[發(fā)明專利]超聲波探頭及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380008464.0
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN104105447A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 和田隆亞;大澤敦;山本勝也
• 申請（專利權(quán)）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;G01N29/24;H04R17/00
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 熊傳芳;蘇卉

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及超聲波探頭及其制造方法，特別是涉及多個無機壓電元件和多個有機壓電元件彼此層疊形成的超聲波探頭及其制造方法。

背景技術(shù)

以往以來，在醫(yī)療領域中，利用了超聲波圖像的超聲波診斷裝置正在被實用化。通常，這種超聲波診斷裝置從超聲波探頭朝向被檢體內(nèi)發(fā)送超聲波束，由超聲波探頭對來自被檢體的超聲波回波進行接收，并對其接收信號進行電學上的處理，從而生成超聲波圖像。

近年來，為了進行更準確的診斷，對因為被檢體的非線性使超聲波波形變形而產(chǎn)生的高次諧波成分進行接收并進行影像化的諧波成像成為主流。另外，近年來，作為使用了超聲波的新型的診斷方法，向生物體照射激光并對因絕熱膨脹產(chǎn)生的微弱且寬頻帶的彈性波進行接收并進行影像化的光聲成像正在引人關(guān)注。

作為適用于該諧波成像、光聲成像的超聲波探頭，例如，如專利文獻1所公開的那樣，提出了將使用了鋯鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti)O₃)等的無機壓電體的多個無機壓電元件和使用了聚偏氟乙烯(PVDF)等的有機壓電體的多個有機壓電元件層疊形成的結(jié)構(gòu)。

能夠利用無機壓電元件發(fā)送高輸出功率的超聲波束，并利用有機壓電元件高靈敏度地接收高次諧波的信號。另外，能夠利用無機壓電體元件取得通常的超聲波的接收信號，并且利用有機壓電元件對光聲成像的寬頻帶的信號高靈敏度地進行接收。

專利文獻1：國際公開第2008/010509號

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

在此，從多個無機壓電元件輸出的超聲波束透過有機壓電體后，從超聲波探頭向被檢體內(nèi)發(fā)送，因此以超聲波束的聲透射率升高的方式設計有機壓電體的厚度。具體來說，有機壓電體設計為相對于從多個無機壓電元件發(fā)送的基本波的波長λ滿足λ/4共振條件的厚度的附近。因此，有機壓電體不能自如地設計厚度，為了滿足上述的共振條件，需要具備一定程度的厚度而進行設計。另一方面，有機壓電體的介電常數(shù)較小，因此當較厚地形成機壓電元件時，電容變小，難于在電路上效率良好地對利用由有機壓電元件所接收到的超聲波而產(chǎn)生的接收信號進行取得。另外，當電容較小時，熱噪聲變大，因此存在與所取得的信號的S/N也變得不利的傾向。

另外，在無機壓電元件上層疊有機壓電體的情況下，當彼此的電極位置相對于波束發(fā)送方向不一致時，會引起焦點偏離、接收效率的降低。從而，優(yōu)選為無機壓電元件和所層疊的有機壓電元件的電極位置相對于波束發(fā)送方向盡可能一致，但是在以往的結(jié)構(gòu)、制造方法中難于準確地使其一致。

此外，有機壓電體因溫度上升而結(jié)晶化度逐漸降低，因此使用上限溫度存在于極大地低于居里點的溫度處。例如代表性的聚偏氟乙烯(PVDF)中使用上限溫度是80℃，聚偏氟乙烯三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))中是100℃。從而，在工序中，當施加該溫度以上的溫度時，強介電性劣化，發(fā)生去極化。作為強介電性的劣化恢復方法，復極化是有效的方法，但是有機壓電體的抗電場(Ec)極大，是大約400kV/cm～450kV/cm。從而，為了在設備上對被去極化過一次的有機壓電體進行復極化，需要施加極高的電壓，在工序方面較為困難。根據(jù)以上，在無機壓電體上層疊有機壓電體的情況下，需要以盡可能低的溫度工序、少的熱過程次數(shù)進行制作，但是在以往的結(jié)構(gòu)、制造方法中幾乎不花費熱過程的工序較為困難。

本發(fā)明為了解決這樣的以往的問題點而提出，其目的在于提供超聲波探頭及其制造方法，能夠?qū)亩鄠€無機壓電元件發(fā)送的超聲波束具有優(yōu)秀的聲透射率并且也提高多個有機壓電元件中的接收信號的轉(zhuǎn)換效率和S/N，并且使收發(fā)超聲波的無機壓電元件的電極位置和超聲波接收專用的有機壓電元件的波束發(fā)送方向上的位置準確地一致，此外，在設備完成后還能夠較高地維持有機壓電元件的特性。

用于解決課題的手段

本發(fā)明所涉及的超聲波探頭具備：襯底材料；多個無機壓電元件，排列在上述襯底材料的表面上；第一聲匹配層，配置在上述多個無機壓電元件上；及第二聲匹配層，配置在上述第一聲匹配層上，上述第二聲匹配層由構(gòu)成多個有機壓電元件的上側(cè)有機層和用于與上述上側(cè)有機層一起進行對上述多個無機壓電元件的聲匹配的下側(cè)有機層構(gòu)成。

在此，優(yōu)選為，上述上側(cè)有機層形成得比上述下側(cè)有機層薄。