超声波器件及制造方法、超声波探测器及超声波诊断装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波器件、超声波器件的制造方法、超声波探测器以及超声波诊断
>J-U ρ?α装直。
【背景技术】
[0002]发送接收超声波的超声波器件广泛应用于超声波诊断装置等。并且，在超声波器件中通常使用振子，该振子在以PZT (错钛酸铅:Pb (lead) zirconatetitanate)为代表的压电陶瓷等压电体的两端形成有电极。在专利文献I中公开了这样的超声波器件。由此，超声波器件在有台阶的基板上设置有厚度不同的PZT。在下阶设置有谐振频率低的振子，在上阶设置有谐振频率高的振子。
[0003]并且，与各振子重叠而配置有声匹配层。声匹配层以振子的相反侧为表面时，表面形成得平坦。通过使其平坦化，能够容易接触被检体。声匹配层的厚度以及振子的厚度与谐振频率相对应而设定。并且，两个声匹配层的厚度以及振子的厚度相加后的长度的差为基板的台阶的高度。因而，通过在基板设置台阶，即使表面平坦，也能够适当地设定两个振子以及声匹配层的长度。
[0004]在专利文献I中因为基板的台阶与振子的元件对应，所以振子的数目越多台阶的数目越多。因而，在基板上配置多个振子的构造的超声波器件中基板的制造变难。因此，期望一种具有即使配置多个谐振频率不同的多个振子时也容易制造的构造的超声波器件。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利特开平2-49640号公报
【发明内容】
[0008]本发明是为了解决上述课题而完成的，能够作为以下方式或者应用例而实现。
[0009]应用例I
[0010]本应用例涉及的超声波器件，其特征在于，具备基板、设置于所述基板的第一面的第一压电体、设置于所述基板的所述第一面且与所述第一压电体厚度不同的第二压电体、以及设置于所述第一压电体以及所述第二压电体上的声匹配部，所述第一面是平坦的，所述声匹配部的位于与所述第一压电体以及所述第二压电体相反一侧的第二面与所述第一面平行且是平坦的。
[0011]根据本应用例，超声波器件在基板具备第一压电体以及第二压电体。第一压电体通过被施加交流电压而发射超声波。在第一压电体以及第二压电体上设置有声匹配部。发射的超声波通过声匹配部向被检体发射。被被检体反射的超声波通过声匹配部射入第二压电体。因为声匹配部调节声阻抗，所以超声波能够高效率地在第一压电体、被检体、第二压电体之间行进。
[0012]并且，超声波射入第二压电体后第二压电体输出交流电压的信号。因为第一压电体和第二压电体厚度不同，所以各压电体的谐振频率是不同的频率。因而，超声波器件从第一压电体向被检体发射超声波，第二压电体能够检测被被检体反射的超声波中不同频率的超声波。并且，基板的设置了第一压电体以及第二压电体的第一面是平坦的面。并且，声匹配部的与第一压电体以及第二压电体相反一侧的第二面也是平坦的面。因而，基板与在第一面设置凹凸时相比较，形成容易加工的形状。声匹配部与在第二面设置凹凸时相比较形成容易加工的形状。其结果，能够以高生产率制造超声波器件。
[0013]应用例2
[0014]上述应用例所涉及的超声波器件，其特征在于，当所述第一压电体以及所述第二压电体中的声速设定为Cp、所述声匹配部中的声速设定为Cs、所述第一压电体的谐振频率设定为H、所述第二压电体的谐振频率设定为f2、所述第一压电体的厚度设定为dl、所述第二压电体的厚度设定为d2、设置于所述第一压电体上的所述声匹配部的厚度设定为tl、设置于所属第二压电体上的所述声匹配部的厚度设定为t2、n设定为整数、kl以及k2设定为奇数时，满足以下式I?式7。f2 = ηΧΠ…(式I)。dl = Cp/(2 X Π)…(式2)。d2 =Cp/(2Xf2)...(式 3)。tl = kl XCs/(4Xfl)...(式 4)。t2 = k2XCs/(4Xf2)...(式 5)。dl+tl = d2+t2...(式 6)。Cs = 2X (n-1) XCp (k2_nXkl)...(式 7)。
[0015]根据本应用例，如式I所示第二压电体的谐振频率是第一压电体的谐振频率的整数倍。因而，第一压电体输出超声波，第二压电体能够检测被被检体反射的超声波的η次高频。通过将第一压电体的厚度dl设定为如式2所示，能够将第一压电体的谐振频率设定为谐振频率fl。同样，通过将第二压电体的厚度d2设定为如式3所示，能够将第二压电体的谐振频率设定为谐振频率f2。
[0016]当声匹配部中行进的超声波的波长为λ、频率为f时，存在λ = Cs/f的关系。因而，式4示出tl = klX λ/4，式5示出t2 = k2X λ/4。即，声匹配部的厚度是λ/4的奇数倍。因为λ/4的奇数倍是波长匹配条件，所以抑制在声匹配部行进的超声波与被声匹配部的表面反射的超声波相互抵消。因而，声匹配部能够高效率地使超声波行进。
[0017]如式6所示，第一压电体的厚度和第一压电体上的声匹配部相加的厚度形成为与第二压电体的厚度和第二压电体上的声匹配部相加的厚度相同的厚度。由此，能够使在基板设置了第一压电体以及第二压电体的第一面平坦，使在声匹配部的与第一压电体以及第二压电体相反一侧的第二面也平坦。然后，根据式I?式6导出式7。如式7所示，通过设定n、kl、k2以及Cp运算Cs。并且，声匹配部的材质选定为形成与运算出的Cs相对应的声速的材质。因而，能够以高生产率制造超声波在声匹配部高效率地行进的超声波器件。
[0018]应用例3
[0019]上述应用例所涉及的超声波器件，其特征在于，所述声匹配部的材质为天然橡胶。
[0020]根据本应用例，声匹配部的材质为天然橡胶。在应用例2的式7中，η = 2、kl =l、k2 = 7、Cp = 4000m/s 时能够使 Cs = 1600m/s。并且，Cs = 1600m/s 时天然橡胶适合。天然橡胶加工性能良好。因而，通过声匹配部的材质使用天然橡胶，能够以高生产率制造超声波在声匹配部高效率地行进的超声波器件。
[0021]应用例4
[0022]上述应用例所涉及的超声波器件，其特征在于，所述声匹配部的材质是有机硅树脂。
[0023]根据本应用例，声匹配部的材质是有机硅树脂。在应用例2的式7中，当η = 2、kl = l、k2 = 9、Cp = 4000m/s 时能够使 Cs = 1143m/s。并且，Cs = 1143m/s 时有机娃树脂适合。有机硅树脂加工性能良好。因而，通过声匹配部的材质使用有机硅树脂，能够以高生产率制造超声波在声匹配部高效率地行进的超声波器件。
[0024]应用例5
[0025]上述应用例所涉及的超声波器件，其特征在于，所述声匹配部的材质是聚乙烯树脂。
[0026]根据本应用例,声匹配部的材质是聚乙烯树脂。在应用例2的式7中，当n = 3、kl=l、k2 = 11、Cp = 4000m/s 时能够使 Cs = 2000m/s。并且，Cs = 2000m/s 时聚乙烯树脂适合。聚乙烯树脂加工性能良好。因而，通过声匹配部的材质使用聚乙烯树脂，能够以高生产率制造超声波在声匹配部高效率地行进的超声波器件。
[0027]应用例6
[0028]本应用例所涉及的超声波器件的制造方法，其特征在于，具备在基板的平坦的第一面上形成第一压电体以及第二压电体的工序、以及在所述第一压电体以及所述第二压电体上以使声匹配部的位于与所述第一压电体以及所述第二压电体相反一侧的第二面与所述第一面平行且平坦的方式形成声匹配部的工序。
[0029]根据本应用例，在基板上形成第一压电体和第二压电体。基板的设置了第一压电体以及第二压电体的第一面是平坦的，能够容易进行加工。在第一压电体以及第二压电体上形成声匹配部。声匹配部的与第一压电体以及第二压电体相反一侧的第二面是平坦的。因而，第一面以及第二面都能够以高生产率制造。
[0030]应用例7
[0031]本应用例所涉及的超声波探测器，其特征在于，该超声波探测器具备超声波器件、以及驱动所述超声波器件的驱动部，所述超声波器件具备基板、设置于所述基板的第一面的第一压电体、设置于所述基板的所述第一面的第二压电体、以及设置于所述第一压电体以及所述第二压电体上的声匹配部，所述第一面是平坦的，所述声匹配部的与所述第一压电体以及所述第二压电体相反一侧的第二面与所述第一面平行且是平坦的。
[0032]根据本应用例，超声波探测器具备超声波器件和驱动部。驱动部驱动超声波器件。在超声波器件中，基板上设置了第一压电体以及第二压电体的第一面是平坦的面。并且，声匹配部的与第一压电体以及第二压电体相反一侧的第二面也是平坦的面。因而，基板与在第一面设置凹凸时相比较形成容易加工的形状。声匹配部与在第二面设置凹凸时相比较形成容易加工的形状。其结果，超声波探测器可以是具备可以高生产率制造的超声波器件的超声波探测器。
[0033]应用例8
[0034]本应用例所涉及的超声波诊断装置，其特征在于，该超声波诊断装置具备向被检体发射超声波并检测被所述被检体反射的超声波的超声波器件、驱动所述超声波器件的驱动部、根据所述超声波器件检测到的超声波运算所述被检体中的超声波的反射率的分布的反射分布运算部、以及显示基于所述反射分布运算部运算出的所述被检体中的超声波的反射率的分布的图像的显示部，所述超声波器件具备基板、设置于所述基板的第一压电体、设置于所述基板的第二压电体、以及设置于所述第一压电体以及所述第二压电体上的声匹配部，所述基板的设置了所述第一压电体以及所述第二压电体的第一面是平坦的，所述声匹配部的位于与所述第一压电体以及所述第二压电体相反一侧的第二面与所述第一面平行且是平坦的。
[0035]根据本应用例，超声波诊断装置具备超声波器件、驱动部、反射分布运算部以及显示部。驱动部驱动超声波器件。超声波器件向被检体发射超声波，检测被被检体反射的超声波。反射分布运算部根据超声波器件检测到的超声波运算被检体中的超声波的反射率的分布。显示部显示反射分布运算部运算出的被检体中超声波的反射率的分布。操作者观察显示部，可以获知被检体的内部中的超声波的反射率的分布。
[0036]在超声波器件中，基板的设置了第一压电体以及第二压电体的第一面是平坦的面。并且，声匹配部的与第一压电体以及第二压电体相反一侧的第二面也是平坦的面。因而，基板与在第一面设置凹凸时相比较形成容易加工的形状。声匹配部与在第二面设置凹凸时相比较形成容易加工的形状。其结果，超声波诊断装