层叠型超声波振动器件、层叠型超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置制造方法及图纸

层叠型超声波振动器件(2)具有：层叠压电体单元(75)，其层叠多个压电体(61)和多个电极层(62、63)而使它们一体化；第一接合材料(73)，其对多个压电体(61)进行接合，在比多个压电体(61)的居里温度的一半低的第一接合温度下融化；以及第二接合材料(76)，其对层叠压电体单元(75)和两个质量块部件(42、43)进行接合，在比第一接合温度低且比驱动时的最大温度高的第二接合温度下融化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及激励超声波振动的层叠型超声波振动器件、该层叠型超声波振动器件的制造方法以及具备该层叠型超声波振动器件的超声波医疗装置。
技术介绍
在利用超声波振动进行活体组织的凝固/切开处置的超声波处置器具中，有时在机头内内置有使用了压电振子的超声波振动体作为超声波振动源。在这种超声波振动体中，存在如下的超声波振动体：将电信号转换为机械振动的压电元件被夹持在作为前质量块或后质量块的两个块状的金属部件中，通过包含粘合等在内的某种方法而一体化地振动。这样的超声波振子被称作朗之万振子。朗之万振子公知有螺栓紧固朗之万振子，其中，作为使压电元件和金属部件一体化的方法，例如在两个金属部件之间夹持压电元件，并利用螺栓进行牢固地紧固，从而使整体成为一体而进行振动。用于这样的螺栓紧固朗之万振子的压电元件通常使用锆钛酸铅(PZT、Pb(ZrX、Ti1-X)O3)，压电元件的形状被加工成环状而在内部贯通有螺栓。PZT具有较高的生产性和较高的电气机械转换效率，由于作为压电材料具有优良的特性，因此能够长年在超声波振子和致动器等各种领域中使用。然而，由于PZT使用了铅，因此从对环境的不良影响的方面来看，近年来期望利用不使用铅的非铅压电材料。作为在这样的非铅压电材料中具有较高的电气机械转换效率的材料，公知有压电单晶的铌酸锂(LiNbO3)。作为廉价地实现使用了铌酸锂的朗之万振子的结构，以往公知有在利用金属块夹持压电元件的状态下使它们一体地接合的方法。尤其是，作为金属块和压电元件的接合方法，在不使用粘合剂而利用以焊料为首的钎焊材料进行接合的情况下，朗之万振子能够获得比使用粘合剂的情况更加良好的振动特性。然而，当利用焊料等钎焊材料来接合金属块和压电元件时，通常需要高温工艺，在作为将金属块和压电元件接合的部分的不同种材料接合部中，具有因热应力而导致压电单晶的压电元件破裂的问题。作为解决这样的问题的技术，例如在日本特开2008-128875号公报的超声波振动体中被公开。在该以往的超声波振动体中，公知有如下的技术：在利用粘合剂而与设置在压电振子的上下两面上的电极接合的各金属块的接合面上设置沟道或凹槽等构造来抑制在驱动中产生的剪切应变的产生，并降低在接合面的介电损耗等，从而防止压电振子产生裂纹并且使振动模式稳定。然而，在日本特开2008-128875号公报所公开的以往的超声波振动体中，具有在金属块表面需要加工工序而使制造成本增加的问题。即，关于以往的超声波振动体，由于为了吸收当通过粘合来接合金属块和压电元件时在不同种材料间的接合部产生的热应力、因粘合剂的硬化收缩而产生的应力等而在金属块表面设置沟道或凹槽等构造，因此具有需要额外的加工工艺而使成本变高的问题。并且，以往的超声波振动体在要粘合固定压电振子和金属块而使用了热硬化型的粘合剂的情况下，在使该粘合剂硬化时对接合面附近进行加热。由此，以往的超声波振动体在粘合剂硬化后，可能会因为压电振子和金属块的热膨胀系数的差而产生与粘合温度和常温的温度差相当的剪切应变。并且，在压电振子和金属块的接合面上始终会存在残余应力，也具有因为这个原因而在压电振子的内部产生裂纹的问题。因此，本专利技术就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够廉价地制造并且防止由于因作为质量块部件的金属块和压电体的热膨胀系数的差异而产生的应力导致压电体破损等的层叠型超声波振动器件、层叠型超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置。
技术实现思路
用于解决课题的手段本专利技术的一个方式的层叠型超声波振动器件在两个质量块部件之间设置有多个压电体，其中，该层叠型超声波振动器件具有：层叠压电体单元，其层叠所述多个压
电体和多个电极层而使它们一体化；第一接合材料，其对所述多个压电体进行接合，在比所述多个压电体的居里温度的一半低的第一接合温度下融化；以及第二接合材料，其对所述层叠压电体单元和所述两个质量块部件进行接合，在比所述第一接合温度低且比驱动时的最大温度高的第二接合温度下融化。并且，本专利技术的一个方式的层叠型超声波振动器件的制造方法是具有如下部分的层叠型超声波振动器件的制造方法：层叠压电体单元，其层叠多个压电体和多个电极层而使它们一体化；第一接合材料，其对所述多个压电体进行接合，在比所述多个压电体的居里温度的一半低的第一接合温度下融化；以及第二接合材料，其对所述层叠压电体单元和两个质量块部件进行接合，在比所述第一接合温度低且比驱动时的最大温度高的第二接合温度下融化，其中，该层叠型超声波振动器件的制造方法具有如下步骤：在所述多个压电单晶晶片的正面和背面成膜出基底金属；利用所述第一接合材料对成膜有所述基底金属的所述多个压电单晶晶片之间进行接合来制作所述层叠晶片；对所述层叠晶片进行切割而切出多个所述层叠压电体单元；以及利用所述第二接合材料对一个所述层叠压电体单元和所述两个质量块部件进行接合来制作层叠振子。并且，本专利技术的一个方式的超声波医疗装置具有层叠型超声波振动器件和探针前端部，其中，该层叠型超声波振动器件具有：层叠压电体单元，其层叠多个压电体和多个电极层而使它们一体化；第一接合材料，其对所述多个压电体进行接合，在比所述多个压电体的居里温度的一半低的第一接合温度下融化；以及第二接合材料，其对所述层叠压电体单元和两个质量块部件进行接合，在比所述第一接合温度低且比驱动时的最大温度高的第二接合温度下融化，该探针前端部传递由所述层叠型超声波振动器件产生的超声波振动而对活体组织进行处置。根据以上记载的本专利技术，能够提供能够廉价地制造并且防止由于因作为质量块部件的金属块和压电体的热膨胀系数的差异而产生的应力导致压电体破损等的层叠型超声波振动器件、层叠型超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置。附图说明图1是示出本专利技术的一个方式的超声波医疗装置的整体结构的剖视图。图2是示出该方式的振子单元的整体的概略结构的图。图3是示出该方式的超声波振子的结构的立体图。图4是示出该方式的超声波振子的结构的侧视图。图5是示出该方式的超声波振子的制造过程的流程图。图6是示出该方式的压电单晶晶片的立体图。图7是示出该方式的成膜有基底金属的压电单晶晶片的立体图。图8是示出该方式的所层叠的多个压电单晶晶片的立体图。图9是示出该方式的层叠有多个压电单晶晶片的层叠晶片的立体图。图10是示出该方式的被切割的层叠晶片的立体图。图11是示出该方式的从层叠晶片切出的层叠压电体单元的立体图。图12是该方式的包含超声波振子在内的振子单元的分解立体图。图13是示出该方式的将柔性印刷基板安装到振子单元的超声波振子的状态的分解立体图。图14是示出该方式的在超声波振子上安装有FPC的振子单元的立体图。图15是示出该方式的与超声波振子的制造和驱动有关的温度关系的曲线图。具体实施方式下面，利用附图对本专利技术进行说明。另外，在下面的说明中，基于各实施方式的附图是示意性的，应注意到各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比例等与现实不同，即使在附图的相互之间有时也包含彼此尺寸关系或比例不同的部分的情况。首先，下面根据附图对本专利技术的一个方式的具备激励超声波振动的层叠型超声波振动器件的超声波医疗装置的实施方式进行说明。图1是示出超声波医疗装置的整体结构的剖视图，图2是示出振子单元的整体的概略结构的图，图3是示出超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠型超声波振动器件，其在两个质量块部件间设置有多个压电体，其特征在于，该层叠型超声波振动器件具有：层叠压电体单元，其层叠所述多个压电体和多个电极层而使它们一体化；第一接合材料，其对所述多个压电体进行接合，在比所述多个压电体的居里温度的一半低的第一接合温度下融化；以及第二接合材料，其对所述层叠压电体单元和所述两个质量块部件进行接合，在比所述第一接合温度低且比驱动时的最大温度高的第二接合温度下融化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.27 JP 2014-0126861.一种层叠型超声波振动器件，其在两个质量块部件间设置有多个压电体，其特征在于，该层叠型超声波振动器件具有：层叠压电体单元，其层叠所述多个压电体和多个电极层而使它们一体化；第一接合材料，其对所述多个压电体进行接合，在比所述多个压电体的居里温度的一半低的第一接合温度下融化；以及第二接合材料，其对所述层叠压电体单元和所述两个质量块部件进行接合，在比所述第一接合温度低且比驱动时的最大温度高的第二接合温度下融化。2.根据权利要求1所述的层叠型超声波振动器件，其特征在于，所述第二接合材料的热膨胀系数在所述多个压电体的热膨胀系数与所述两个质量块部件的热膨胀系数的中间范围内。3.根据权利要求1或2所述的层叠型超声波振动器件，其特征在于，所述第一接合材料和所述第二接合材料是不同的钎焊材料。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的层叠型超声波振动器件，其特征在于，所述层叠压电体单元是矩形块状。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的层叠型超声波振动器件，其特征在于，所述多个压电体是压电单晶材料。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的层叠型超声波振动器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐谷浩一，伊藤宽，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP