单层压电片式超声波探头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种单层压电片式超声波探头，尤其是，涉及实现短轴方向的旁瓣的降低的探头。
【背景技术】
[0002]以往，在医疗领域中，利用超声波图像的超声波诊断装置被实用化。通常，这种超声波诊断装置从超声波探头向被检体内发送超声波束，在超声波探头中接收来自被检体的超声波回波，对该接收信号进行电处理，从而生成超声波图像。
[0003]公知的是，在从超声波探头发送超声波束时，不仅在发送方向的中心轴上发射声压高的主瓣，还在从中心轴偏离的方向上发射声压低的旁瓣。由于来自位于该旁瓣上的反射体的超声波回波与基于主瓣的超声波回波一起被接收，存在超声波图像变得不清晰的问题。
[0004]作为减少旁瓣的方法，通常使用旁瓣缩减法(apodizat1n)这样的方法。该方法为如下方法:针对沿长轴方向排列的换能器阵列的各个换能器，代替如图9(A)所示那样施加均匀的电压的方式，而如图9(B)所示那样针对越是位于阵列的端部的换能器则施加越低的电压，从而抑制自阵列的端部的超声波束的发射而集中超声波束。能够降低在从中心轴偏离的方向上发射的旁瓣。
[0005]其中，在换能器沿长轴方向排列成一列的一维阵列中，虽然能够在长轴方向上使用旁瓣缩减法，但由于在短轴方向上只存在一个换能器，所以无法使用旁瓣缩减法来降低旁瓣。
[0006]因此，例如，在专利文献I中公开了如下的超声波探头:将构成各个换能器的压电体整形为具有随着朝向短轴方向的端部而宽度减小的所谓的菱形的平面形状，并将这些压电体沿长轴方向排列。
[0007]通过使压电体具有这样的平面形状，抑制从各个换能器的短轴方向的端部发射的超声波束，能够形成在短轴方向上集中的超声波束。由此，在短轴方向上也能够实现旁瓣的降低。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开平2-41144号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]但是，将以往的由无机材料构成的散装压电体整形为具有菱形的平面形状并不容易，尝试着使用切割机来实现，但需要在相对于压电体的排列方向倾斜的方向上实施特殊的切割，需要大量的劳力和时间以及成本。
[0013]本发明是为了解决这样的以往的问题点而完成的，其目的在于，提供一种能够在短轴方向上降低旁瓣并且能够容易地制造的单层压电片式超声波探头。
[0014]用于解决课题的技术方案
[0015]本发明的单层压电片式超声波探头具有分别沿短轴方向延伸且沿长轴方向以预定的排列间距排列的多个压电元件区域，其中，在各个压电元件区域中排列形成有多个微小的压电元件部，多个微小的压电元件部沿短轴方向改变压电元件部的个数或者改变压电元件部的尺寸地配置。
[0016]优选的是，多个微小的压电元件部配置为，短轴方向的两端部的压电元件部的个数比短轴方向的中心部的压电元件部的个数少。此时，多个微小的压电元件部能够配置为，在对应的压电元件区域内，铺满通过中心的对角线朝向短轴方向的六边形或者具有沿着短轴方向以及长轴方向的对角线的菱形的内部。
[0017]此外，多个微小的压电元件部能够构成为，沿短轴方向改变压电元件部的尺寸地配置，从尺寸不同的压电元件部发出频率不同的超声波。多个微小的压电元件部还能够配置为，短轴方向的两端部的压电元件部的尺寸比短轴方向的中心部的压电元件部的尺寸小。此时，多个微小的压电元件部能够构成为，包括具有第一直径且在短轴方向的中心部排列的多个第一压电元件部以及具有比第一直径小的第二直径且在短轴方向的两端部排列的多个第二压电元件部。
[0018]另外，优选的是，各个所述压电元件部具有正八边形的平面形状。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，在各个压电元件区域中形成的多个微小的压电元件部沿短轴方向改变压电元件部的个数或者压电元件部的尺寸地配置，因此能够在短轴方向上降低旁瓣，并且不需要切断散装压电体而能够容易地进行制造。
【附图说明】
[0021]图1是表示本发明的实施方式I的单层压电片式超声波探头的结构的俯视图。
[0022]图2是表示去除了被覆层的状态的实施方式I的单层压电片式超声波探头的俯视图。
[0023]图3是表示实施方式I的单层压电片式超声波探头的主要部分的剖视图。
[0024]图4是表示在实施方式I的单层压电片式超声波探头的压电元件区域中形成的多个微小的压电元件部的部分放大俯视图。
[0025]图5是表示将实施方式I的单层压电片式超声波探头搭载在FPC上的状态的俯视图。
[0026]图6是表示使用了实施方式I的单层压电片式超声波探头的超声波诊断装置的结构的框图。
[0027]图7是表示在实施方式I的变形例的单层压电片式超声波探头的压电元件区域中形成的多个微小的压电元件部的部分放大俯视图。
[0028]图8是表示在实施方式2的单层压电片式超声波探头的压电元件区域中形成的多个微小的压电元件部的部分放大俯视图。
[0029]图9㈧是表示不使用旁瓣缩减法时的对换能器阵列的施加电压的图表，⑶是表示使用了旁瓣缩减法时的对换能器阵列的施加电压的图表。
【具体实施方式】
[0030]以下，基于【附图说明】本发明的实施方式。
[0031]实施方式I
[0032]图1表示本发明的实施方式I的单层压电片式超声波探头的结构。
[0033]在基板I的表面上形成有分别沿短轴方向(仰角(elevat1n)方向)细长地延伸且沿长轴方向(方位角(azimuth)方向)彼此隔开微小的间隔地排列的多个压电元件区域2，在各个压电元件区域2中排列形成有多个微小的压电元件部。此外，在各个压电元件区域2沿短轴方向连接有对应的引出电极3。这些引出电极3为了确保相互的排列间距，交替地延伸到基板I的一对侧缘Ia以及Ib中的任一个。
[0034]并且，以覆盖全部压电元件区域2的方式在基板I上配置有被覆层4。
[0035]图2表示去除了被覆层4的状态，明确地示出分别沿短轴方向延伸的多个压电元件区域2。这些压电元件区域2以间距P沿长轴方向排列。
[0036]如图3所示，在压电元件区域2中排列形成的多个微小的压电元件部5分别具有在基板I的表面Ic上形成的下部电极层6、在下部电极层6的上方形成的压电体层7以及在压电体层7的上方形成的上部电极层8。压电体层7具有正八边形的平面形状，上部电极层8也形成为与压电体层7相同的正八边形。
[0037]此外，在与各个压电元件部5的配置位置对应的基板I的背面Id侧形成有多个开口 9，从而形成厚度薄的振动板10，压电元件部5分别配置在对应的振动板10的上方。
[0038]进而，在基板I上形成的全部压电元件部5由被覆层4覆盖。被覆层4具有相对于单层压电片式超声波探头的使用频率满足音响整合条件即1/4波长条件的厚度。
[0039]如图4所示，多个微小的压电元件部5配置为将设定在压电元件区域2内的六边形Ml的范围的内部铺满，而不是在各个压电元件区域2的整个面上配置。在六边形Ml中，通过其中心的对角线D朝向短轴方向，对角线D上的一对顶点Al以及A2分别位于压电元件区域2的短轴方向的端部。因此，在六边形Ml的范围的内部铺满的多个微小的压电元件部5配置为，短轴方向的两端部的压电元件部5的个数比短轴方向的中心部的压电元件部5的个数少。
[0040]在六边形Ml的范围的内部铺满的压电元件部5的正八边形的上部电极层8在同一个压电元件区域2内连接成一个而与对应的引出电极3连接，压电体层7按照每个压电元件部5分离。此外，在全部压电元件区域2中排列形成的压电元件部5的下部电极层6彼此连接成一个，在基板I的表面Ic上形成有I片电极层。
[0041]这样的单层压电片式超声波探头能够通过如下方式制作:使用微加工技术，通过图案形成，将由硅等构成的基板I部分性地进行加工而形成振动板10，并且在振动板10的上方按顺序层叠下部电极层6、压电体层7和上部电极层8。由于不切断散装压电体而是使用微加工技术来制作探头，所以能够容易地以铺满六边形Ml的范围的内部的方式形成多个微小的压电兀件部5。
[0042]如图2所示，在制作出不具有被覆层4的状态的探头时，如图5所示，将该状态的探头搭载在FPC (柔性印刷电路)11等上，将多个引出电极3分别连接到FPCll的对应的配线图案12，并且将相对于全部压电元件部5共用地存在的下部电极层6连接到FPCll的接地图案13。之后，以覆盖全部压电元件区域2的方式在基板I的上方涂敷形成被覆层4，从而完成单层压电片式超声波探头21。
[0043]图6表示用于使用图5所示的单层压电片式超声波探头21而生成超声波图像的超声波诊断装置的结构。单层压电片式超声波探头21经由多路复用器22与发送接收切换开关23连接，在发送接收切换开关23分别连接有发送电路24和接收电路25。在接收电路25连接有图像生成部26，进而，图像生成部26经由显示控制部27与显示部28连接。此夕卜，多路复用器22、发送接收切换开关23、发送电路24、接收电路25、图像生成部26以及显示控制部27与控制部29连接。
[0044]多路复用器22经由单层压电片式超声波探头21的多个配线图案12而与分别从对应的压电元件区域2引出的引出电极3连接，在控制部29的控制之下，选择要发送超声波的压电元件区域2，并且选择要接收超声波回波的压电元件区域2。
[0045]发送接收切换开关23在控制部29的控制之下，在超声波束的发送时，将发送电路24连接到多路复用器22并且将接收电路25和多路复用器22之间切断，在超声波回波的接收时，将发送电路24从多路复用器22切断并将接收电路25连接到多路复用器22。
[0046]发送电路24例如包括多个发射器，调节各自的发送信号的延迟量并供给到多个超声波换能器，以便基于根据来自控制部29的控制信号而选择的发送延迟模式，将从单层压电片式超声波探头21的多个超声波换能器发送的超声波形成超声波束。
[0047]接收电路25对从单层压电片式超声