[发明专利]超声波探头及其制造方法、以及压电振动子及其制造方法

说明书

本申请主张2012年8月28日申请的日本专利申请号2012-187427的优先权,并在本申请中引用上述专利申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及超声波探头、压电振动子、超声波探头制造方法以及压电振动子制造方法。

背景技术

医用超声波诊断装置以及超声波图像检查装置经由超声波探头向对象物发送超声波，并根据由来自对象物内部的反射波产生的反射信号（回波信号），对对象物的内部进行图像化。在医用超声波诊断装置以及超声波图像检查装置中，主要使用具有超声波发送接收功能的电子操作式的阵列式超声波探头。

通常的超声波探头具有：背衬材料；被接合在背衬材料上并在压电体的两面形成电极的压电振动子；以及被接合在压电振动子上的声匹配层。压电振动子以及声匹配层通过阵列加工被形成为多个通道。在声匹配层上形成了声透镜。与各通道相对应的压电振动子的电极经由控制信号基板（挠性印制电路板：Flexible printed circuit，FPC），再经由电缆，与医用超声波诊断装置以及超声波图像检查装置的装置主体连接。

在如上所述的超声波探头中，压电振动子是进行超声波的发送接收的能动部件。作为压电振动子的特性，要求大的介电常数和压电常数以及小的介质损失。

作为压电振动子的材料，从1970年代就已开始使用锆钛酸铅（PZT）系压电陶瓷。作为压电振动子的材料，从2005年起开始使用了具有铅复合钙钛矿结构的高性能的压电单结晶。具有铅复合钙钛矿结构的高性能的压电单结晶由钛酸铅（PbTiO₃）和包含由Pb(B1，Nb)O₃(其中，B1是镁、锌、铟、钪等中的至少一种)构成的驰豫（relaxor）系铅复合钙钛矿化合物的压电单结晶构成。

在现有技术中，示出了一种压电单结晶，该压电单结晶是具有以[Pb(Mg，Nb)O₃]_(l-x)·[Pb(TiO₃)]_(x)(以下，称为PMN-PT)：（x=0.26以上0.29以下）等组成的且具有铅复合钙钛矿结构的伪立方晶的单结晶；其特征在于：在25℃下的介电常数的值为5000以上，且伪立方晶和正方晶之间的变态温度Trt下的相对介电常数的值为25℃下的相对介电常数的2.5倍以上。

作为其他的现有例，示出了锌铌酸铅-钛酸铅Pb(Zn_1/3,Nb_2/3)O₃-Pb(TiO₃)(以下，称为PZN-PT)中，当一边从相转移温度以上的高温使温度降低一边施加直流电场时，能够根据条件将区域尺寸控制在8-20μm的范围内。该方法中的区域沿与电极面平行的方向形成。

发明内容

本发明能够提供提高了介电常数和压电常数d33的压电振动子以及压电振动子的制造方法，并且能够提供提高了灵敏度的超声波探头以及超声波探头制造方法。

附图说明

图1是表示制造本实施方式涉及的压电振动子的步骤的流程的流程图的一个例子的图。

图2是表示本实施方式的实施例1涉及的压电振动子的外观的一个例子的外观图。

图3是表示用剖面ABCD剖开图2中的压电振动子之后的剖开面中、一部分A'B'C'D'的剖面像的图。

图4是表示在图3的剖开面A'B'C'D'中，厚度方向的凹凸分布的一个例子的图。。

图5是将在被直流极化的PMN-PT（71/29）的压电振动子（比较例）中、与剖开面ABCD的一部分（10μm×10μm）A'B'C'D'相对应的部分的剖面像与凹凸的图例一起表示的图。

图6是表示在与图3的剖开面ABCD的一部分A'B'C'D'相对应的比较例的剖开面中，厚度方向的凹凸分布的一个例子的图。

图7是表示本实施方式的实施例3涉及的压电振动子的外观的一个例子的外观图。

图8是表示用剖面EFGH剖开图7中的压电振动子之后的剖开面中、一部分E’F’G’H’的剖面像的图。

图9是表示在剖开面E’F’G’H’中，厚度方向的凹凸分布的一个例子的图。

图10是表示本实施方式的实施例4涉及的超声波探头的结构的一个例子的图。

图11是表示示出制造本实施方式的实施例4涉及的超声波探头的步骤的流程的流程图的一个例子的图。