(57)【要約】【課題】装置の小型化が可能な超音波測定装置、ヘッドユニット、プローブ及び診断装置等を提供すること。【解決手段】超音波測定装置は、超音波トランスデューサーデバイス２００と、集積回路装置１１０と、を含む。超音波トランスデューサーデバイス２００は、基板と、基板上に配置された超音波素子アレイと、を有する。超音波素子アレイ１００は矩形である。その矩形の長辺方向を第１の方向Ｄ１とする場合に、集積回路装置１１０の長辺方向が第１の方向Ｄ１に沿うように、集積回路装置１１０が基板に実装される。集積回路装置１１０は、超音波素子アレイに対して送信信号を出力する複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４を有する。複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４は、第１の方向Ｄ１に沿って配置される。【選択図】図１１
2014083283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に配置された超音波素子アレイと、を有する超音波トランスデューサーデバイスと、
前記基板に実装される集積回路装置と、
を含み、
前記超音波素子アレイは矩形であり、
前記矩形の長辺方向を第１の方向とする場合に、前記集積回路装置の長辺方向が前記第１の方向に沿うように、前記集積回路装置が前記基板に実装され、
前記集積回路装置は、
前記第１の方向に沿って配置され、前記超音波素子アレイに対して送信信号を出力する複数の送信回路を有することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記超音波トランスデューサーデバイスは、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って前記基板に形成され、前記超音波素子アレイと電気的に接続される複数の信号電極線を有し、
前記集積回路装置は、前記複数の送信回路の各送信回路に接続される端子を有し、
前記集積回路装置の前記複数の端子の各端子は、前記前記複数の信号電極線のいずれかに接続されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記集積回路装置は、
前記複数の端子ごとに当該端子に接続される送受信切り替えスイッチを有し、
複数の前記送受信切り替えスイッチは、前記集積回路装置を前記基板に対して実装した状態において前記第１の方向に沿って配列されることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記集積回路装置は、
前記第１の方向に沿って配置された前記複数の端子と前記第１の方向に沿って配置された前記複数の送信回路との間に配置されるマルチプレクサーを有することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記集積回路装置は、
前記複数の送受信切り替えスイッチごとに、当該送受信切り替えスイッチに接続される受信信号出力端子を有し、
前記複数の端子は、
前記集積回路装置の第１の長辺に沿って配置され、
複数の前記受信信号出力端子は、
前記第１の長辺に対向する前記集積回路装置の第２の長辺に沿って配置されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項６】
請求項２において、
前記集積回路装置は、
複数のダミー端子を有し、
前記複数の端子は、
前記集積回路装置の第１の長辺に沿って配置され、
前記複数のダミー端子は、
前記第１の長辺に対向する前記集積回路装置の第２の長辺に沿って配置されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかにおいて、
前記複数の信号電極線の各信号電極線は、前記超音波素子アレイに含まれる複数の超音波素子のうちの一部の超音波素子の少なくとも１つの信号電極が前記基板上に延在形成されている電極層を含み、
前記複数の超音波素子の各超音波素子は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられたトランスデューサー部と、を有し、
前記第１の電極又は前記第２の電極が前記少なくとも一つの信号電極線として前記基板上に延在形成されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記集積回路装置は、
制御信号を入力するための制御端子を有し、
前記制御端子は、
前記集積回路装置の対向する短辺を第１の短辺及び第２の短辺とした場合に、前記第１の短辺及び前記第２の短辺の少なくとも一方に配置されることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記基板に実装される第２の集積回路装置を含み、
前記集積回路装置は前記超音波素子アレイの第１の長辺側に実装され、前記第２の集積回路装置は前記超音波素子アレイの第２の長辺側に実装されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記集積回路装置は、
前記超音波トランスデューサーデバイスの前記基板に対してフリップチップ実装されていることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記基板は、アレイ状に配置された複数の開口を有し、
前記超音波素子アレイは、前記複数の開口ごとに超音波素子を有し、
前記超音波素子は、
前記複数の開口のうちの対応する開口を塞ぐ振動膜と、
前記振動膜の上に設けられる圧電素子部と、
を有し、
前記圧電素子部は、
前記振動膜の上に設けられる下部電極と、
前記下部電極の少なくとも一部を覆うように設けられる圧電体層と、
前記圧電体層の少なくとも一部を覆うように設けられる上部電極と、
を有することを特徴とする超音波測定装置。
【請求項１２】
プローブのヘッドユニットであって、
請求項１乃至１１のいずれかに記載された超音波測定装置を含み、
前記プローブのプローブ本体に対して着脱可能であることを特徴とするヘッドユニット。
【請求項１３】
プローブ本体と、
請求項１乃至１１のいずれかに記載された超音波測定装置を有し、前記プローブ本体に脱着可能なヘッドユニットと、
を含むことを特徴とするプローブ。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれかに記載された超音波測定装置と、
表示用画像データを表示する表示部と、
を含むことを特徴とする診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波測定装置、ヘッドユニット、プローブ及び診断装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、バルクの圧電部材の後面電極の一部から圧電部材の側面にかけて絶縁体層が設けられ、圧電部材の前面電極に連続し後面電極側まで回り込むように導電体層が設けられ、圧電部材の後面側において導電体層及び後面電極には、フレキシブル基板に形成された配線が接続される超音波プローブが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４１０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、従来より超音波を送受信する超音波素子としてバルクの圧電部材が用いられてきた。しかしながら、バルクの圧電部材を駆動するためには例えば１００Ｖ程度の高電圧が必要であるため、高耐圧の駆動ＩＣを用いる必要がある。高耐圧のＩＣは一般的に実装面積が大きくなったり、ＩＣの個数が多くなるため、そのＩＣを搭載した装置の小型化が困難であるという課題がある。
【０００５】
本発明の幾つかの態様によれば、装置の小型化が可能な超音波測定装置、ヘッドユニット、プローブ及び診断装置等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、基板と、前記基板上に配置された超音波素子アレイと、を有する超音波トランスデューサーデバイスと、前記基板に実装される集積回路装置と、を含み、前記超音波素子アレイは矩形であり、前記矩形の長辺方向を第１の方向とする場合に、前記集積回路装置の長辺方向が前記第１の方向に沿うように、前記集積回路装置が前記基板に実装され、前記集積回路装置は、前記第１の方向に沿って配置され、前記超音波素子アレイに対して送信信号を出力する複数の送信回路を有する超音波測定装置に関係する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、集積回路装置の長辺方向が第１の方向に沿うように、集積回路装置が超音波トランスデューサーデバイスの基板に実装される。そして、その実装状態において、集積回路装置の複数の送信回路は第１の方向に沿って配列される。これにより、装置の小型化が可能になる。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記超音波トランスデューサーデバイスは、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って前記基板に形成され、前記超音波素子アレイと電気的に接続される複数の信号電極線を有し、前記集積回路装置は、前記複数の送信回路の各送信回路に接続される端子を有し、前記集積回路装置前記複数の端子の各端子は、前記前記複数の信号電極線のいずれかに接続されていてもよい。
【０００９】
このようにすれば、集積回路装置の複数の端子が超音波素子アレイに対向するように、集積回路装置を基板に配置できる。そして、その対向する複数の端子と超音波素子アレイを基板上の複数の信号電極線で接続することで、簡素な配線で集積回路装置と超音波素子アレイを接続できる。
【００１０】
また本実施形態の一態様では、前記集積回路装置は、前記複数の端子ごとに当該端子に接続される送受信切り替えスイッチを有し、複数の前記送受信切り替えスイッチは、前記集積回路装置を前記基板に対して実装した状態において前記第１の方向に沿って配列されてもよい。
【００１１】
このようにすれば、送信回路からの送信信号が受信回路へ入力されることを抑制し、受信回路を電気的な破壊から保護することが可能となる。また、複数の送受信切り替えスイッチを第１の方向に沿って配列することで、長細い集積回路装置に対して効率よくレイアウト配置できる。
【００１２】
また本実施形態の一態様では、前記集積回路装置は、前記第１の方向に沿って配置された前記複数の端子と前記第１の方向に沿って配置された前記複数の送信回路との間に配置されるマルチプレクサーを有してもよい。
【００１３】
このようにすれば、複数の送信回路からマルチプレクサーを介して複数の端子へ出力する信号の流れに沿うように、複数の送信回路とマルチプレクサーと複数の端子とを配置することができる。
【００１４】
また本実施形態の一態様では、前記集積回路装置は、前記複数の送受信切り替えスイッチごとに、当該送受信切り替えスイッチに接続される受信信号出力端子を有し、前記複数の端子は、前記集積回路装置の第１の長辺に沿って配置され、複数の前記受信信号出力端子は、前記第１の長辺に対向する前記集積回路装置の第２の長辺に沿って配置されてもよい。
【００１５】
このようにすれば、集積回路装置を基板に実装した状態において複数の端子を超音波素子アレイに対向して配置し、その反対側に複数の受信信号出力端子を配置することが可能になる。これにより、超音波の送受信における信号の流れに沿って、端子を配置することが可能となる。
【００１６】
また本実施形態の一態様では、前記集積回路装置は、複数のダミー端子を有し、前記複数の端子は、前記集積回路装置の第１の長辺に沿って配置され、前記複数のダミー端子は、前記第１の長辺に対向する前記集積回路装置の第２の長辺に沿って配置されてもよい。
【００１７】
このようにすれば、集積回路装置を基板に対してフリップチップ実装したときに、異方性導電フィルムの硬化収縮に対抗する力を、第１の長辺側と第２の長辺側で均衡させることができる。これにより、集積回路装置の複数の端子と基板の複数の信号電極線とを確実に導通させることが可能となる。
【００１８】
また本実施形態の一態様では、前記複数の信号電極線の各信号電極線は、前記超音波素子アレイに含まれる複数の超音波素子のうちの一部の超音波素子の少なくとも１つの信号電極が前記基板上に延在形成されている電極層を含み、前記複数の超音波素子の各超音波素子は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられたトランスデューサー部と、を有し、前記第１の電極又は前記第２の電極が前記少なくとも一つの信号電極線として前記基板上に延在形成されていてもよい。
【００１９】
このようにすれば、基板上に延在形成された信号電極線によってトランスデューサー部の電極から超音波トランスデューサーデバイスの信号端子までを他の配線部材を介在させることなく接続することが可能となる。
【００２０】
また本実施形態の一態様では、前記集積回路装置は、制御信号を入力するための制御端子を有し、前記制御端子は、前記集積回路装置の対向する短辺を第１の短辺及び第２の短辺とした場合に、前記第１の短辺及び前記第２の短辺の少なくとも一方に配置されてもよい。
【００２１】
このようにすれば、長辺に沿って複数の端子や複数の受信信号出力端子を配列し、それらの端子が配置されない短辺に制御端子を配置することで、集積回路装置の短辺を有効に活用することができる。
【００２２】
また本実施形態の一態様では、前記基板に実装される第２の集積回路装置を含み、前記集積回路装置は前記超音波素子アレイの第１の長辺側に実装され、前記第２の集積回路装置は前記超音波素子アレイの第２の長辺側に実装されていてもよい。
【００２３】
このようにすれば、超音波素子アレイを構成する複数の超音波素子列の両端から送信信号を印加することができる。これにより、例えば超音波素子列に接続された信号電極線が高抵抗である等の理由により送信信号が減衰する場合であっても、超音波素子列の両端から送信信号を印加することで、対称な超音波ビームを形成することが可能となる。
【００２４】
また本実施形態の一態様では、前記集積回路装置は、前記基板に対してフリップチップ実装されていてもよい。
【００２５】
このようにすれば、集積回路装置をフリップチップ実装することで、例えばフラットパッケージなどによってプローブ本体のリジッド基板に実装する場合よりも実装面積を削減でき、超音波測定装置をより小型化することが可能となる。
【００２６】
また本実施形態の一態様では、前記基板は、アレイ状に配置された複数の開口を有し、前記超音波素子アレイは、前記複数の開口ごとに超音波素子を有し、前記超音波素子は、前記複数の開口のうちの対応する開口を塞ぐ振動膜と、前記振動膜の上に設けられる圧電素子部と、を有し、前記圧電素子部は、前記振動膜の上に設けられる下部電極と、前記下部電極の少なくとも一部を覆うように設けられる圧電体層と、前記圧電体層の少なくとも一部を覆うように設けられる上部電極と、を有してもよい。
【００２７】
このようにすれば、開口を塞ぐ振動膜を圧電素子により振動させる超音波素子によって超音波素子アレイの各超音波素子を構成することができる。これにより、バルクの圧電素子を用いる場合に比べて低電圧の駆動信号で超音波素子を駆動することが可能になり、集積回路装置を低耐圧のプロセスで製造できるため、集積回路装置をコンパクトに形成することが可能となる。
【００２８】
また本実施形態の他の態様は、プローブのヘッドユニットであって、上記のいずれかに記載された超音波測定装置を含み、前記プローブのプローブ本体に対して着脱可能であるヘッドユニットに関係する。
【００２９】
また本発明の更に他の態様は、プローブ本体と、上記のいずれかに記載された超音波測定装置を有し、前記プローブ本体に脱着可能なヘッドユニットと、を含むプローブに関係する。
【００３０】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された超音波測定装置と、表示用画像データを表示する表示部と、を含む診断装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本実施形態の超音波素子の構成例。
【図２】本実施形態の超音波トランスデューサーデバイスの構成例。
【図３】本実施形態の超音波測定装置の基本構成例。
【図４】本実施形態の超音波測定装置の基本構成例。
【図５】本実施形態の超音波測定装置の基本構成例。
【図６】本実施形態の超音波測定装置の基本構成例。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、ダミー端子についての説明図。
【図８】本実施形態の超音波測定装置の構成例の回路ブロック図。
【図９】本実施形態の集積回路装置の詳細な構成例。
【図１０】超音波プローブの構成例。
【図１１】本実施形態の集積回路装置のレイアウト構成例。
【図１２】本実施形態の超音波測定装置の第２の基本構成例。
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、本実施形態の超音波測定装置の第２の構成例の回路ブロック図。
【図１４】本実施形態の集積回路装置の第２の詳細な構成例。
【図１５】本実施形態の集積回路装置の第２のレイアウト構成例。
【図１６】ヘッドユニットの構成例。
【図１７】図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）は、ヘッドユニットの詳細な構成例。
【図１８】図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）は、超音波プローブの構成例。
【図１９】超音波診断装置の構成例。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３３】
１．超音波素子
上述したように、バルクの超音波素子を用いると、高耐圧の駆動ＩＣが必要となるため、装置の小型化が困難であるという課題がある。例えば、ポータブル式の超音波測定装置等では、そのプローブや装置本体を小型化するニーズがあるが、高耐圧の駆動ＩＣを搭載すると小型化が妨げられてしまう。
【００３４】
また上述した特許文献１では、超音波素子であるバルク圧電部材の電極がフレキシブル基板を介して送受信部に接続される。フレキシブル基板には、電極と送受信部を接続する配線のみが形成されているため、部品点数やコストが増加するという課題がある。
【００３５】
また、超音波素子を駆動するＩＣ（集積回路装置）のほぼ全てがリジッド基板である主基板に実装されることになるため、ＩＣはフラットパッケージで構成されることが想定され、主基板上でＩＣが大きな面積を占めてしまう。またバルク圧電部材を駆動するために１００Ｖ程度の高電圧に耐える半導体プロセスを用いる必要があるため、ＩＣの実装面積が大きくなる。このように特許文献１の手法では、例えばポータブル式の超音波測定装置等に適用した場合に装置の小型化が困難であるという課題がある。
【００３６】
また、上述のように実装面積が大きなＩＣを用いて装置を小型化しようとすると、駆動チャンネル数を減らすことで駆動ＩＣの面積や個数を減らすことになるため、超音波素子アレイのチャンネル数が減少するという課題がある。チャンネル数が減少すると超音波ビームの収束性が低下するため、超音波診断装置の重要な特性である分解能が低減してしまう。
【００３７】
以下では、このような課題を解決できる本実施形態の超音波測定装置について説明する。まず本実施形態の超音波測定装置に適用される超音波素子について説明する。
【００３８】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に、本実施形態の超音波測定装置に適用される超音波素子１０の構成例を示す。この超音波素子１０は、振動膜（メンブレン、支持部材）５０と圧電素子部とを有する。圧電素子部は、下部電極（第１電極層）２１、圧電体層（圧電体膜）３０、上部電極（第２電極層）２２を有する。
【００３９】
図１（Ａ）は、基板（例えばシリコン基板）６０に形成された超音波素子１０の、素子形成面側の基板に垂直な方向から見た平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ’に沿った断面を示す断面図である。
【００４０】
第１電極層２１は、振動膜５０の上層に例えば金属薄膜で形成される。この第１電極層２１は、図１（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波素子１０に接続される配線であってもよい。
【００４１】
圧電体層３０は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極層２１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体層３０の材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを用いてもよい。
【００４２】
第２電極層２２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層３０の少なくとも一部を覆うように設けられる。この第２電極層２２は、図１（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波素子１０に接続される配線であってもよい。
【００４３】
振動膜（メンブレン）５０は、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により開口４０を塞ぐように設けられる。この振動膜５０は、圧電体層３０及び第１電極層２１、第２電極層２２を支持すると共に、圧電体層３０の伸縮に従って振動し、超音波を発生させることができる。
【００４４】
開口４０は、基板６０にアレイ状に配置される。開口４０の空洞領域は、基板６０の裏面（素子が形成されない面）側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によりエッチングすることで形成される。この空洞領域の開口部４５のサイズによって超音波の共鳴周波数が決定され、その超音波は圧電体層３０側（図１（Ａ）において紙面奥から手前方向）に放射される。
【００４５】
超音波素子１０の第１の電極は、第１電極層２１により形成され、第２の電極は、第２電極層２２により形成される。具体的には、第１電極層２１のうちの圧電体層３０に覆われた部分が第１の電極を形成し、第２電極層２２のうちの圧電体層３０を覆う部分が第２の電極を形成する。即ち、圧電体層３０は、第１の電極と第２の電極に挟まれて設けられる。
【００４６】
圧電体層３０は、第１の電極と第２の電極との間、即ち第１電極層２１と第２電極層２２との間に電圧が印加されることで、面内方向に伸縮する。超音波素子１０は、薄手の圧電素子（圧電体層３０）と金属板（振動膜５０）を貼り合わせたモノモルフ（ユニモルフ）構造を用いており、圧電体層３０が面内で伸び縮みすると貼り合わせた振動膜５０の寸法はそのままであるため反りが生じる。圧電体層３０に交流電圧を印加することで、振動膜５０が膜厚方向に対して振動し、この振動膜５０の振動により超音波が放射される。
【００４７】
この圧電体層３０に印加される電圧は、例えば１０〜３０Ｖであり、周波数は例えば１〜１０ＭＨｚである。即ち、バルクの圧電素子を用いる場合に比べて低電圧で駆動することができ、駆動ＩＣを低耐圧の半導体プロセスで製造することが可能となる。これにより、超音波診断装置のコンパクト化や多チャンネル化を図ることが可能となる。
【００４８】
２．超音波トランスデューサーデバイス（素子チップ）
図２に、本実施形態の超音波測定装置に含まれる超音波トランスデューサーデバイス２００の構成例を示す。この超音波トランスデューサーデバイス２００は、基板６０（図２では図示省略）と、基板６０に形成された超音波素子アレイ１００と、第１〜第ｎの信号端子ＸＡ１〜ＸＡｎ（複数の信号端子）と、第ｎ＋１〜第２ｎの信号端子ＸＢ１〜ＸＢｎ（第２の複数の信号端子）と、第１のコモン端子ＸＡＣと、第２のコモン端子ＸＢＣと、を含む。
【００４９】
超音波素子アレイ１００は、ｍ行ｎ列のマトリックスアレイ状に配置される複数の超音波素子１０、第１〜第ｎの信号電極線ＬＸ１〜ＬＸｎ、第１〜第ｍのコモン電極線ＬＹ１〜ＬＹｍ、コモン電極線ＬＸＣを含む。超音波素子１０は、例えば図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示した構成とすることができる。なお以下では、ｍ＝８、ｎ＝６４の場合を例に説明するが、本実施形態はこれに限定されず、ｍ、ｎはこれ以外の値であってもよい。
【００５０】
図２に示すように、スライス方向ＤＬに沿って第１行〜第８行の超音波素子１０が配置され、スライス方向ＤＬに交差するスキャン方向ＤＳに沿って第１列〜第６４列の超音波素子１０が配置される。ここでスキャン方向とは、セクタスキャンやリニアスキャンにおいて超音波ビームをスキャンする方向である。
【００５１】
第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４は、超音波素子アレイ１００においてスライス方向ＤＬに沿って配線され、それぞれ第１列〜第６４列の超音波素子１０に駆動電圧を供給する。第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４の一端には、第１〜第６４の信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４がそれぞれ接続され、第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４の他端には、第６５〜第１２８の信号端子ＸＢ１〜ＸＢ６４がそれぞれ接続される。この信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４は、図１（Ａ）の第１電極層２１又は第２電極層２２が基板６０上に信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４まで延在形成されることにより、形成される。ここで、「基板６０上に延在形成される」とは、例えばＭＥＭＳプロセスや半導体プロセス等によって基板に導電層（配線層）が積層され、その導電層により少なくとも２点間（例えば超音波素子から信号端子まで）が接続されていることである。
【００５２】
第１〜第８のコモン電極線ＬＹ１〜ＬＹ８は、スキャン方向ＤＳに沿って配線され、超音波素子アレイ１００の複数の超音波素子にコモン電圧を供給する。第１〜第８のコモン電極線ＬＹ１〜ＬＹ８は、スライス方向ＤＬに沿って配線されたコモン電極線ＬＸＣに接続され、コモン電極線ＬＸＣの一端には第１のコモン端子ＸＡＣが接続され、コモン電極線ＬＸＣの他端には第２のコモン端子ＸＢＣが接続される。
【００５３】
上記の第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４の各線は、図１（Ａ）等で説明した第１電極層２１及び第２電極層２２の一方に対応しており、第１〜第８のコモン電極線ＬＹ１〜ＬＹ８の各線は、第１電極層２１及び第２電極層２２の他方に対応する。
【００５４】
なお図２では、スライス方向ＤＬに並ぶ１列の超音波素子１０が１チャンネル（１つの信号端子）に接続される場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、スライス方向ＤＬに並ぶ複数列の超音波素子が１チャンネルに接続されてもよい。例えば、１チャンネルに６列の超音波素子が接続される場合、超音波素子アレイ１００はｍ行６ｎ列のマトリックスアレイ状となる。
【００５５】
また図２では、超音波素子アレイ１００がｍ行ｎ列のマトリックス状の配置である場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、複数の単位要素（超音波素子）が２次元的に規則性を持って配置されたアレイ状の配置であればよい。例えば、超音波素子アレイ１００は千鳥状の配置であってもよい。ここでマトリックス状の配置とは、ｍ行ｎ列の格子状配置であり、格子が矩形状の場合だけでなく、格子が平行四辺形状に変形した場合を含む。千鳥状の配置とは、超音波素子ｍ個の列と超音波素子ｍ−１個の列が交互に並び、ｍ個の列の超音波素子が、（２ｍ−１）行の中の奇数行に配置され、ｍ−１個の列の超音波素子が、（２ｍ−１）行の中の偶数行に配置される配置である。
【００５６】
３．超音波測定装置の基本構成
図３〜図６に、本実施形態の超音波測定装置の基本構成例を示す。この超音波測定装置は、超音波トランスデューサーデバイス２００と、第１のフレキシブル基板１３０と、第２のフレキシブル基板１４０と、超音波トランスデューサーデバイス２００の基板６０に実装される第１の集積回路装置１１０と、超音波トランスデューサーデバイス２００の基板６０に実装される第２の集積回路装置１２０と、を含む。なお以下では、第１の集積回路装置１１０、第１のフレキシブル基板１３０を例に説明するが、第２の集積回路装置１２０、第２のフレキシブル基板１４０についても同様に構成できる。また以下では適宜、超音波トランスデューサーデバイス２００を素子チップとも呼ぶ。
【００５７】
図３、図４に示す第１の方向Ｄ１は、図２のスキャン方向ＤＳに対応し、第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２は、図２のスライス方向ＤＬに対応する。即ち、第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４は、第２の方向Ｄ２に沿って、素子チップ２００の基板６０上に形成される。また第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４は、素子チップ２００の超音波出射方向側（即ち、圧電体層３０が形成される側）の面ＳＹＭに形成される。集積回路装置１１０は、素子チップ２００の超音波出射方向側の面ＳＹＭに実装される。実装状態において、素子チップ２００の第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４には、集積回路装置１１０の第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４が接続される。
【００５８】
フレキシブル基板１３０には、第１〜第６４の信号線ＬＴ１〜ＬＴ６４（複数の信号線）が形成されている。この第１〜第６４の信号線ＬＴ１〜ＬＴ６４は、フレキシブル基板１３０の内側（図４の紙面に向かって右側）に形成されており、素子チップ２００の第１〜第６４の信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４に接続されている。第１〜第６４の信号線ＬＴ１〜ＬＴ６４の他端は、フレキシブル基板１３０の他端まで延伸され、例えば後段の回路基板に接続するためのコネクター端子等に接続される。フレキシブル基板１３０の信号線ＬＴ１〜ＬＴ６４が形成された面は、素子チップ２００の超音波出射方向側の面ＳＹＭに対向するように、信号線ＬＴ１〜ＬＴ６４が信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４に接続される。そして、フレキシブル基板１３０は、超音波出射方向の反対方向側（素子チップ２００の裏面ＲＩＭ側）に屈曲されている。
【００５９】
ここで、「超音波出射方向の反対方向側に屈曲される」とは、フレキシブル基板１３０の端部（素子チップ２００に接続されない側の端部）が、少なくとも素子チップ２００の裏面ＲＩＭ側にくるようにフレキシブル基板１３０が湾曲していることである。例えば、図１０等に示すように、フレキシブル基板１３０の端部が素子チップ２００の裏面ＲＩＭに回り込むようにフレキシブル基板１３０を湾曲させることである。図１０の例では、その裏面ＲＩＭに回り込んだフレキシブル基板１３０の端部は、コネクター４２１に接続される。
【００６０】
図５、図６に示すように、集積回路装置１１０には、集積回路装置１１０の第１の長辺ＨＬ１に沿って第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４（複数の送信端子）が配列され、集積回路装置１１０の第２の長辺ＨＬ２に沿って第１〜第６４のダミー端子ＴＤ１〜ＴＤ６４（複数のダミー端子）が配列される。また集積回路装置１１０には、集積回路装置１１０の第１の短辺ＨＳ１、第２の短辺ＨＳ２に沿って制御端子ＴＣＡ１〜ＴＣＡ４、ＴＣＢ１〜ＴＣＢ４を配列することができる。これらの端子はバンプ端子であり、例えば集積回路装置１１０のパッド端子に対して金属メッキを施すことにより形成する。あるいは、集積回路装置１１０の素子形成面に対して、絶縁層となる樹脂層と、金属配線と、その金属配線に接続されるバンプ端子と、を形成してもよい。
【００６１】
ここで、「ダミー端子」とは、例えば送信信号や受信信号、制御信号等の信号を入出力しない端子であり、例えばバンプ端子のみが形成され、そのバンプ端子に回路が接続されていない端子である。なお、ダミー端子は、製造プロセスのテスト工程において信号入出力を行うテスト端子を含んでもよい。また、ダミー端子には、静電保護回路が接続されていてもよい。
【００６２】
集積回路装置１１０は、長辺ＨＬ１、ＨＬ２が第１の方向Ｄ１に沿うと共に送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４側の長辺ＨＬ１が超音波素子アレイ１００側を向くように、素子チップ２００の基板６０に対して実装される。実装時において、集積回路装置１１０の第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４と第１〜第６４のダミー端子ＴＤ１〜ＴＤ６４は、素子チップ２００の第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４に接続される。集積回路装置１１０の実装側から基板６０を見た平面視において、第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４は、集積回路装置１１０の下を通っている。
【００６３】
図５に示すように、実装時において集積回路装置１１０の制御端子ＴＣＡ１〜ＴＣＡ４、ＴＣＢ１〜ＴＣＢ４は、超音波トランスデューサーデバイス２００の制御信号線ＬＣＡ１〜ＬＣＡ４、ＬＣＢ１〜ＬＣＢ４に接続される。この制御信号線ＬＣＡ１〜ＬＣＡ４、ＬＣＢ１〜ＬＣＢ４は、基板６０上に形成された導電層の配線であり、例えば図１（Ａ）等で説明した第１電極層２１や第２電極層２２と同じ配線層で形成される。制御信号線ＬＣＡ１〜ＬＣＡ４、ＬＣＢ１〜ＬＣＢ４には、例えば図８の送受信制御回路５６０から送信パルス信号や送受信制御信号が供給され、集積回路装置１１０は、その送信パルス信号や送受信制御信号に基づいて送信信号を生成する。また、図示を省略しているが、集積回路装置１１０にはコモン出力端子を設けてもよい。コモン出力端子は、基板６０上の配線を介して超音波素子アレイ１００に対してコモン電圧を供給する。
【００６４】
次に、上記の超音波測定装置の動作について説明する。集積回路装置１１０からの送信信号（以下、駆動信号とも呼ぶ）が、第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４と第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４とを介して超音波素子アレイ１００に対して入力される。超音波素子アレイ１００は、その送信信号により超音波を出射し、その超音波が観察対象から反射され、その反射波が超音波素子アレイ１００により受信される。この超音波の受信時には、超音波素子アレイ１００からの受信信号が、第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４と第１〜第６４の信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４を介して、フレキシブル基板１３０の第１〜第６４の信号線ＬＴ１〜ＬＴ６４に出力される。そして、受信信号は、後段の受信回路（例えば図８のアナログフロントエンド回路５５０）に出力される。集積回路装置１１０の詳細な回路構成については、後述する。
【００６５】
上記のような集積回路装置１１０の実装は、図４に示すように、異方性導電フィルム１１５（ACF: Anisotropic Conductive Film）を用いたフリップチップ実装（ベアチップ実装）により実現される。具体的には、異方性導電フィルム１１５は、金属微粒子等の導電粒子を含んだ樹脂フィルムである。この異方性導電フィルム１１５を間に挟んで集積回路装置１１０を基板６０に接着し、異方性導電フィルム１１５を熱硬化させると、異方性導電フィルム１１５が硬化収縮し、その硬化収縮によって集積回路装置１１０と基板６０が引き合う。そして、集積回路装置１１０の突起端子（バンプ）が導電粒子を押しつぶすことにより基板６０の配線に対して導通し、その突起端子が硬化収縮の力に対抗することにより集積回路装置１１０を支える。端子に圧迫されていない部分のフィルムは、樹脂によって導電粒子間が絶縁状態に保たれており、端子のショートは生じないようになっている。
【００６６】
このように異方性導電フィルム１１５を用いて基板６０に対してフリップチップ実装を行うことで、フラットパッケージの集積回路装置を後段のプリント基板（リジッド基板）に対して実装する場合に比べて実装面積を削減できる。また、本実施形態の素子チップ２００は上述のように１０〜３０Ｖ程度で駆動可能であるため集積回路装置１１０を小型化できる。そのため、高耐圧の集積回路装置が必要なバルク圧電素子では困難な、フリップチップ実装による小型化を容易に実現できる。また、基板６０は、集積回路装置１１０と同じシリコン基板で構成される。即ち、熱膨張率が同じもの同士の接合であるため、熱膨張率が異なる異素材の接合に比べて接合信頼性が高い実装を実現できる。
【００６７】
なお、フリップチップ実装は、例えば、素子形成面を基板６０側にして実装するフェースダウン実装である。或は、素子形成面の裏面を基板６０側にして実装するフェースアップ実装であってもよい。
【００６８】
さて、図７（Ａ）に、ダミー端子ＴＤ１〜ＴＤ６４を設けない場合の集積回路装置１１０を超音波トランスデューサーデバイス２００に実装した部分の断面図を示す。図７（Ａ）に示すように、集積回路装置１１０の片側（長辺の一方）のみに第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４が存在すると、異方性導電フィルム１１５の硬化収縮の力が、端子が無い側と有る側とで不均衡を生じる。この不均衡により、端子が無い側には、集積回路装置１１０と基板６０が引き合う力ＦＡが生じる。一方、第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４が存在する側には、力ＦＡにより第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４を持ち上げる力ＦＢが生じるため、第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４が第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４から浮いてしまう可能性がある。
【００６９】
この点、本実施形態では、集積回路装置１１０の第１の長辺ＨＬ１に第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４を設け、第２の長辺ＨＬ２に第１〜第６４のダミー端子ＴＤ１〜ＴＤ６４を設けている。これにより、図７（Ｂ）に示すように、異方性導電フィルム１１５の硬化収縮の力ＦＣに対して、第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４が対抗する力ＦＥと第１〜第６４のダミー端子ＴＤ１〜ＴＤ６４が対抗する力ＦＤとが釣り合うため、力が均衡し、第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４と第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４との導通を保つことができる。
【００７０】
なお、本実施形態では異方性導電フィルム１１５（ＡＣＦ）による実装に限定されず、例えばＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）やＮＣＦ（Non-Conductive Film）、ＮＣＰ（Non-Conductive Paste）等を用いて集積回路装置１１０を基板６０に実装してもよい。
【００７１】
第２の集積回路装置１２０及び第２のフレキシブル基板１４０についても、上記と同様にして構成される。即ち、図４等に示すように、第２の集積回路装置１２０は、素子チップ２００の超音波出射方向側の面ＳＹＭに、異方性導電フィルム１２５によりフリップチップ実装される。実装状態において、素子チップ２００の第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４には、第２の集積回路装置１２０の第１〜第６４の送信端子ＴＴＢ１〜ＴＴＢ６４（第２の複数の送信端子）が接続される。第２のフレキシブル基板１４０には、第１〜第６４の信号線ＬＴＢ１〜ＬＴＢ６４（第２の複数の信号線）が形成されている。この信号線ＬＴＢ１〜ＬＴＢ６４は、素子チップ２００の第６５〜第１２８の信号端子ＸＢ１〜ＸＢ６４（第２の複数の信号端子）に接続される。
【００７２】
このように２つの集積回路装置１１０、１２０を設け、超音波素子アレイ１００を素子列の両側から駆動することで、対称な超音波ビーム形状を実現できる。即ち、信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４が高抵抗の場合には、駆動信号の減衰によってスライス方向ＤＬでの超音波ビーム形状が非対称となる可能性があるが、本実施形態のように両側駆動を行うことでスライス方向ＤＬでの超音波ビーム形状を対称にできる。
【００７３】
なお本実施形態では、上記のような両側駆動に限定されず、片側駆動を行ってもよい。即ち、フレキシブル基板１３０及び集積回路装置１１０のみを設け、素子チップ２００の片側の信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４のみから駆動信号を供給してもよい。
【００７４】
４．超音波測定装置の詳細構成
図８に、超音波測定装置の構成例の回路ブロック図を示す。この超音波測定装置は、素子チップ２００、集積回路装置５００、アナログフロントエンド回路５５０、送受信制御回路５６０を含む。なお以下では集積回路装置５００が第１の集積回路装置１１０に対応する場合を例に説明するが、集積回路装置５００は第２の集積回路装置１２０に対応してもよいし、第１の集積回路装置１１０及び第２の集積回路装置１２０の両方を含んでもよい。
【００７５】
送受信制御回路５６０は、集積回路装置５００に対して、超音波の送信制御や受信制御を行う。送受信制御回路５６０は、その制御信号を、図５の制御信号線ＬＣＡ１〜ＬＣＡ４、ＬＣＢ１〜ＬＣＢ４と制御端子ＴＣＡ１〜ＴＣＡ４、ＴＣＢ１〜ＴＣＢ４を介して集積回路装置５００へ供給する。
【００７６】
アナログフロントエンド回路５５０には、素子チップ２００からフレキシブル基板１３０を介して受信信号が入力され、アナログフロントエンド回路５５０は、その受信信号に対して例えば増幅処理やＡ／Ｄ変換処理等の受信処理を行う。またアナログフロントエンド回路５５０は、集積回路装置５００が出力する高電圧の送信信号を制限するリミッター回路５７０を含む。素子チップ２００を駆動する集積回路装置５００は１０〜３０Ｖ程度で動作しており、アナログフロントエンド回路５５０は数Ｖで動作するため、送信信号がそのままアナログフロントエンド回路５５０に入力されるとアナログフロントエンド回路５５０が破壊（静電破壊）される可能性がある。そのため、リミッター回路５７０を設け、送信信号がアナログフロントエンド回路５５０に入力されないようにしている。なお、リミッター回路５７０ではなく、超音波の送信期間にオフになるスイッチ素子を設けてもよい。
【００７７】
集積回路装置５００は、送受信制御回路５６０からの送信パルス信号を増幅する送信回路５２０を含む。図９に、集積回路装置５００に対応する集積回路装置１１０の詳細な構成例を示す。この集積回路装置１１０は、第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４を含む。第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４は図８の送信回路５２０に対応する。なお集積回路装置１２０についても同様に構成できる。
【００７８】
超音波の送信期間において、送受信制御回路５６０は、端子群ＴＰを介して第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４へ送信パルス信号を供給する。ここで端子群ＴＰは、図５の制御端子ＴＣＡ１〜ＴＣＡ４、ＴＣＢ１〜ＴＣＢ４に含まれる端子である。第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４は、供給された送信パルス信号を増幅し、その送信パルス信号を第１〜第６４の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４を介して超音波素子アレイ１００へ出力する。
【００７９】
超音波の受信期間において、超音波素子アレイ１００は観察対象からの超音波の反射波を受信し、その受信信号が第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４を介してアナログフロントエンド回路５５０へ入力される。受信信号は、送信信号に比べて微弱（電圧振幅が小さい）ため、リミッター回路５７０で制限されずに通過し、アナログフロントエンド回路５５０の受信回路等に入力される。
【００８０】
位相走査を行う場合には、送受信制御回路５６０は、送信信号や受信信号の位相制御を行う不図示の位相制御回路（遅延回路）を含むことができる。具体的には、位相制御回路は、第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４からの送信パルス信号を遅延させ、超音波ビームの位相走査を行う。ここで位相走査とは、送信信号の間の位相差を制御することで、超音波の放射方向（ビーム方向）を走査することである。そして、受信期間では、アナログフロントエンド回路５５０が、送信時の位相差に応じて受信信号を遅延させ、受信信号間の位相を揃え、受信処理を行う。
【００８１】
またリニアスキャンを行う場合には、送受信制御回路５６０からの指示に基づいて、送信信号を出力する送信回路が選択される。具体的には、１度に８チャンネルを駆動するリニアスキャンを例にとると、第１の送信期間において第１〜第８の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ８が送信パルス信号を出力し、次に第２の送信期間には第２〜第９の送信回路ＴＸ２〜ＴＸ９が送信信号を出力する。このように、駆動する超音波素子列を順次ずらしながら超音波素子アレイ１００を駆動する。受信時には、まず第１の受信期間には第１〜第８の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ８からの受信信号をアナログフロントエンド回路５５０が受信し、次に第２の受信期間には第２〜第９の信号電極線ＬＸ２〜ＬＸ９からの受信信号をアナログフロントエンド回路５５０が受信する。このように、受信する超音波素子列を順次ずらしながら超音波を受信する。
【００８２】
なお、本実施形態の超音波測定装置は上記の構成に限定されず、例えばリニアスキャンを行わず位相走査のみを行う構成としてもよいし、或は位相走査を行わずリニアスキャンのみを行う構成としてもよい。
【００８３】
５．超音波プローブ
図１０に、本実施形態の超音波測定装置を含む超音波プローブの構成例を示す。この超音波プローブは、筐体６００、音響部材６１０、素子チップ２００（超音波トランスデューサーデバイス）、集積回路装置１１０、１２０、フレキシブル基板１３０、１４０、コネクター４２１〜４２４、リジッド基板４３１〜４３３、集積回路装置４４１〜４４８、回路素子４５１〜４５５を含む。
【００８４】
音響部材６１０は、例えば音響整合層や音響レンズなどで構成され、素子チップ２００と観察対象との間の音響インピーダンスの整合や、超音波ビームの収束などを行う。例えば、集積回路装置１１０、１２０のシリコン基板は薄く研磨されており、その集積回路装置１１０、１２０は超音波トランスデューサーデバイス２００の基板６０に実装されている。音響部材６１０は例えばシリコン樹脂（シリコンゴム）の層で形成され、そのシリコン樹脂の層は、集積回路装置１１０、１２０を含めて超音波トランスデューサーデバイス２００の出射面を覆っている。このように、音響部材６１０の中に集積回路装置１１０、１２０を含めることで、薄く研磨した集積回路装置１１０、１２０の保護や、プローブヘッドの小型化が可能になる。
【００８５】
超音波トランスデューサーデバイス２００に接続されたフレキシブル基板１３０、１４０は、コネクター４２１、４２２によりリジッド基板４３２に接続される。リジッド基板４３１〜４３３はコネクター４２３、４２４により接続されており、リジッド基板４３１〜４３３には集積回路装置４４１〜４４８と回路素子４５１〜４５５が実装されている。
【００８６】
集積回路装置４４１〜４４８には、図８等で説明したアナログフロントエンド回路５５０や送受信制御回路５６０が含まれている。また、集積回路装置４４１〜４４８は、例えば超音波プローブを接続する超音波診断装置の本体部との通信処理を行う通信処理回路や、画像処理を行う画像処理回路などを含むことができる。回路素子４５１〜４５５としては、例えば抵抗素子やキャパシター、コイル、電子ボタン、スイッチ等の種々の回路素子を用いることができる。
【００８７】
６．集積回路装置のレイアウト構成
図１１に、集積回路装置１１０のレイアウト構成例を示す。この集積回路装置１１０は、第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４、第１の制御回路ＣＴＳ１、第２の制御回路ＣＴＳ２を含む。なお図１１では、第１の集積回路装置１１０を例にレイアウト構成例を説明するが、第２の集積回路装置１２０についても同様にレイアウト構成できる。
【００８８】
第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４は、集積回路装置１１０の長辺方向に沿って配列される。ここで集積回路装置１１０の長辺は、第１の長辺ＨＬ１と第２の長辺ＨＬ２である。第１の長辺ＨＬ１は、実装時において超音波素子アレイ１００に対向する辺であり、送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４が配列される辺である。第２の長辺ＨＬ２は、実装時において素子チップ２００の信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４に対向する辺であり、ダミー端子ＴＤ１〜ＴＤ６４が配列される辺である。このような配置にすることで、集積回路装置１１０が長辺方向に長細い矩形状に構成されるため、超音波素子アレイ１００に対して集積回路装置１１０の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４を対向させることができる。これにより、素子チップ２００上の配線が簡素になり、超音波トランスデューサーデバイス２００をコンパクトに構成することが可能になる。
【００８９】
第１の制御回路ＣＴＳ１は、集積回路装置１１０の第１の短辺ＨＳ１側に配置される。また第２の制御回路ＣＴＳ２は、集積回路装置１１０の第２の短辺ＨＳ２側に配置される。制御回路ＣＴＳ１、ＣＴＳ２は、送受信制御回路５６０からの制御信号に基づいて、超音波の送信制御を行う。また制御回路ＣＴＳ１、ＣＴＳ２は、コモン電圧を生成して素子チップ２００に供給してもよい。このように制御回路ＣＴＳ１、ＣＴＳ２を短辺側に配置することで、短辺に制御端子を配置でき、長辺方向に長細い形状を保ったまま短辺を有効に活用できる。
【００９０】
さて上述のように、例えばポータブル式の超音波測定装置等では、そのプローブや装置本体を小型化するニーズがあるという課題がある。また、プローブ本体のリジッド基板上にフラットパッケージの駆動ＩＣを実装すると部品点数やコストが増加するという課題や、小型化のために駆動ＩＣの面積や個数を減らすことにより超音波素子アレイのチャンネル数が減少するという課題がある。
【００９１】
この点、本実施形態では、超音波測定装置は、超音波トランスデューサーデバイス２００と、集積回路装置１１０と、を含む。超音波トランスデューサーデバイス２００は、基板６０と、基板６０に形成された超音波素子アレイ１００と、を有する。超音波素子アレイ１００は矩形である。その矩形の長辺方向（スキャン方向ＤＳ）を第１の方向Ｄ１とする場合に、集積回路装置１１０の長辺方向が第１の方向Ｄ１に沿うように、集積回路装置１１０が基板６０に実装される。集積回路装置１１０は、超音波素子アレイ１００に対して送信信号を出力する複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４を有する。複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４は、第１の方向Ｄ１に沿って配置される。
【００９２】
このようにすれば、第１の方向Ｄ１に沿って複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４を配列することで、集積回路装置１１０を細長い形状に構成することが可能となる。これにより、複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４が超音波素子アレイ１００に対して対向するように、集積回路装置１１０を基板６０に実装することが可能となる。そして、その対向する複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４と超音波素子アレイ１００を基板６０上の配線で接続することで、プローブヘッドやプローブの小型化を実現できる。
【００９３】
また、駆動ＩＣである集積回路装置１１０を超音波トランスデューサーデバイス２００上に配置できるため、プローブ本体のリジッド基板上にフラットパッケージの駆動ＩＣを実装する場合に比べて、部品点数やコストを削減できる。また、駆動チャンネル数を減らすことなく小型化を実現できるため、分解能を低下させることなく装置の小型化を実現できる。
【００９４】
なお、「超音波素子アレイ１００は矩形である」とは、例えばマトリックス状などのように超音波素子アレイ１００が厳密な矩形に配置される場合に限定されない。例えば、矩形内縁部で超音波素子の一部が欠けている場合や、矩形輪郭の外側に超音波素子の一部が出ている場合など、超音波素子アレイ１００の配置概形が矩形である場合を含む。
【００９５】
ここで上記では、複数の送受信端子、複数の信号線、複数の送信回路が、それぞれ６４個である場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されない。即ち、図８等で説明したように、使用するスキャンモードなどに応じて、構成要素の個数を種々の組み合わせに構成することができる。
【００９６】
また本実施形態では、超音波トランスデューサーデバイス２００は、超音波素子アレイ１００と電気的に接続される複数の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４を有する。複数の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４は、第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２に沿って、基板６０に形成される。集積回路装置１１０は、複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４の各送信回路に接続される端子（複数の送信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４）を有する。その複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）の各端子は、複数の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４のいずれかに接続される。
【００９７】
このようにすれば、集積回路装置１１０の複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）が超音波素子アレイ１００に対向するように配置できる。そして、その対向する複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）と超音波素子アレイ１００を基板６０上の複数の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４で接続することで、簡素な配線で集積回路装置１１０と超音波素子アレイ１００を接続できる。
【００９８】
また本実施形態では、集積回路装置１１０は、複数のダミー端子ＴＤ１〜ＴＤ６４を有してもよい。複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）は、集積回路装置１１０の第１の長辺ＨＬ１に沿って配置され、複数のダミー端子ＴＤ１〜ＴＤ６４は、集積回路装置１１０の第２の長辺ＨＬ２に沿って配置される。
【００９９】
このようにすれば、図７（Ｂ）等で説明したように、集積回路装置１１０を基板６０に対してフリップチップ実装したときに、異方性導電フィルム１１５の硬化収縮に対抗する力を、第１の長辺ＨＬ１側と第２の長辺ＨＬ２側で均衡させることができる。これにより、複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）と複数の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４とを確実に導通させることが可能となる。
【０１００】
さて、バルクタイプの超音波プローブヘッドでは、圧電素子の電極は基板から離れており、基板上の端子や配線と圧電素子の電極を接続するためには、何らかの配線部材が必要である。
【０１０１】
この点、本実施形態では、複数の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４の各信号電極線は、複数の超音波素子１０のうちの一部の超音波素子の少なくとも１つの信号電極が基板６０上に延在形成されている電極層を含む。図１（Ａ）等で説明したように、複数の超音波素子の各超音波素子１０は、第１の電極（第１電極層２１）と、第２の電極（第２電極層２２）と、第１の電極と第２の電極との間に設けられたトランスデューサー部（圧電体層３０）とを有する。そして、第１の電極又は第２の電極が前記少なくとも１つの信号電極として基板６０上に延在形成されている。
【０１０２】
このようにすれば、超音波素子の電極形成工程において同時に信号電極線を形成することが可能となり、その基板６０上に延在形成された信号電極線によってトランスデューサー部の電極から素子チップ２００の信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４までを他の配線部材を介在させることなく接続できる。これにより、プローブヘッドの構成を簡素化し、プローブヘッドを小型化できる。また、超音波トランスデューサーデバイス２００の製造工程を簡素化できる。
【０１０３】
なお、本実施形態では圧電素子を用いるタイプの超音波素子を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、c-ＭＵＴ（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers）などの容量性素子を用いるタイプのトランスデューサーを超音波素子として採用してもよい。
【０１０４】
７．超音波測定装置の第２基本構成
上記では、集積回路装置１１０が送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４のみを含む場合を例に説明したが、本実施形態ではこれに限定されず、集積回路装置１１０は更にスイッチ素子やマルチプレクサーを含んでもよい。以下では、この場合の超音波測定装置の構成例について説明する。なお以下では第１の集積回路装置１１０を例に説明するが、第２の集積回路装置１２０についても同様に構成できる。
【０１０５】
図１２に、超音波測定装置の第２の基本構成例を示す。図１２に示すように、超音波トランスデューサーデバイス２００の基板６０には、第２の方向Ｄ２に沿って第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４（複数の信号電極線）が配線される。また、基板６０には、第２の方向Ｄ２に沿って第１〜第６４の受信信号線ＬＲ１〜ＬＲ６４（複数の受信信号線）が配線される。
【０１０６】
集積回路装置１１０には、集積回路装置１１０の第１の長辺ＨＬ１に沿って第１〜第６４の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４（複数の送受信端子）が配列され、集積回路装置１１０の第２の長辺ＨＬ２に沿って第１〜第６４の受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４（複数の受信信号出力端子）が配列される。また集積回路装置１１０には、集積回路装置１１０の第１の短辺ＨＳ１、第２の短辺ＨＳ２に沿って制御端子ＴＣＡ１〜ＴＣＡ４、ＴＣＢ１〜ＴＣＢ４を配列することができる。これらの端子はバンプ端子であり、例えば集積回路装置１１０のパッド端子に対して金属メッキを施すことにより形成する。あるいは、集積回路装置１１０の素子形成面に対して、絶縁層となる樹脂層と、金属配線と、その金属配線に接続されるバンプ端子と、を形成してもよい。
【０１０７】
この集積回路装置１１０は、その長辺が第１の方向Ｄ１に沿うように超音波トランスデューサーデバイス２００の基板６０に対して実装される。実装時において、集積回路装置１１０の第１〜第６４の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４は、第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４の一端に接続される。また集積回路装置１１０の第１〜第６４の受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４は、第１〜第６４の受信信号線ＬＲ１〜ＬＲ６４の一端に接続される。第１〜第６４の受信信号線ＬＲ１〜ＬＲ６４の他端には、超音波トランスデューサーデバイス２００の第１〜第６４の信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４が接続される。
【０１０８】
制御端子ＴＣＡ１〜ＴＣＡ４、ＴＣＢ１〜ＴＣＢ４は、実装時において、基板６０の制御信号線ＬＣＡ１〜ＬＣＡ４、ＬＣＢ１〜ＬＣＢ４に接続される。制御信号線ＬＣＡ１〜ＬＣＡ４、ＬＣＢ１〜ＬＣＢ４には、例えば図１３（Ａ）の送受信制御回路５６０から送信パルス信号や送受信制御信号が供給され、集積回路装置１１０は、その送信パルス信号や送受信制御信号に基づいて送信信号を生成したり、送受信の切り替え制御を行う。また、図示を省略しているが、集積回路装置１１０にはコモン出力端子を設けることができる。コモン出力端子は、フレキシブル基板１３０上の配線を介して図２の素子チップ２００のコモン端子ＸＡＣに対してコモン電圧を供給する。
【０１０９】
次に、上記第２の基本構成例の動作について説明する。集積回路装置１１０は、第１〜第６４の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４と第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４を介して超音波素子アレイ１００に送信信号を出力する。超音波素子アレイ１００は、その送信信号により超音波を出射し、その超音波が観察対象から反射され、その反射波が超音波素子アレイ１００により受信される。反射波の受信により発生した受信信号は、第１〜第６４の信号電極線ＬＸ１〜ＬＸ６４と第１〜第６４の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４を介して集積回路装置１１０に入力され、第１〜第６４の受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４と第１〜第６４の受信信号線ＬＲ１〜ＬＲ６４を介して、後段の受信回路（例えば図１３（Ａ）のアナログフロントエンド回路５５０）に出力される。
【０１１０】
８．超音波測定装置の第２詳細構成
図１３（Ａ）に、超音波測定装置の構成例の回路ブロック図を示す。この超音波測定装置は、素子チップ２００、集積回路装置５００、アナログフロントエンド回路５５０、送受信制御回路５６０を含む。なお以下では集積回路装置５００が第１の集積回路装置１１０に対応する場合を例に説明するが、集積回路装置５００は第２の集積回路装置１２０に対応してもよいし、第１の集積回路装置１１０及び第２の集積回路装置１２０の両方を含んでもよい。
【０１１１】
送受信制御回路５６０は、集積回路装置５００に対して、超音波の送信制御や受信制御を行う。送受信制御回路５６０は、その制御信号を、図１２の制御信号線ＬＣＡ１〜ＬＣＡ４、ＬＣＢ１〜ＬＣＢ４と制御端子ＴＣＡ１〜ＴＣＡ４、ＴＣＢ１〜ＴＣＢ４を介して集積回路装置５００へ供給する。
【０１１２】
アナログフロントエンド回路５５０には、素子チップ２００から集積回路装置５００を介して受信信号が入力され、アナログフロントエンド回路５５０は、その受信信号に対して例えば増幅処理やＡ／Ｄ変換処理等の受信処理を行う。
【０１１３】
集積回路装置５００は、送受信制御回路５６０からの送信パルス信号を増幅する送信回路５２０と、送信回路５２０からの送信信号の送信制御と素子チップ２００からの受信信号の受信制御とを行うマルチプレクサー５１０と、マルチプレクサー５１０からの受信信号をアナログフロントエンド回路５５０に対して出力する送受信切替回路５３０と、を含む。
【０１１４】
図１４に、集積回路装置５００に対応する集積回路装置１１０の詳細な構成例を示す。この集積回路装置１１０は、マルチプレクサー５１０、第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４、第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４（複数の送受信切り替えスイッチ）を含む。
【０１１５】
超音波の送信期間において、送受信制御回路５６０は、端子群ＴＰを介して第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４へ送信パルス信号を供給する。ここで端子群ＴＰは、図１２の制御端子ＴＣＡ１〜ＴＣＡ４、ＴＣＢ１〜ＴＣＢ４に含まれる端子である。第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４は、供給された送信パルス信号を増幅してマルチプレクサー５１０へ出力する。マルチプレクサー５１０は、増幅された送信パルス信号を第１〜第６４の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４を介して超音波素子アレイ１００へ出力する。
【０１１６】
超音波の送信期間では、第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４は、送受信制御回路５６０からの指示に基づいてオフになっており、第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４からの送信パルス信号がアナログフロントエンド回路５５０へ出力されないようになっている。アナログフロントエンド回路５５０は、一般的に数Ｖ程度の電圧で動作しており、１０〜３０Ｖ程度の振幅を持つ送信パルス信号によって破壊されないように送信パルス信号を遮断している。
【０１１７】
超音波の受信期間において、超音波素子アレイ１００は観察対象からの超音波の反射波を受信し、その受信信号が第１〜第６４の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４を介してマルチプレクサー５１０に入力される。マルチプレクサー５１０は、その受信信号を第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４へ出力する。第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４は、超音波素子アレイ１００音波の受信期間ではオンになっており、第１〜第６４の受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４を介してアナログフロントエンド回路５５０へ受信信号を出力する。
【０１１８】
位相走査を行う場合には、マルチプレクサー５１０は、送信信号や受信信号の位相制御を行う位相制御回路（遅延回路）を含むことができる。具体的には、位相制御回路は、送受信制御回路５６０からの指示に基づいて、第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４からの送信パルス信号を遅延させ、超音波ビームの位相走査を行う。ここで位相走査とは、送信信号の間の位相差を制御することで、超音波の放射方向（ビーム方向）を走査することである。そして、受信期間では、位相制御回路は、送信時の位相差に応じて受信信号を遅延させ、受信信号間の位相を揃えてアナログフロントエンド回路５５０へ出力する。
【０１１９】
またリニアスキャンを行う場合には、マルチプレクサー５１０は、送受信制御回路５６０からの指示に基づいて送信信号や受信信号のスイッチング制御を行う。具体的には、１度に８チャンネルを駆動するリニアスキャンを例にとると、送信期間において第１〜第８の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ８が送信パルス信号を出力する。第９〜第６４の送信回路ＴＸ９〜ＴＸ６４は、非動作モード（例えばパワーセーブモードやパワーダウンモード）に設定される。そして、マルチプレクサー５１０は、８つの送信パルス信号を、まず第１の送信期間には第１〜第８の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ８へ出力し、次に第２の送信期間には第２〜第９の送受信端子ＴＴ２〜ＴＴ９へ出力し、というように、駆動する超音波素子列を順次ずらしながら超音波素子アレイ１００を駆動する。
【０１２０】
受信時には、まず第１の受信期間には第１〜第８の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ８から受信信号が入力され、次に第２の受信期間には第２〜第９の送受信端子ＴＴ２〜ＴＴ９から受信信号が入力され、というように、受信する超音波素子列を順次ずらしながら超音波を受信する。そして、マルチプレクサー５１０は、その８つの受信信号を第１〜第８のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ８へ出力する。第１〜第８のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ８はオンになっており、第９〜第６４のスイッチ素子ＳＷ９〜ＳＷ６４はオフになっている。
【０１２１】
なお、図１３（Ａ）の超音波測定装置では、リニアスキャンを行わず位相走査のみを行う構成としてもよい。また、本実施形態では超音波測定装置がリニアスキャンのみを行ってもよい。図１３（Ｂ）に、リニアスキャンのみを行う場合の超音波測定装置の構成例のブロック図を示す。この超音波測定装置は、素子チップ２００、集積回路装置５００、アナログフロントエンド回路５５０、送受信制御回路５６０を含む。集積回路装置５００は、送信回路ＴＸとして第１〜第８の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ８を含み、送受信切替回路５３０として第１〜第８のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ８を含む。そして、送信時には第１〜第８の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ８が送信信号を出力し、マルチプレクサー５１０が送信チャンネルをスキャンする。受信時にはマルチプレクサー５１０が受信チャンネルをスキャンし、第１〜第８のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ８が受信信号をアナログフロントエンド回路５５０へ出力する。
【０１２２】
このように、本実施形態の超音波測定装置では、スキャンモードや駆動チャンネル数、受信チャンネル数などに応じて、送信回路やスイッチ素子の個数（及び、それに対応した端子の個数）を種々の組み合わせに構成することができる。
【０１２３】
また、本実施形態ではマルチプレクサー５１０を省略して構成してもよい。この場合、位相走査を行う際には、送受信制御回路５６０が送信パルス信号の遅延を制御し、その位相差を持った送信パルス信号を第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４へ供給する。受信時には、アナログフロントエンド回路５５０が受信信号の位相差に応じた遅延制御を行う。またリニアスキャンを行う際には、まず第１の送信期間には第１〜第８の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ８が送信し、次に第２の送信期間には第２〜第９の送信回路ＴＸ２〜ＴＸ９が送信し、というように、送信信号を出力する送信回路を順次切り替える。そして、受信時には、まず第１の受信期間には第１〜第８のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ８がオンになり、次に第２の受信期間には第２〜第９のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ８がオンになり、というように、オンするスイッチ素子を順次切り替える。
【０１２４】
９．集積回路装置の第２レイアウト構成
図１５に、集積回路装置１１０の第２のレイアウト構成例を示す。この集積回路装置１１０は、第１〜第６４のマルチプレクサーＭＵＸ１〜ＭＵＸ６４、第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４、第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４、第１の制御回路ＣＴＳ１、第２の制御回路ＣＴＳ２を含む。
【０１２５】
第１〜第６４のマルチプレクサーＭＵＸ１〜ＭＵＸ６４は、集積回路装置１１０の第１の長辺ＨＬ１に沿って配列される。第１の長辺ＨＬ１は、実装時において素子チップ２００の信号端子ＸＡ１〜ＸＡ６４に対向する辺であり、送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４が配列される辺である。なお第１〜第６４のマルチプレクサーＭＵＸは、図１５のようにセル化して配置されてもよいし、あるいは一体の回路ブロックとして形成してもよい。一体の回路ブロックとして形成する場合には、その回路ブロックの長辺が第１の長辺ＨＬ１に沿うように配置する。このような配置にすることで、第１〜第６４のマルチプレクサーＭＵＸ１〜ＭＵＸ６４を送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４に対応して近い位置に配置できるため、効率の良いレイアウトを実現できる。
【０１２６】
第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４は、集積回路装置１１０の第２の長辺ＨＬ２に沿って配列される。第２の長辺ＨＬ２は、受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４が配列される辺である。第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４は、図１５のようにセル化して配置される。このような配置にすることで、第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４を受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４に対応して近い位置に配置できるため、効率の良いレイアウトを実現できる。
【０１２７】
第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４は、第１〜第６４のマルチプレクサーＭＵＸ１〜ＭＵＸ６４と第１〜第６４のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４との間に、長辺方向に沿って配列される。第１〜第６４の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４は、図１５のようにセル化して配置される。
【０１２８】
第１の制御回路ＣＴＳ１は、集積回路装置１１０の第１の短辺ＨＳ１側に配置される。また第２の制御回路ＣＴＳ２は、集積回路装置１１０の第２の短辺ＨＳ２側に配置される。制御回路ＣＴＳ１、ＣＴＳ２は、送受信制御回路５６０からの制御信号に基づく送受信制御を行う。また制御回路ＣＴＳ１、ＣＴＳ２は、コモン電圧を生成して超音波素子アレイ１００に供給してもよい。このように制御回路ＣＴＳ１、ＣＴＳ２を短辺側に配置することで、短辺に制御端子を配置でき、長辺方向に長細い形状を保ったまま短辺を有効に活用できる。
【０１２９】
以上の実施形態によれば、集積回路装置１１０は、集積回路装置１１０の複数の端子（複数の送受信端子ＴＴ１〜ＴＴ６４）ごとに、当該端子に接続される送受信切り替えスイッチ（スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４）を有する。その複数の送受信切り替えスイッチは、集積回路装置１１０を基板６０に対して実装した状態において第１の方向Ｄ１に沿って配列される。
【０１３０】
このようにすれば、集積回路装置１１０が複数の送受信切り替えスイッチ（スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４）を有することにより、送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４からの送信信号が受信回路へ入力されることを抑制し、受信回路を電気的な破壊から保護することが可能となる。また、複数の送受信切り替えスイッチを第１の方向Ｄ１に沿って配列することで、長細い集積回路装置１１０に対して効率よくレイアウト配置できる。
【０１３１】
また本実施形態では、集積回路装置１１０はマルチプレクサーＭＵＸ１〜ＭＵＸ６４（又は５１０）を含む。マルチプレクサーＭＵＸ１〜ＭＵＸ６４は、第１の方向Ｄ１に沿って配置される複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）と第１の方向Ｄ１に沿って配置される複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４との間に配置される。
【０１３２】
このようにすれば、複数の送信回路ＴＸ１〜ＴＸ６４、マルチプレクサーＭＵＸ１〜ＭＵＸ６４、複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）の並び順になり、信号の流れに沿った回路配置にすることができる。
【０１３３】
また本実施形態では、集積回路装置１１０は、複数の送受信切り替えスイッチ（スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６４）ごとに、当該送受信切り替えスイッチに接続される受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４を有する。複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）は、集積回路装置１１０の第１の長辺ＨＬ１に沿って配置され、複数の受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４は、第１の長辺ＨＬ１に対向する第２の長辺ＨＬ２に沿って配置される。
【０１３４】
このようにすれば、集積回路装置１１０を基板６０に実装した状態において複数の端子（ＴＴ１〜ＴＴ６４）を超音波素子アレイ１００に対向して配置し、その反対側に複数の受信信号出力端子ＴＲ１〜ＴＲ６４を配置できる。これにより、超音波の送受信における信号の流れに沿って、端子を配置することができる。
【０１３５】
１０．ヘッドユニット
図１６に、本実施形態の超音波測定装置が搭載されるヘッドユニット２２０の構成例を示す。図１６に示すヘッドユニット２２０は、素子チップ２００、接続部２１０、支持部材２５０を含む。なお、本実施形態のヘッドユニット２２０は図１６の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【０１３６】
素子チップ２００は、図２で説明した超音波トランスデューサーデバイスに対応する。素子チップ２００は、超音波素子アレイ１００、第１のチップ端子群ＸＡ１〜ＸＡ６４（複数の信号端子）、第２のチップ端子群ＸＢ１〜ＸＢ６４（第２の複数の信号端子）、コモン端子ＸＡＣ、ＸＢＣを含む。図２で説明したように、コモン電極線ＬＹ１〜ＬＹ８の一端にコモン電極線ＬＸＣが接続され、そのコモン電極線ＬＸＣの両端にコモン端子ＸＡＣ、ＸＢＣが接続される。また素子チップ２００は、コモン端子ＸＡＣ’、ＸＢＣ’を含むことができる。コモン端子ＸＡＣ’、ＸＢＣ’は、コモン電極線ＬＹ１〜ＬＹ８の他端に接続された不図示のコモン電極線の両端に接続される。素子チップ２００には、集積回路装置１１０、１２０がフリップチップ実装される。素子チップ２００は、接続部２１０を介してプローブ本体が有する処理装置（例えば図１９の処理装置３３０）と電気的に接続される。
【０１３７】
接続部２１０は、プローブ本体とヘッドユニット２２０とを電気的に接続するものであって、複数の接続端子を有するコネクターと、コネクターと素子チップ２００とを接続する配線が形成されるフレキシブル基板とを有する。具体的には、接続部２１０は、コネクターとして第１のコネクター４２１及び第２のコネクター４２２を有し、フレキシブル基板として第１のフレキシブル基板１３０及び第２のフレキシブル基板１４０を有する。
【０１３８】
第１のフレキシブル基板１３０には、素子チップ２００の第１の辺側に設けられる第１のチップ端子群ＸＡ１〜ＸＡ６４とコネクター４２１の端子群とを接続する第１の配線群（複数の信号線）が形成される。
【０１３９】
第２のフレキシブル基板１４０には、素子チップ２００の第２の辺側に設けられる第２のチップ端子群ＸＢ１〜ＸＢ６４（第２の複数の信号端子）とコネクター４２２の端子群とを接続する第２の配線群（第２の複数の信号線）が形成される。
【０１４０】
コネクター４２１は、フレキシブル基板１３０に形成された第１の配線群を介して、第１のチップ端子群ＸＢ１〜ＸＢ６４からの受信信号が出力される複数の接続端子を有する。コネクター４２２は、フレキシブル基板１４０に形成された第２の配線群を介して、第２のチップ端子群ＸＢ１〜ＸＢ６４からの受信信号が出力される複数の接続端子を有する。
【０１４１】
なお接続部２１０は、図１６に示す構成に限定されるものではない。接続部２１０は、素子チップ２００の第１の辺側に設けられる第１のチップ端子群からの受信信号が出力される第１の接続端子群と、素子チップ２００の第２の辺側に設けられる第２のチップ端子群からの受信信号が出力される第２の接続端子群とを有してもよい。
【０１４２】
接続部２１０を設けることで、プローブ本体とヘッドユニット２２０とを電気的に接続することができ、更にヘッドユニット２２０をプローブ本体に脱着可能にすることができる。
【０１４３】
支持部材２５０は、素子チップ２００を支持する部材であって、後述するように、支持部材２５０の第１の面側に複数の接続端子が設けられ、支持部材２５０の第１の面の裏面である第２の面側に素子チップ２００が支持される。なお、素子チップ２００、接続部２１０及び支持部材２５０の具体的な構造については後述する。
【０１４４】
図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）に、ヘッドユニット２２０の詳細な構成例を示す。図１７（Ａ）は支持部材２５０の第２の面ＳＦ２側を示し、図１７（Ｂ）は支持部材２５０の第１の面ＳＦ１側を示し、図１７（Ｃ）は支持部材２５０の側面側を示す。なお、本実施形態のヘッドユニット２２０は、図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【０１４５】
支持部材２５０の第１の面ＳＦ１側には、コネクター４２１、４２２（広義には複数の接続端子）が設けられる。コネクター４２１、４２２には、フレキシブル基板１３０、１４０の一端がそれぞれ接続される。コネクター４２１、４２２は、プローブ本体側の対応するコネクターに脱着可能である。
【０１４６】
支持部材２５０の第１の面ＳＦ１の裏面である第２の面ＳＦ２側には、素子チップ２００が支持される。素子チップ２００の端子にはフレキシブル基板１３０、１４０の他端が接続される。固定用部材２６０は、支持部材２５０の各コーナー部に設けられ、ヘッドユニット２２０をプローブ筐体に固定するために用いられる。
【０１４７】
ここで支持部材２５０の第１の面側とは、支持部材２５０の第１の面ＳＦ１の法線方向側であり、支持部材２５０の第２の面側とは、支持部材２５０の第１の面ＳＦ１の裏面である第２の面ＳＦ２の法線方向側である。
【０１４８】
図１８（Ｃ）に示すように、素子チップ２００の表面（図１（Ｂ）において圧電体層３０が形成される面）には、素子チップ２００を保護する保護部材（保護膜）２７０が設けられる。素子チップ２００には集積回路装置１１０、１２０が実装されており、その集積回路装置１１０、１２０は、素子チップ２００の表面と共に保護部材２７０により覆われている。
【０１４９】
１１．超音波プローブ
図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）に、上記のヘッドユニット２２０が適用される超音波プローブ３００の構成例を示す。図１８（Ａ）はプローブヘッド３１０がプローブ本体３２０に装着された場合を示し、図１８（Ｂ）はプローブヘッド３１０がプローブ本体３２０から分離された場合を示す。
【０１５０】
プローブヘッド３１０は、ヘッドユニット２２０、被検体と接触する接触部材２３０及びヘッドユニット２２０を格納するプローブ筐体２４０を含む。素子チップ２００は、接触部材２３０と支持部材２５０との間に設けられる。
【０１５１】
プローブ本体３２０は、処理装置３３０及びプローブ本体側コネクター４２６を含む。処理装置３３０は、受信部３３５（アナログフロントエンド部）、送受信制御部３３４を含む。受信部３３５は、超音波トランスデューサー素子からの超音波エコー信号（受信信号）の受信処理を行う。送受信制御部３３４は、集積回路装置１１０、１２０や受信部３３５の制御を行う。プローブ本体側コネクター４２６は、ヘッドユニット（又はプローブヘッド）側コネクター４２５と接続される。プローブ本体３２０は、ケーブル３５０により電子機器（例えば超音波診断装置）本体に接続される。
【０１５２】
ヘッドユニット２２０は、プローブ筐体２４０に格納されているが、ヘッドユニット２２０をプローブ筐体２４０から取り外すことができる。こうすることで、ヘッドユニット２２０だけを交換することができる。或いは、プローブ筐体２４０に格納された状態で、即ちプローブヘッド３１０として交換することもできる。
【０１５３】
１２．超音波診断装置
図１９に、超音波診断装置の構成例を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ３００、電子機器本体４００を含む。超音波プローブ３００は、超音波ヘッドユニット２２０、処理装置３３０を含む。電子機器本体４００は、制御部４１０、処理部４２０、ユーザーインターフェース部４３０、表示部４４０を含む。
【０１５４】
処理装置３３０は、送受信制御部３３４、受信部３３５（アナログフロントエンド部）を含む。超音波ヘッドユニット２２０は、素子チップ２００（超音波トランスデューサーデバイス）と、素子チップ２００に実装された集積回路装置５００と、素子チップ２００を回路基板（例えばリジッド基板）に接続する接続部２１０（コネクター部）と、を含む。回路基板には、送受信制御部３３４、受信部３３５が実装されている。集積回路装置５００は、送信部３３２を含む。
【０１５５】
超音波を送信する場合には、送受信制御部３３４が送信部３３２に対して送信指示を行い、送信部３３２がその送信指示を受けて駆動信号を高電圧に増幅して駆動電圧を出力する。受信部３３５は不図示のリミッター回路を有しており、そのリミッター回路が駆動電圧を遮断する。超音波の反射波を受信する場合には、素子チップ２００により検出された反射波の信号を受信部３３５が受信する。受信部３３５は、送受信制御部３３４からの受信指示に基づいて、反射波の信号を処理（例えば増幅処理や、Ａ／Ｄ変換処理等）し、処理後の信号を処理部４２０に送信する。処理部４２０は、その信号を映像化して表示部４４０に表示させる。
【０１５６】
なお、本実施形態の超音波測定装置は、上記のような医療用の超音波診断装置に限らず、種々の電子機器に適用可能である。例えば、超音波トランスデューサーデバイスが適用された電子機器として、建築物等の内部を非破壊検査する診断機器や、ユーザーの指の動きを超音波の反射により検出するユーザーインターフェース機器等が想定される。
【０１５７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また集積回路装置、超音波素子、超音波トランスデューサーデバイス、超音波ヘッドユニット、超音波プローブ、超音波診断装置の構成・動作や、集積回路装置の実装手法、超音波ビームのスキャン手法等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１５８】
１０  超音波素子、２１  第１電極層、２２  第２電極層、３０  圧電体層、
４０  開口、４５  開口部、５０  振動膜、６０  シリコン基板、
１００  超音波素子アレイ、１１０  第１の集積回路装置、
１１５  異方性導電フィルム、１２０  第２の集積回路装置、
１３０  第１のフレキシブル基板、１４０  第２のフレキシブル基板、
２００  超音波トランスデューサーデバイス、２１０  接続部、
２２０  超音波ヘッドユニット、２３０  接触部材、２４０  プローブ筐体、
２５０  支持部材、２６０  固定用部材、２７０  保護部材、
３００  超音波プローブ、３１０  プローブヘッド、３２０  プローブ本体、
３３０  処理装置、３３２  送信部、３３４  送受信制御部、３３５  受信部、
３５０  ケーブル、４００  電子機器本体、４１０  制御部、４２０  処理部、
４２１〜４２４  コネクター、４２５  ヘッドユニット側コネクター、
４２６  プローブ本体側コネクター、４３０  ユーザーインターフェース部、
４３１〜４３３  リジッド基板、４４０  表示部、
４４１〜４４８  集積回路装置、４５１〜４５５  回路素子、
５００  集積回路装置、５１０  マルチプレクサー、５２０  送信回路、
５３０  送受信切替回路、５５０  アナログフロントエンド回路、
５６０  送受信制御回路、５７０  リミッター回路、６００  筐体、
６１０  音響部材、
ＣＴＳ１，ＣＴＳ２  制御回路、Ｄ１  第１の方向、Ｄ２  第２の方向、
ＤＬ  スライス方向、ＤＳ  スキャン方向、ＨＬ１  第１の長辺、
ＨＬ２  第２の長辺、ＨＳ１  第１の短辺、ＨＳ２  第２の短辺、
ＬＲ１〜ＬＲ６４  第１〜第６４の受信信号線、
ＬＴ１〜ＬＴ６４  第１〜第６４の信号線、
ＬＸ１〜ＬＸ６４  第１〜第６４の信号電極線、
ＭＵＸ１〜ＭＵＸ６４  マルチプレクサー、
ＳＷ１〜ＳＷ６４  第１〜第６４のスイッチ素子、
ＴＤ１〜ＴＤ６４  第１〜第６４のダミー端子、
ＴＲ１〜ＴＲ６４  第１〜第６４の受信信号出力端子、
ＴＴ１〜ＴＴ６４  第１〜第６４の送信端子、
ＴＸ１〜ＴＸ６４  第１〜第６４の送信回路、
ＸＡ１〜ＸＡ６４  第１〜第６４の信号端子
【図１】
2014083283.tif 000003
【図２】
2014083283.tif 000004
【図３】
2014083283.tif 000005
【図４】
2014083283.tif 000006
【図５】
2014083283.tif 000007
【図６】
2014083283.tif 000008
【図７】
2014083283.tif 000009
【図８】
2014083283.tif 000010
【図９】
2014083283.tif 000011
【図１０】
2014083283.tif 000012
【図１１】
2014083283.tif 000013
【図１２】
2014083283.tif 000014
【図１３】
2014083283.tif 000015
【図１４】
2014083283.tif 000016
【図１５】
2014083283.tif 000017
【図１６】
2014083283.tif 000018
【図１７】
2014083283.tif 000019
【図１８】
2014083283.tif 000020
【図１９】
2014083283.tif 000021