(57)【要約】【課題】  製造・組立て容易な超音波プローブを提供する。【解決手段】  マトリクス状に配置された複数の板状の超音波振動子６を有し、当該超音波振動子６各々が板状又は箔状の端子３の厚み方向に積層状態で電気接続且つ固定され、更に当該複数の超音波振動子６がバッキングブロック材１平滑面へ積層固定される超音波プローブであって、前記端子３が絶縁性シート１０に固定され、各々の端子３から入出力される電気信号経路１１が、当該絶縁性シート１０面に沿って形成若しくは配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の板状の超音波振動子を有し、当該超音波振動子各々が板状又は箔状の端子の厚み方向に積層状態で電気接続且つ固定され、更に当該複数の超音波振動子がバッキングブロック材平滑面へ積層固定される超音波プローブであって、
前記端子が絶縁性シートに固定され、各々の端子から入出力される電気信号の経路が、当該絶縁性シート面に沿って形成若しくは配置されていることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
絶縁性シート面に沿って形成若しくは配置させる手段が、膜形成技術若しくはエッチング技術であることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項３】
絶縁性シートの一方の面に端子が形成され、他方の面に電気信号経路が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波プローブ。
【請求項４】
複数の超音波振動子と端子との電気接続且つ固定が一括してなされており、当該電気接続且つ固定が導電性粒子と絶縁性接着剤との混合物からなる異方性導電物質により実現されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
複数の超音波振動子と端子との電気接続が個別になされており、当該電気接続が導電性接着剤により実現されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項６】
マトリクス状の端子存在領域から、２以上の方向に電気信号経路存在領域が伸びていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば超音波を用いて映像化を行なう医療用等の超音波映像装置に用いられる、超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス状に配置された板状の超音波振動子を有する超音波プローブについては、特開２００３−１４９２１３号公報にその開示がある。板状の超音波振動子は、発生する超音波の周波数を高くすることが可能であり、十分な高解像度化が達成できる利点がある。
【特許文献１】特開平２００３−１４９２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような超音波プローブは、一般に構造が複雑である。そのため超音波プローブを製造・組み立てることは、通常容易ではない。そこで本発明が解決しようとする課題は、製造・組立て容易な超音波プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明の超音波プローブは、マトリクス状に配置された複数の板状の超音波振動子６を有し、当該超音波振動子６各々が板状又は箔状の端子３の厚み方向に積層状態で電気接続且つ固定され、更に当該複数の超音波振動子６がバッキングブロック材１平滑面へ積層固定される超音波プローブであって、前記端子３が絶縁性シート１０に固定され、各々の端子３から入出力される電気信号経路１１が、当該絶縁性シート１０面に沿って形成若しくは配置されていることを特徴とする。
【０００５】
上記「端子３」は、振動子６の特性情報を超音波プローブ制御機器に出力し、また当該機器から振動子６に超音波発生のための電圧を印加（入力）する部材である。また上記「バッキングブロック材１」は、振動子６に伝播された振動の反射を抑えるダンパーとしての機能を有する。かかる役割を全うするに適したバッキングブロック材１の材質としては、硬質ゴムやエポキシ樹脂を挙げることができる。また上記「絶縁性シート１０」には、ガラス繊維混入エポキシ樹脂板やポリイミド系樹脂膜等が好適である。
【０００６】
上記本発明の超音波プローブは、超音波振動子６及び端子３共に板状等であり、製造工程は、それらを厚み方向に、且つバッキングブロック材１平滑面上に一方向に積層する作業となる。当該板状部材等をその厚み方向且つ一方向に積層する作業は、他の形態の作業、例えば棒状部材を穴に挿入する作業や、部材を配置・配列する方向が異なる作業や、柱状部材を長さ方向に積層する作業等に比べて非常に容易である。また、例えばバッキングブロック材１に端子３を挿入するための貫通孔を形成するための高度な加工技術を要しないこと等も、超音波プローブの製造を容易にしている。
【０００７】
また上記「各々の端子３から入出力される電気信号の経路が、当該絶縁性シート１０面に沿って形成若しくは配置されていること」により、超音波プローブの端子３から、超音波プローブが接続される機器までの電気信号経路１１を形成する作業（超音波プローブの製造過程の一部）を容易化する。その第１の理由は、端子３形成と同時に前記電気信号経路１１の形成が可能な場合があるからである。また第２の理由は、通常、面に沿って形成若しくは配置させる手段には、スクリーン印刷やスパッタリング等の膜形成技術やエッチング、電気線の配置等の簡易な技術等を採用することができるためである。
【０００８】
以上より、本発明は製造・組立て容易な超音波プローブを提供するものであり、本発明が解決しようとする課題を解決していることがわかる。
【０００９】
上記面に沿って形成若しくは配置させる手段が、膜形成技術やエッチング技術であることが好ましい。その理由は、多数且つマトリクス状に密集して配置された端子３から個別に超音波プローブが接続される機器までの電気信号経路１１を確保するには、緻密なパターン形成可能な技術が、課題解決の観点から好適だからである。またそのような緻密なパターン形成を簡易にできる技術が好適だからである。膜形成技術やエッチング技術は、これらの好適な利点を有している。膜形成技術は、例えばスクリーン印刷やスパッタリング等の技術である。また前記エッチング技術は、例えば印刷回路板製造技術等であり、いわゆるサブストラクト法、アディティブ法による技術等が含まれる。
【００１０】
上記本発明の超音波プローブ及びそれを基本とした好ましい構成の超音波プローブにおいて、絶縁性シート１０の一方の面に端子３が形成され、他方の面に電気信号経路１１が形成されることが好ましい。絶縁性シート１０の同一面が端子３及び電気信号経路１１で、その面積が占められることによる、電気信号経路１１の配線パターンが受ける制限（配置位置、太さ等）を軽減・除去して、設計の自由度を確保するためである。
【００１１】
図１（ｄ）は、本発明の超音波プローブにおけるバッキングブロック材１、超音波振動子６、端子３、絶縁性シート１０及び電気信号経路１１の配置状態の一例を示す縦断面図である。同図における絶縁性シート１０の一方の面には端子３が形成されており、絶縁性シート１０の穴（ヴァイアホール）を経由して他方の面の電気信号経路１１へと電気接続されている。このような電気接続を実現するためには、例えばいわゆる両面配線基板製造技術、ビルドアップ基板製造技術、多層配線板製造技術等を適用する。ここで絶縁性シート１０の一方の面から他方の面への電気接続手段は、前記ヴァイアホール形成に限られず、絶縁性シート１０の端面に導体形成する手段等を採用できることは言うまでもない。
【００１２】
上記図１（ｄ）に示すような、絶縁性シート１０の一方の面に端子３が形成され、他方の面に電気信号経路１１が形成される構成を採用せず、絶縁性シート１０の一方の面に端子３及び電気信号経路１１等が形成される構成を採用することも出来る。この構成の有利な点は、上記ヴァイアホール等の形成工程を省略できる点である。但し、絶縁性シート１０の一方の面に端子３及び電気信号経路１１が形成されることで、絶縁性シート１０の一方の面を端子３分の面積が占めるため、電気信号経路１１に更なる緻密なパターン形成が要求されると考えられること、また端子３上に超音波振動子６との電気接続のために配置される導電性物質が、かかる緻密なパターン上に存在して短絡を引き起こすおそれがあること等の不利な点もある。前記短絡を引き起こすのを抑制するためには、例えば端子３の厚みを電気信号経路１１高さよりも大きくする。
【００１３】
上記本発明の超音波プローブ及びそれを基本とした好ましい構成の超音波プローブにおいて、複数の超音波振動子６と端子３との電気接続且つ固定が一括してなされており、当該電気接続且つ固定が導電性粒子と絶縁性接着剤との混合物からなる異方性導電物質５により実現されていることが好ましい。製造工程の一括化による、製造の容易化を更に図ることができるためである。
【００１４】
上記導電性粒子は、端子３と板状の超音波振動子６との間を電気接続するが、マトリクス状に隣接する超音波振動子６間、及び／又は端子３間を電気接続しない。即ち、各素子間を接続しない。この理由は、端子３と板状の超音波振動子６との距離が、通常前記導電性粒子径以下程度の極めて短距離であるのに対し、マトリクス状に隣接する超音波振動子６間、及び／又は端子３間の距離は、導電性粒子と絶縁性接着剤との混合物からなる異方性導電物質５では導通できない程度の長距離だからである。
【００１５】
上記異方性導電物質５は、例えばエポキシ系の絶縁性接着剤に導電性粒子としてのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金を５乃至５０重量％混入したもの等である。他の導電性粒子としては、Ｎｉ単体、銅等の導電材料を表面にメッキしたポリマー等が挙げられる。また粒子形状はボール状やフレーク状とすることができる。また粒子径は略一定であることが好ましい。その理由は、マトリクス状に振動子６及び端子３の一端が配置されている場合には、例えば一部の振動子６と端子３の一端の間に過剰に大きな粒径の導電性粒子が存在すると、隣接する他の振動子６と端子３の一端の間に小さな粒径の導電性粒子が存在しても、そこでは両者間の電気接続が確保できない場合があると考えられるためである。また導電性粒子の混入比は、端子３の面積が大きければ小さくて足り、当該面積が小さければ大きくすることが好ましい。その理由は、当該面積が小さければ、全ての端子に前記導電性粒子が接触する確率を大きくすることで確実に端子３と振動子６との電気接続を実現するためである。
【００１６】
上記本発明の超音波プローブ及びそれを基本とした好ましい構成の超音波プローブにおいて、複数の超音波振動子６と端子３との電気接続が個別になされており、当該電気接続が導電性接着剤により実現されていることとすることが好ましい。上記異方性導電物質５の使用が困難な程まで端子３面積が小さい場合等には非常に有利な構成だからである。当該導電性接着剤は、例えばスクリーン印刷法により配置することにより、作業効率を良好にすることができる。
【００１７】
図２は、絶縁性シート１０、端子３及び電気信号経路１１の配置状態の概要の一例を示す平面図である。（ａ）は、電気信号経路１１が配されている側の面、（ｂ）は、端子３が配置されている側の面である。（ａ）（ｂ）におけるＡとＡ’、ＢとＢ’、ＣとＣ’、ＤとＤ’の位置は一致している。外観上端子３と同一視し得る、絶縁性シート１０の幅方向両端にある端子は、ＧＮＤ４である。絶縁性シート１０の途中で電気信号経路１１が途絶え、中間端子群１２が形成されている。かかる中間端子１２は、図示しないコネクタ１４により絶縁性シート１０長さ方向端部の外部端子群１３へ電気接続される。
【００１８】
上記本発明の超音波プローブ及びそれを基本とした好ましい構成の超音波プローブにおいて、図２に示すように、絶縁性シート１０面に形成されたマトリクス状の端子３存在領域から、２以上の方向に電気信号経路１１存在領域が伸びていることが好ましい。端子３が多数存在する場合等に、個々の端子３から独立して導出される電気信号経路１１存在領域を大きく確保して、配線の緻密化の軽減を図ることができる利点があるためである。図２では、マトリクス状の端子３存在領域から、１８０°の２方向に電気信号経路１１存在領域が伸びている構成を示している。しかし電気信号経路１１存在領域が伸びる方向は３以上あっても良いことは言うまでもなく、またそれら相互の角度は任意である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、製造・組立て容易な超音波プローブを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面を参照しながら、本発明の超音波プローブの実施形態の一例を説明する。
図１は、本発明の超音波プローブを製造する過程の一例を順を追って示す図である。まず、少なくとも底面が平滑な、硬質ゴムからなるバッキングブロック材１を用意する（図１（ａ））。そして当該バッキングブロック材１底面に、絶縁性シート１０を固定する。当該絶縁性シート１０は、厚みが５０乃至３００μｍであり、一方の面に銅箔の端子３がいわゆるサブストラクト法により形成され、他方の面に同様に銅箔の電気信号経路１１が形成されており、当該他方の面と前記バッキングブロック材１底面とが対向するようにし、図示しない絶縁性接着剤にて固定される（図１（ｂ））。前記端子３と前記電気信号経路１１との電気接続には、図１（ｂ）に示すように前記絶縁性シート１０に穴を設け、その穴の内壁面に無電解メッキ法により銅を被着させることで実現した。
【００２１】
次に、エポキシ系の絶縁性接着剤に導電性粒子としてのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金を５乃至５０重量％混入した異方性導電物質５を、マトリクス状に配列された端子３全てを一括に覆うように塗布する（図１（ｃ））。当該エポキシ系の絶縁性接着剤が硬化しない段階で板状の超音波振動子６を端子３に対向させ、当該接着剤の硬化により固定する（図１（ｄ））。かかる固定により、対向する板状超音波振動子６と端子３との電気接続が、前記異方性導電物質５により実現された。しかし、前記異方性導電物質５によっても、隣接する端子３同士の電気接続はされなかった。ここで、板状超音波振動子６を固定させる作業は、固定される側の形状が、板状超音波振動子６同様に平滑なバッキングブロック材１底面及び箔状の端子３であったため、これらの平滑面を合わせて１方向に積層する作業であり、組立てが極めて容易だった。
【００２２】
上記板状超音波振動子６は、厚みが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのＰｂＺｒＴｉＯ３（ＰＺＴ）からなるセラミック圧電体である。１枚の大型の板状超音波振動子６に格子状の切れ目８をダイシング等で形成し、マトリクス状に配置された端子３と個々の超音波振動子６（肉厚部）とが対向するようにした（図１（ｄ））。前記切れ目８は、マトリクス状に区画された各々の振動子６が、各々独立した素子の構成部材として機能させるためのものである。
【００２３】
次に、音響整合層９を振動子６の切れ目８存在面とは反対側の面に固定する（図１（ｅ））。音響整合層９は、厚み２５μｍ〜２００μｍのポリイミドフィルムやセラミック粉末を含有するエポキシ樹脂を好適に使用することができる。本実施の形態では、ポリイミドフィルムをエポキシ系接着剤にて超音波振動子６に貼付する工程を経た。音響整合層９は、端子３の振動面と空気間の音響インピーダンスの差を軽減し、効率よく超音波を送受信するための役割を担う。以上の過程を経ることで本発明の超音波プローブの製造法が完了し、本発明の超音波プローブを得ることができる。外観の概要を図３に示す。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、例えば超音波を用いて映像化を行なう医療用等の超音波映像装置及びその関連産業における利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の超音波プローブを製造する過程の一例を（ａ）から（ｅ）へと順を追って示す縦断面図である。
【図２】端子、絶縁性シート及び電気信号経路の配置状態の概要の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の超音波プローブの一例の外観の概要を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１． バッキングブロック材
３．端子
４．ＧＮＤ
５． 異方性導電物質
６． 超音波振動子
８．切れ目
９．音響整合層
１０．絶縁性シート
１１．電気信号経路
１２．中間端子群
１３．外部端子群
１４．コネクタ
【図１】
2006140557.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006140557.tif 000005