，也可以通過有選擇地形成導電層，將未設置導電層的部分的中間層7作為絕緣層29。
[0135]圖32表示絕緣層29的配置例。圖32所示的絕緣層29-123形成于與第三電極11-2及第三電極11-3相對的中間層7-1的表面，絕緣層29-212形成于與第三電極11_1及第三電極11-2相對的中間層7-2的表面，絕緣層29-311形成于與第三電極11_1相對的中間層7-3的表面，絕緣層29-333形成于與第三電極11_3相對的中間層7-3的表面，絕緣層29-412形成于與第三電極11-1及第三電極11-2相對的中間層7_4的表面，絕緣層29-523形成于與第三電極11-2及第三電極11-3相對的中間層7-5的表面。
[0136](第三實施方式的超聲波探頭121的動作)
[0137]利用圖33?圖38，說明第三實施方式的超聲波探頭121的動作。
[0138]圖33是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-1切斷以連接信號線(未圖示)與第三電極11-1的方式進行切換時的超聲波探頭121的剖面圖。在圖33所示的狀態下，第三電極11-1與中間層7-1及中間層7-5電連接，但由于絕緣層29-212、絕緣層29-311及絕緣層29-412而未與中間層7-2、中間層7-3及中間層7_4電連接。因此，如果對第三電極11-1施加電壓，則壓電體3-1及壓電體3-5能夠經由中間層7-1，7-5及第二電極4_1，4_5進行驅動，但壓電體3-2、壓電體3-3及壓電體3-4不能驅動。
[0139]圖34是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-1的位置切斷超聲波探頭121的剖面圖。在層積體122上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4而形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖34所示的結構中，將被一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極5-lL，5-lR、壓電體3-lL，3-lR、第二電極4-lL，4-lR。通過了第三電極11-1的電信號與中間層7-1電連接，進而通過第二電極4-1L及第二電極4-1R流向壓電體3-1L及壓電體3-1R。在本實施方式中，即使第一溝槽14貫通第二電極4，通過在第二電極4與第三電極11之間存在未完全貫通的中間層7 (設置于中間層7的表面的絕緣層29未貫通)，也能夠一同對壓電體3-1L及壓電體3-1R施加電壓。不限于壓電體3-1,在壓電體3-5的位置所切斷的截面的情況下也是一樣的(未圖示)。
[0140]圖35是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-2切斷以連接信號線與第三電極11-2的方式進行切換時的超聲波探頭121的剖面圖。在圖35所示的狀態下，第三電極11-2與中間層7-3電連接，但由于絕緣層29-123、絕緣層29-212、絕緣層29-412及絕緣層29-523而未與中間層7-1、中間層7-2、中間層7_4及中間層7_5電連接。因此，如果對第三電極11-2施加電壓，則壓電體3-3能夠經由中間層7-3及第二電極4-3進行驅動，但壓電體3-1、壓電體3-2、壓電體3-4及壓電體3-5不能驅動。
[0141]圖36是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-3的位置切斷超聲波探頭121的剖面圖。在層積體122上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4而形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖36所示的結構中，將被一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極5-3L，5-3R、壓電體3-3L，3-3R、第二電極4-3L，4-3R。通過了第三電極11-2的電信號與中間層7-3電連接，進而通過第二電極4-3L及第二電極4-3R流向壓電體3-3L及壓電體3-3R。在本實施方式中，即使第一溝槽14貫通第二電極4，通過在第二電極4與第三電極11之間存在未完全貫通的中間層7 (設置于中間層7的表面的絕緣層29未貫通)，也能夠一同對壓電體3-3L及壓電體3-3R施加電壓。
[0142]圖37是沿第二方向(短軸方向)用第三電極11-3切斷以連接信號線與第三電極
11-3的方式進行切換時的超聲波探頭121的剖面圖。在圖37所示的狀態下，第三電極11-3與中間層7-2及中間層7-4電連接，但由于絕緣層29-123、絕緣層29-333及絕緣層29-523而未與中間層7-1、中間層7-3及中間層7-5電連接。因此，如果對第三電極11-3施加電壓，則壓電體3-2及壓電體3-4能夠經由中間層7-2，7-4及第二電極4_2，4_4進行驅動，但壓電體3-1、壓電體3-3及壓電體3-5不能驅動。
[0143]圖38是沿第三方向(陣列方向)在壓電體3-2的位置切斷超聲波探頭121的剖面圖。在層積體122上設置有一個貫通第一電極5、壓電體3及第二電極4而形成至中間層7的一部分的第一溝槽14，其結果為壓電體3在第三方向(陣列方向)上被一分為二。在圖38所示的結構中，將被一分為二的左右的第一電極5、壓電體3、第二電極4分別設為第一電極5-2L，5-2R、壓電體3-2L，3-2R、第二電極4-2L，4-2R。通過了第三電極11-3的電信號與中間層7-2電連接，進而通過第二電極4-2L及第二電極4-2R流向壓電體3-2L及壓電體3-2R。在本實施方式中，即使第一溝槽14貫通第二電極4，通過在第二電極4與第三電極11之間存在未完全貫通的中間層7 (設置于中間層7的表面的絕緣層29未貫通)，也能夠一同對壓電體3-2L及壓電體3-2R施加電壓。不限于壓電體3-2,在壓電體3_4的位置所切斷的截面的情況下也是一樣的(未圖示)。
[0144]本發明基于2013年8月7日在日本提交的第2013-164537號專利申請主張優先權，其所有內容通過引用而被包含在本說明書中。
[0145]本發明的超聲波探頭具有在第二方向(短軸方向)上隔著規定間隔排列的多個壓電體，并且在第三方向(陣列方向)上需要輔助切割的超聲波探頭中，在多個壓電體與控制壓電體的驅動數(開口)的第三電極之間設有中間層。該超聲波探頭具有在第二方向上延伸的第一溝槽貫通至中間層的一部分的輔助切割結構。因此，不受制造超聲波探頭時的加工精度及部件差異的影響，能夠高可靠性地實現多個壓電體與第三電極間的電連接，作為應用于超聲波圖像診斷的超聲波探頭等是有用的。
【權利要求】
1.一種超聲波探頭，其特征在于，具有層積體，該層積體具有: 在第一方向上具有規定厚度的壓電體、 在所述第一方向上隔著所述壓電體彼此相對的第一電極及第二電極、 與所述第二電極電連接且設置在所述第二電極的與所述壓電體相反一側的中間層、隔著所述中間層與所述第二電極相對且在與所述第一方向正交的第二方向上延伸的第三電極， 所述第一電極及所述第二電極分別在所述第二方向上隔著規定間隔排列有多個，所述層積體在與所述第一方向及所述第二方向分別正交的第三方向上排列有多個，在所述層積體上形成有第一溝槽，該第一溝槽貫通所述第一電極、所述壓電體及所述第二電極形成至所述中間層的一部分且在所述第二方向上延伸。
2.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述層積體還具有: 設置于所述中間層與所述第三電極之間的第四電極、 設置于所述第四電極與所述第三電極之間的絕緣層、 貫通所述絕緣層而電連接所述第三電極與所述第四電極的導電部。
3.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，在所述第二方向上具有在所述第三電極的一部分與所述中間層的一部分之間形成有絕緣層的區域。
4.如權利要求3所示的超聲波探頭，其特征在于，所述第三電極在所述第三方向上形成有多個。
5.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，在所述層積體上形成有至少貫通所述第一電極、所述壓電體、所述第二電極及所述中間層且在所述第三方向上延伸的第二溝槽。
6.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層在所述第二方向上隔著規定間隔排列有多個； 在所述第二方向上鄰接的所述中間層彼此的間隔由于所述第一方向的位置不同而有所不同。
7.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述壓電體為多個壓電層與樹脂層在所述第二方向上鄰接的復合結構； 所述第二方向的所述壓電層的寬度窄于所述第二電極的寬度。
8.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層的至少表面的一部分具有導電性。
9.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層為導電體。
10.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層為多個導體層與絕緣體層在所述第三方向上鄰接的復合結構； 在所述中間層的與所述第三方向上隔著所述第一溝槽鄰接的所述壓電體相對的區域，配置有至少一層所述導體層。
11.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層為多個導體層與絕緣體層在所述第二方向上交替排列的層積結構； 在所述中間層的與所述第二方向上鄰接的所述第二電極間的區域相對的區域，配置有所述絕緣體層的至少一部分。
12.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層具有橫跨多個所述第二電極形成的部分。
13.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層的聲阻抗為所述壓電體的聲阻抗以上。
14.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層的聲阻抗低于所述壓電體的聲阻抗。
15.如權利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述中間層的厚度為0.0lmm以上。
【文檔編號】A61B8/00GK104337547SQ201410386518
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2013年8月7日
【發明者】小澤仁 申請人:柯尼卡美能達株式會社