超声波振动器件，超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置 |
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| 申请号 | CN201380041350.6 | 申请日 | 2013-06-10 | 公开(公告)号 | CN104520019B | 公开(公告)日 | 2017-03-08 |
| 申请人 | 奥林巴斯株式会社; | 发明人 | 伊藤宽; | ||||
| 摘要 | 本 申请 提供了一种 超 声波 振动器件， 超声波 振动器件的制造方法以及超声波医疗装置。超声波振动器件(2)具备在两个金属 块 (32、33、39、44(71、72))之间层叠多个压电单晶元件层(61电单晶元件层(61(73))的居里点的一半以下的接 合金 属(76)，两个金属块(32、33、39、44(71、72))和多个压电单晶元件层(61(73))分别在层叠方向上被熔融接合，从而能够实现无铅、减轻加工成本而变为廉价。(73))而成的层叠振子(41)，通过熔点为多个压 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种超声波振动器件，具备在第1金属块和第2金属块之间层叠无铅的多个压电单晶元件层而成的层叠振子，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 超声波振动器件，超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置 技术领域[0001] 本发明涉及激励超声波振动的超声波振动器件、该超声波振动器件的制造方法、具备超声波振动器件的超声波医疗装置。 背景技术[0003] 以往的超声波处理工具中，在机头内，作为超声波振子(超声波振动源)，内置有例如JP特开2009－220014号公报所示的螺栓紧固兰杰文(Langevin)振子。对这样的以往的螺栓紧固兰杰文振子而言，将电信号变换为机械振动的压电元件被由金属部件构成的前块(front mass)、后块(back mass)夹住，通过螺栓被牢固地紧固而一体化，整体一体地振动。 [0004] 另外，将通过金属部件夹住压电元件并通过包括粘接等在内的任一种方法一体化而振动的振子称作兰杰文振子，将作为一体化的方法而使用基于螺栓的紧固的振子称作螺栓紧固兰杰文振子。作为一般的结构，使用锆钛酸铅(PZT：Pb(Zrx,Ti1－x)O3)作为压电元件，压电元件的形状被加工成环状，螺栓插通到环内部。 [0005] 作为这样的压电元件的PZT具有高生产性及高电气机械变换效率，作为压电材料具有优良的特性，因此长年在超声波振子、致动器等多种领域中使用。 [0006] 但是，PZT使用铅。因此，从近年来对环境的不良影响的观点出发，希望使用不使用铅的无铅压电材料。因此，作为无铅压电材料且具有较高的电气机械变换效率的材料，有时使用压电单晶。该压电单晶由于加工性不太好，因此为了在兰杰文振子或螺栓紧固兰杰文振子中使用，希望有能够廉价地加工并且容易地进行组装的方法。 [0007] 为了像这样使用压电单晶来构成与以往相同形状的螺栓紧固兰杰文振子，需要从大尺寸的晶片通过机械加工逐一加工为具有期望的尺寸的环形状的压电振子。与从糊剂通过烧结制作的PZT等的陶瓷不同，不能不进行机械加工就自始做成环形状。并且，压电单晶的机械加工容易发生材料的焦电性、结晶的劈开性、由脆性引起的破碎等机械加工不良，因此有加工困难、加工成本变高的问题。 [0008] 进而，在一个螺栓紧固兰杰文振子中，需要使用多个加工困难、加工成本高的压电振子。因此，使用压电单晶的兰杰文振子存在成本变得非常高的问题。 发明内容[0009] 因此，本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的是提供一种减轻无铅压电单晶的加工成本而能够廉价地制作的超声波振动器件、该超声波振动器件的制造方法和具备超声波振动器件的超声波医疗装置。 [0010] 用于解决问题的手段 [0011] 本发明中的一个方式的超声波振动器件具备在两个金属块之间层叠多个压电单晶元件层而成的层叠振子；通过熔点为所述多个压电单晶元件层的居里点的一半以下的接合金属，至少使所述多个压电单晶元件层各自在层叠方向上熔融接合。 [0012] 此外，本发明中的一个方式的超声波振动器件的制造方法，所述超声波振动器件具备在两个金属块之间层叠多个压电单晶元件层而成的层叠振子，通过熔点为所述多个压电单晶元件层的居里点的一半以下的接合金属，至少使所述多个压电单晶元件层各自在层叠方向上熔融接合，所述超声波振动器件的制造方法为：将在第1所述金属块、多个压电单晶片以及第2所述金属块之间分别设置所述接合金属而层叠形成的层叠体加热到所述接合金属的熔点以上之后，慢慢冷却，形成通过熔融接合而各层叠材料被一体化而形成的块体，从所述接合块体进行机械加工而切出多个柱状体，在所述柱状体中的所述第1金属块的部分，加工出对超声波振动进行放大的变幅部。 [0013] 进而，本发明中的一个方式的超声波医疗装置，具备：超声波振动器件，具有在两个金属块之间层叠多个压电单晶元件层而成的层叠振子，通过熔点为所述多个压电单晶元件层的居里点的一半以下的接合金属，至少使所述多个压电单晶元件层各自在层叠方向上熔融接合；以及探头前端部，传递由所述超声波振动器件产生的超声波振动，对生物体组织进行处理。 [0015] 图1是表示本发明的第1实施方式的超声波医疗装置的整体结构的剖视图。 [0016] 图2是表示本发明的第1实施方式的振子单元的整体的概略结构的图。 [0017] 图3是表示本发明的第1实施方式的其他形态的超声波医疗装置的整体结构的剖视图。 [0018] 图4是表示本发明的第1实施方式的超声波振子的结构的立体图。 [0019] 图5是表示本发明的第1实施方式的超声波振子的结构的剖视图。 [0020] 图6是表示本发明的第1实施方式的各种层叠材料的结构的剖视图。 [0021] 图7是表示本发明的第1实施方式的各种层叠材料被接合而成的接合块体的剖视图。 [0022] 图8是表示本发明的第1实施方式的各种层叠材料被接合而成的接合块体的立体图。 [0023] 图9是表示本发明的第1实施方式的从接合块体切出的接合柱状体的立体图。 [0024] 图10是表示本发明的第1实施方式的接合柱状体的剖视图。 [0025] 图11是表示本发明的第1实施方式的从接合柱状体形成了变幅部(horn)的超声波振子的立体图。 [0026] 图12是表示本发明的第1实施方式的超声波振子的剖视图。 [0028] 图14是表示本发明的第1实施方式的在电极上连接了FPC的超声波振子的剖视图。 [0029] 图15是表示本发明的第1实施方式的变形例的各种层叠材料的结构的剖视图。 [0030] 图16是表示本发明的第2实施方式的各种层叠材料的结构的剖视图。 [0031] 图17是表示本发明的第2实施方式的在电极上连接了FPC的超声波振子的立体图。 [0032] 图18是表示本发明的第2实施方式的在电极上连接了FPC的超声波振子的剖视图。 [0033] 图19是表示本发明的第3实施方式的超声波振子的一例的后视图。 [0034] 图20是表示本发明的第3实施方式的在超声波振子上形成有两个平面部的一例的后视图。 [0035] 图21是表示本发明的第3实施方式的在图20的电极上连接了FPC的超声波振子的立体图。 [0036] 图22是表示本发明的第3实施方式的在超声波振子上形成有四个平面部的一例的后视图。 [0037] 图23是表示本发明的第3实施方式的连接有图22的FPC的超声波振子的立体图。 具体实施方式[0038] 以下，利用附图对本发明进行说明。另外，以下的说明中，应注意基于各实施方式的附图是示意性的，各部分的厚度与宽度的关系、各部分的厚度的比率等与现实的产品不同，在附图彼此之间也有包含彼此的尺寸关系、比率不同的部分的情况。 [0039] (第1实施方式) [0040] 首先，以下基于附图对本发明的第1实施方式进行说明。 [0041] 图1是表示超声波医疗装置的整体结构的剖视图，图2是表示振子单元的整体的概略结构的图，图3是表示其他形态的超声波医疗装置的整体结构的剖视图，图4是表示超声波振子的结构的立体图，图5是表示超声波振子的结构的剖视图，图6是表示各种层叠材料的结构的剖视图，图7是表示各种层叠材料被接合而成的接合块体的剖视图，图8是表示各种层叠材料被接合而成的接合块体的立体图，图9是表示从接合块体切出的接合柱状体的立体图，图10是表示接合柱状体的剖视图，图11是表示从接合柱状体形成了变幅部的超声波振子的立体图，图12是表示超声波振子的剖视图，图13是表示在电极上连接有FPC的超声波振子的立体图，图14是表示在电极上连接有FPC的超声波振子的剖视图，图15是表示变形例的各种层叠材料的结构的剖视图。 [0042] (超声波医疗装置) [0044] 手柄单元4具备操作部5、由长的外套管7构成的插入套部8以及前端处理部30。插入套部8的基端部以能够沿绕轴方向旋转的方式安装于操作部5。前端处理部30设置在插入套部8的前端。手柄单元4的操作部5具有操作部主体9、固定手柄10、可动手柄11以及旋钮12。操作部主体9与固定手柄10形成为一体。 [0045] 在操作部主体9与固定手柄10的连结部形成有用于向背面侧插通可动手柄11的缝隙13。可动手柄11的上部穿过缝隙13向操作部主体9的内部伸出。在缝隙13的下侧的端部，固定有手柄挡块14。可动手柄11经由手柄支轴15可转动地安装于操作部主体9。另外，随着可动手柄11以手柄支轴15为中心转动的动作，可动手柄11相对于固定手柄10进行开闭操作。 [0046] 在可动手柄11的上端部设有大致U字状的连结臂16。此外，插入套部8具有外套管7以及可沿着轴向移动地插通至该外套管7内的操作管17。在外套管7的基端部形成有直径比前端侧部分大的大径部18。在该大径部18的周围安装旋钮12。 [0048] 进而，在操作管19的前端部，经由作用销可转动地连结有把持部23的基端部。该把持部23与探头6的前端部31一起构成超声波医疗装置1的处置部。另外，在操作管19沿轴向移动的动作时，把持部23经由作用销在前后方向上进行推入拉出操作。此时，在操作管19被向手边侧移动操作的动作时，把持部23经由作用销以支点销为中心沿顺时针方向转动。由此，把持部23向接近探头6的前端部31的方向(闭方向)转动。此时，能够在单侧打开型的把持部23与探头6的前端部31之间把持生物体组织。 [0049] 在像这样把持了生物体组织的状态下，从超声波电源向超声波振子2供给电力，使超声波振子2振动。该超声波振动传递至探头6的前端部31。并且，使用该超声波振动进行把持在把持部23与探头6的前端部31之间的生物体组织的治疗。 [0050] (振子单元) [0051] 这里，对振子单元3进行说明。 [0052] 振子单元3如图2所示，将超声波振子2和探头6一体地组装而成，该探头6是传递该超声波振子2产生的超声波振动的棒状的振动传递部件。 [0053] 超声波振子2与对超声波振子的振幅进行放大的变幅部32连续设置。变幅部32由硬铝、不锈钢或例如64Ti(Ti－6Al－4V)等的钛合金形成。变幅部32形成为随着朝向前端侧而外径变细的圆锥形状，在基端外周部形成有外向凸缘33。另外，这里，变幅部32的形状不限于圆锥形状，也可以是随着朝向前端侧而外径按照指数函数变细的指数形状、随着朝向前端侧而阶梯性地变细的台阶形状等。另外，在外向凸缘33的后方，一体地形成有前块39。 [0054] 探头6具有例如由64Ti(Ti－6Al－4V)等的钛合金形成的探头主体34。在该探头主体34的基端部侧，配设有与上述的变幅部32连续设置的超声波振子2。这样形成了将探头6与超声波振子2一体化的振子单元3。另外，探头6中，探头主体34与变幅部32被螺接，探头主体34与变幅部32被接合。 [0055] 并且，超声波振子2产生的超声波振动被变幅部32放大之后传递至探头6的前端部31侧。在探头6的前端部31，形成有对生物体组织进行处置的后述的处置部。 [0056] 此外，在探头主体34的外周面，在位于轴向的中途的多处振动节点位置，隔开间隔地安装有由弹性部件形成为环状的两个橡胶衬里(lining)35。并且，通过这些橡胶衬里35，防止探头主体34的外周面与后述的操作管19接触。也就是说，在组装插入套部8时，作为振子一体型探头的探头6插入至操作管19的内部。此时，通过橡胶衬里35防止探头主体34的外周面与操作管19接触。 [0057] 此外，超声波振子2经由电缆36而与供给用于产生超声波振动的电流的未图示的电源装置主体电连接。通过该电缆36内的布线，从电源装置主体向超声波振子2供给电力，由此驱动超声波振子2。另外，振子单元3具备产生超声波振动的超声波振子2、对所产生的超声波振动进行放大的变幅部32、以及传递放大后的超声波振动的探头6。 [0058] 另外，超声波振子2和振子单元3不一定需要如图1所示收纳在操作部主体9内，例如，也可以如图3所示收纳在操作管19内。该图3的超声波医疗装置1中，位于从超声波振子2的防折件52开始直到在操作部主体9的基部配设的连接器38之间的电缆36插通至金属管37中而被收纳。这里，连接器38不是必须的，也可以构成为将电缆36延长至操作部主体9内部，并直接与超声波振子2的防折件52连接。超声波医疗装置1通过如图3的结构，能够进一步提高操作部主体9内的省空间化。另外，图3的作为超声波医疗装置1的功能与图1相同，因此省略详细的说明。 [0059] (超声波振子) [0060] 这里，以下说明作为本发明的超声波振动器件的超声波振子2。 [0061] 振子单元3的超声波振子2如图4及图5所示构成为，从前端起依次具有与振动传递部件之一的探头主体34螺接等而被连接的变幅部32、在该变幅部32的后方连续设置的层叠振子41、以及从变幅部32的基端至电缆36为止覆盖层叠振子41的罩体51。另外，覆盖层叠振子41的罩体51在基端部分具有防折件52，所述防折件52覆盖至通过焊料等而与作为通电部的两个FPC(挠性基板)47、48的接点焊盘电连接的、从电缆36伸出的布线36a、36b。 [0062] 层叠振子41在前后配设有绝缘层42、43，前方侧经由绝缘层42接合于与金属块体的变幅部32一体形成的圆柱状的前块39，后方侧经由绝缘层43接合于圆柱状的金属块体的后块44。另外，前块39以及后块44由硬铝、不锈钢或例如64Ti(Ti－6Al－4V)等的钛合金形成。 [0063] 层叠振子41中，作为由具有耐热性的无铅压电单晶板形成的压电层，层叠有多个这里为4个压电单晶元件层61。在这些压电单晶元件层61的两端以及彼此之间，交替地夹装正电极层62以及负电极层63。 [0064] (超声波振子的制造方法) [0065] 以下基于附图对超声波振子2的制造方法进行说明。 [0066] 在制造超声波振子2时，首先，如图6所示准备变幅部用金属71、后块用金属72、多个这里为四个压电材料晶片73、以及两个绝缘板74。另外，作为变幅部用金属71以及后块用金属72，如上所述使用硬铝、钛合金、不锈钢等的大致圆柱状的金属块体。 [0067] 这里的压电材料晶片73由居里点高的大致圆板状的铌酸锂(LiNbO3)形成。此外，两个绝缘板74使用形成为大致圆板状的陶瓷等的绝缘体。 [0068] 在这些变幅部用金属71以及后块用金属72各自的一面、压电材料晶片73的两面以及各绝缘板74的两面，将基底金属75成膜。作为该基底金属75，使用Ti/Ni/Au、Cr/Ni/Au、Cr/Ni/Pd/Au等，在压电材料晶片(wafer)73的两面以及各绝缘板74的两面通过蒸镀、喷溅、鍍金等的方法成膜为金属膜。 [0069] 并且，在后块用金属72的基底金属75上、各压电材料晶片73的一面侧的基底金属75上以及各绝缘板74的一面侧的基底金属75上，通过丝网印刷而设置AuSn共晶焊料或一般的无铅焊料的接合金属76。 [0070] 接着，使用这些材料，从超声波振子2的作为基端侧的纸面的下方侧起依次层叠后块用金属72、以接合金属76为上方的一方的绝缘板74、以接合金属76为上方的四个压电材料晶片73、以接合金属76为上方的另一方的绝缘板74、以基底金属75为下方的变幅部用金属71。此时，以四个压电材料晶片73的结晶的上下面在相邻的各晶片之间交替地反转的方式层叠。即，接合金属76被丝网印刷在四个压电材料晶片73之中的、两个压电材料晶片73的结晶的上表面侧和两个压电材料晶片73的结晶的下面侧，如上所述，以四个压电材料晶片73的结晶的上下面在相邻的晶片之间交替地反转的方式层叠。 [0071] 将像这样由各材料层叠而成的层叠体加热至各接合金属76熔融的温度，例如200℃～300℃左右之后，慢慢冷却，从纸面中的上方起变幅部用金属71、一方的绝缘板74、四个压电材料晶片73、另一方的绝缘板74以及后块用金属72分别通过接合金属76的熔融而在层叠方向上被接合。另外，基底金属75显现各材料的良好的密接性以及接合金属76熔融时的良好的浸润性，因此各材料稳定地被接合。 [0072] 这样，如图7及图8所示，形成以在各压电材料晶片73以及各绝缘板74之间层叠接合金属76的方式一体化的、这里为大致圆柱状的接合块体80。此外，在上述的加热时，根据需要从接合块体80的前端侧(纸面中的上部侧)、即变幅部用金属71侧起均匀地进行规定的加压。另外，基底金属75的厚度即使是全部层也就几um左右薄，因此图7以后省略图示。 [0073] 接着，从如以上那样制作的一个接合块体80，通过研磨、切削加工等的机械加工而切出多个如图9及图10所示的接合柱状体81。另外，此时，从变幅部用金属71一体地机械加工用于保持振子单元3的上述的外向凸缘33、以及在该外向凸缘33的后方连续设置的前块39。 [0074] 接下来，将接合柱状体81的变幅部用金属71如图11及如图12所示，通过研磨、切削加工等而机械加工为朝向振子单元3中前端部侧(纸面中的上部侧)而前端变细的锥形形状，加工出具有超声波振动振幅的放大效果的上述的变幅部32。另外，在变幅部32，从前端面起向内部方向，丝攻(TAP)加工用于与探头主体34螺接的未图示的阴螺纹孔。 [0075] 这样，从接合柱状体81的变幅部用金属71通过机械加工将变幅部32、外向凸缘33以及前块39成形。并且，接合柱状体81的两个绝缘板74构成超声波振子2中的绝缘层42、43、多个这里为四个压电材料晶片73构成超声波振子2中的压电单晶元件层61。进而，夹住接合柱状体81的四个压电材料晶片73的接合金属76构成超声波振子2中的正电极层62或负电极层63，后块用金属72构成超声波振子2中的后块44。像这样，从接合块体80切出多个接合柱状体81，从一个接合柱状体81通过总括加工将超声波振子2单片化而制造。另外，变幅部用金属71或后块用金属72与某一个绝缘板74之间的接合金属76不构成正电极层62或负电极层63，而用于将变幅部用金属71或后块用金属72与绝缘板74进行接合。 [0076] 并且，超声波振子2中，为了取得向各压电单晶元件层61的电连接，如图13及如图14所示，两个FPC47、48通过焊料等的电连接部49与夹着各压电单晶元件层61的正电极层62或负电极层63电连接，建立向各压电单晶元件层61的电连接。另外，FPC47、48将每隔一个层叠的负电极层63彼此或正电极层62彼此电连接。 [0077] 通过以上说明的超声波振子2的制造工艺，由外向凸缘33以及前块39一体形成的变幅部32、绝缘层42、各压电单晶元件层61、负电极层63、正电极层62、绝缘层43以及后块44被一体化制造。并且，经由与正电极层62或负电极层63的侧面通过焊料等的电连接部49电连接的FPC47、48，对各压电单晶元件层61施加驱动信号，完成使整体进行超声波振动的超声波振子2。 [0078] 另外，该超声波振子2中，从正电极侧的FPC47向正电极层62施加的驱动信号经由各压电单晶元件层61从负电极层63流向负电极侧(GND侧)的FPC48。因此，超声波振子2在这里为设置了绝缘层42、43的结构，但即使不特别设置绝缘层42、43，只要是前块39以及后块44与负电极层63相接的结构，则不流过驱动信号。也就是说，如本实施方式那样，超声波振子2只要是使压电单晶元件层61为偶数层、在压电单晶元件层61的两端、即层叠振子41的两端配置负电极层63的结构，则不一定必须设置绝缘层42、43。 [0079] 此外，这里的各压电单晶元件层61使用铌酸锂(LiNbO3)，其居里点为约1150℃。并且，构成正电极层62或负电极层63的AuSn共晶焊料、一般的无铅焊料等的接合金属76熔点相对于铌酸锂(LiNbO3)的居里点(约1150℃)为一半以下(这里为1/3以下)的约200～300℃。因此，即使为了进行各层叠材料的接合，在接合金属76熔融的温度的温度(约200～300℃)左右下进行热处理，成为压电单晶元件层61的各压电材料晶片73的极化也不会恶化，在组装、加工工艺之后不用进行再极化处理就能够直接作为兰杰文振子的超声波振子2来使用。 [0080] 进而，在用于层叠材料的接合的加热后的冷却时，为了防止各压电材料晶片73因由热膨胀系数的差异带来的热应力而破裂，优选的是变幅部用金属71以及后块用金属72的热膨胀系数尽可能接近于压电单晶板的热膨胀系数。因此，这里的压电材料晶片73如上述那样使用无铅的铌酸锂(LiNbO3)，热膨胀系数在结晶方向上为约8～15ppm，因此特别优选的是变幅部用金属71以及后块用金属72的材质为钛合金或具有接近约8～15ppm的值的热膨胀系数的不锈钢。 [0081] 如以上记载的那样，在本实施方式中，层叠比制造目标物的超声波振子2的最终形状大的形状的作为压电单晶元件层61的压电材料晶片73、作为正电极层62或负电极层63的接合金属76、变幅部32、作为外向凸缘33以及前块39的金属块的变幅部用金属71、作为后块44的金属块的后块用金属72、以及作为绝缘层42、43的绝缘板74。并且，在各自之间配置作为接合部的由金属材料构成的接合金属76，对这些进行加热，使温度上升到接合金属76的熔点以上之后进行冷却，从而首先形成使这些接合而一体化的接合块体80。 [0082] 另外，这里的接合金属76所使用的金属材料使用具有压电材料晶片73的居里点的一半以下的熔点的材料，能够以即使使金属熔融并进行接合也不会发生压电材料晶片73的去极化的方式接合。即，能够从接合块体80容易地制造在进行机械加工后不用进行压电单晶元件层61的再极化就能够驱动的超声波振子2。并且，对作为各层叠材料被一体化的接合体的接合块体80总括地进行机械加工，能够从一个接合块体80制造多个作为兰杰文振子的超声波振子2。最后，在切出的超声波振子2的正电极层62或负电极层63的侧面安装作为压电振子驱动用电极的FPC47、48，使得能够对各个压电振子施加驱动用电信号。 [0083] 像这样，通过将各层叠材料接合后进行总括加工而单片化，由此与将超声波振子2逐个地独立进行机械加工相比，减少机械加工的次数，能够实现低成本化。此外，在机械加工时，作为压电单晶元件层61的压电材料晶片73的端部不露出，因此还有不易引起碎屑(chipping)的优点。结果，本实施方式的超声波振子2能够减轻使用了无铅铌酸锂(LiNbO3)的压电材料晶片73的加工成本而能够廉价地制造。 [0084] 另外，上述中，示出了在压电材料晶片73的一面侧的基底金属75上以及一方的绝缘板74的一面侧的基底金属75上通过丝网印刷来设置AuSn共晶焊料或一般的无铅焊料的接合金属76的结构，但不限于此，也可以如图15所示，将接合金属76做成带形态(金属带)，并配置在变幅部用金属71、后块用金属72、各压电材料晶片73以及各绝缘板74的各个之间。 [0085] (第2实施方式) [0086] 接着，以下基于附图对本发明的第2实施方式进行说明。 [0087] 图16是表示各种层叠材料的结构的剖视图，图17是表示在电极上连接了FPC的超声波振子的立体图，图18是在电极上连接了FPC的超声波振子的剖视图。 [0088] 另外，本实施方式的说明中，关于在上述的第1实施方式中记载的结构，使用相同的附图标记，并省略其详细说明。 [0089] 上述的第1实施方式中，采用了在由接合金属76形成的正电极层62或负电极层63的侧面上通过电连接部49进行FPC47、48的电连接以及机械固定的结构。在该结构的基础上，为了进一步确保所需的机械固定的强度，电连接部49和正电极层62或负电极层63需要一定的大小(厚度)，因此，作为正电极层62或负电极层63的接合金属76需要某种程度的厚度。该厚度优选的是比接合所需的最低限度的厚度厚。反之，在将例如包含金的AuSn用于接合金属76的情况下，由于包含高价的Au，因此材料成本高，优选将接合金属76的厚度抑制为接合所需的最低限度的厚度。 [0090] 因此，本实施方式中，如图16所示，设置由比接合金属76廉价的金属材料例如铜(Cu)形成的具有规定的厚度的金属间隔件77，来确保正电极层62或负电极层63的厚度。 [0091] 具体而言，金属间隔件77的两面侧的各个侧面经由接合金属76而配置在绝缘板74以及各压电材料晶片73之间。详细地讲，这里将金属间隔件77以用带形态的两个接合金属76夹住的方式配置在绝缘板74以及各压电材料晶片73之间而层叠各材料。 [0092] 另外，与第1实施方式同样，这里也在各绝缘板74以及各压电材料晶片73各自的两面上，由接合的接合金属76、变幅部用金属71或后块用金属72、以及绝缘板74或压电材料晶片73形成了显现良好的密接性、以及熔融时的良好的浸润性的基底金属75的膜。 [0093] 此外，金属间隔件77在这里如上述那样使用了铜(Cu)等，该金属间隔件77与接合金属76的材质的组合为铜(CU)和一般的无铅焊料的情况下接合性良好，因此这里构成为在金属间隔件77上不需要形成基底金属75的膜。 [0094] 另外，根据金属间隔件77的材质与接合金属76的材质的组合，可以根据需要在金属间隔件77上形成基底金属75的膜。此外，接合金属76在这里为带形态，但也可以根据金属间隔件77的厚度，作为糊剂来进行丝网印刷。特别在金属间隔件77的厚度薄的情况下，难以将接合金属76作为糊剂来进行丝网印刷之后层叠各材料，因此在该情况下，优选使接合金属76为带形态。 [0095] 以上说明的本实施方式中，也与第1实施方式同样，将各材料的层叠体加热到接合金属76熔融的温度之后，慢慢冷却，使变幅部用金属71、一方的绝缘板74、各压电材料晶片73、各接合金属76、各金属间隔件77、另一方的绝缘板74以及后块用金属72分别被接合。这里也是基底金属75显现各材料的良好的密接性以及接合金属76熔融时的良好的浸润性地将各材料接合。 [0096] 这样，金属间隔件77以被接合金属76夹住的方式在各压电材料晶片73的上下被一体化，与第1实施方式同样，这里形成未图示的接合块体(80)。并且，与第1实施方式同样，这里，从接合块体(80)通过切削加工等的机械加工切出未图示的多个接合柱状体(81)。并且，在变幅部用金属71，一体地机械加工外向凸缘33以及在该外向凸缘33的后方连续设置的前块39。 [0097] 这样，本实施方式中，设置在两个接合金属76之间的金属间隔件77以夹住各压电材料晶片73的方式配置，各金属间隔件77构成正电极层62或负电极层63，从接合块体80切出多个接合柱状体81并加工。这样，超声波振子2通过总括加工被单片化而被制造。另外，其他超声波振子2的结构与第1实施方式相同。 [0098] 并且，在超声波振子2上，与第1实施方式同样，为了取得向各压电单晶元件层61的电连接，而如图17及图18所示，两个FPC47、48通过焊料等的电连接部49而电连接于与两个接合金属76及3层金属间隔件77相比具有充分的厚度的正电极层62或负电极层63，建立向各压电单晶元件层61的电连接。另外，这里也由于基底金属75的厚度即使是全部层也就几um左右薄，因此在图17及图18中省略图示。 [0099] 通过以上的说明，本实施方式的超声波振子2构成为除了第1实施方式的效果之外，还能够为了确保所需的机械固定的强度而充分确保与电连接部49连接的正电极层62或负电极层63的厚度。进而，在将包含金的AuSn等用于接合金属76的情况下，抑制接合金属76的厚度，通过由廉价的材料这里为铜(Cu)形成的金属间隔件77，能够确保正电极层62或负电极层63的厚度，因此能够减轻超声波振子2的制造成本。此外，在金属间隔件77使用了铜(Cu)的情况下，能够对由该金属间隔件77构成的正电极层62或负电极层63的侧面部直接焊接而形成电连接部49。 [0101] (第3实施方式) [0102] 接着，以下基于附图对本发明的第3实施方式进行说明。 [0103] 图19是表示超声波振子的一例的后视图，图20是在超声波振子上形成有两个平面部的一例的后视图，图21是表示在图20的电极上连接了FPC的超声波振子的立体图，图22是表示在超声波振子形成有四个平面部的一例的后视图，图23是表示连接了图22的FPC的超声波振子的立体图。 [0104] 另外，在本实施方式的说明中，对于上述的第1实施方式以及第2实施方式中记载的结构，使用相同的附图标记，并省略其详细的说明。 [0105] 上述的各实施方式的作为兰杰文振子的超声波振子2的从振动方向(前后方向)观察的截面外形形状优选为：从相对于该振动方向的中心轴O对称的点起，如图19所示为圆形。但是，在截面外形形状为圆形的情况下，在经由电连接部49将FPC47、48与正电极层62或负电极层63连接时，需要使用防止超声波振子2的滚动的夹具、决定FPC47、48的固定位置的夹具。 [0106] 此外，为了将电气连接部49固定到正电极层62或负电极层63的侧周部，需要在使电连接部49的形状沿着与正电极层62或负电极层63相应的圆弧形状、或者使FPC47、48弯曲而沿着正电极层62或负电极层63的圆弧形状的状态下，将电连接部49固定到超声波振子2。因此，有可能导致电连接部49向正电极层62或负电极层63的电连接可靠性以及电连接部49的形成工序的作业性降低。 [0107] 因此，本实施方式中，如图20及如图21所示，通过在从接合块体(80)向接合柱状体(81)进行单片化的工序中，在作为超声波振子2的一部分的层叠振子41、前块39以及后块44设置平面部82，并在该部分固定电连接部49，从而能够提高FPC47、48的连接时的作业性，减轻组装成本，以及提高电连接部49的连接可靠性。进而，如图22及如图23所示，也可以使层叠振子41、前块39以及后块44的四个侧面仅由平面部82构成，从超声波振子2的振动方向(前后方向)观察的外形截面形状为矩形状。 [0108] 另外，本实施方式的结构不仅适用于第1实施方式的结构，而且当然也可以适用于第2实施方式的使用金属间隔件77形成正电极层62或负电极层63的超声波振子2。 [0109] 上述的实施方式中记载的发明不限于该实施方式以及变形例，除此之外，在实施阶段中在不脱离其主旨的范围内能够实施各种变形。进而，上述实施方式中包含各种阶段的发明，通过所公开的多个构成要件的适当的组合，能够提取得到各种发明。 [0110] 例如，即使从实施方式中示出的全部构成要件中删除几个构成要件，只要能够解决上述的问题并得到上述的效果，则删除了该构成要件的构成也能够作为发明获得。 |
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