(57)【要約】  本発明にかかる超音波探触子用音響制動部品、超音波探触子および超音波探触子の製造方法は、音響制動体１３ａ内を貫通するようにドリルによって複数の貫通孔１４Ａが形成され、これら各貫通孔１４Ａのそれぞれに複数の導電体１４が設けられ、そして、これら各導電体１４のそれぞれに、前記ドリルの入口側で、圧電素子駆動電極接続用の第１電極部１４１が設けられている。このため、本発明によれば、ドリルの入口側における信号線に圧電素子の駆動電極を接続することができる、音響制動部品、超音波探触子およびその製造方法を提供することができる。
2011064934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子を備え被検体に対し超音波を送受信する超音波探触子に用いられる超音波探触子用音響制動部品であって、
絶縁性の音響制動体と、
前記音響制動体内を貫通するようにドリルによって形成された複数の貫通孔のそれぞれに、前記音響制動体内を貫通するように設けられた複数の導電体と、
前記複数の導電体のそれぞれに備えられ、前記ドリルの入口側に設けられた、前記圧電素子の駆動電極に接続するための圧電素子駆動電極接続用の第１電極部と、
前記複数の導電体のそれぞれに備えられ、前記ドリルの出口側に設けられた第２電極部とを備えること
を特徴とする超音波探触子用音響制動部品。
【請求項２】
前記音響制動体は、樹脂によって形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の超音波探触子用音響制動部品。
【請求項３】
前記複数の導電体は、前記複数の貫通孔にそれぞれ充填された導電性材料によって形成されていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波探触子用音響制動部品。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の音響制動部品と、
前記複数の導電体の第１電極部にそれぞれ接続された複数の圧電素子と、
前記複数の導電体の第２電極部にそれぞれ接続された複数の基板電極を有する電子基板とを備えること
を特徴とする超音波探触子。
【請求項５】
複数の圧電素子を備え被検体に対し超音波を送受信する超音波探触子を製造する超音波探触子の製造方法であって、
絶縁性の音響制動体に、ドリルによって複数の貫通孔を形成する工程と、
前記複数の貫通孔のそれぞれに、前記音響制動体内を貫通するように複数の導電体を形成する工程と、
前記複数の導電体の前記ドリルの入り口側に位置する端部のそれぞれに、前記複数の圧電素子の駆動電極を接続する工程とを備えること
を特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項６】
前記貫通孔のそれぞれに導電性ペーストを充填した後に硬化させることによって前記複数の導電体を形成する工程をさらに備えること
を特徴とする請求項５に記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項７】
前記ドリルによって複数の貫通孔を形成する工程の前に、前記音響制動体の両面に金属箔を貼付する工程をさらに備えること
を特徴とする請求項５または請求項６に記載の超音波探触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電素子を備える超音波探触子に用いられる超音波探触子用音響制動部品に関する。本発明は、この超音波探触子用音響制動部品を用いた超音波探触子に関する。そして、本発明は、このような超音波探触子を製造する超音波探触子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、通常、１６０００Ｈｚ以上の音波をいい、非破壊、無害および略リアルタイムでその内部を調べることが可能であることから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内から来た超音波の反射波（エコー）から生成された受信信号に基づいて当該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。この超音波診断装置は、医療用では、他の医療用画像装置に較べて小型で安価であり、そして、Ｘ線等の放射線被爆が無く安全性が高いこと、また、ドップラ効果を応用した血流表示が可能であること等の様々な特長を有している。このため、超音波診断装置は、循環器系（例えば心臓の冠動脈等）、消化器系（例えば胃腸等）、内科系（例えば肝臓、膵臓および脾臓等）、泌尿器系（例えば腎臓および膀胱等）および産婦人科系等で広く利用されている。【０００３】
この超音波診断装置には、被検体に対して超音波（超音波信号）を送受信する超音波探触子が用いられている。この超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、送信の電気信号に基づいて機械振動して超音波を発生し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる超音波の反射波を受けて受信の電気信号を生成する複数の圧電素子を備え、これら複数の圧電素子が例えばアレイ状に２次元配列されて構成される。そして、これら複数の圧電素子における一方面（背面）には、超音波を吸収する音響制動部材（音響負荷部材、バッキング層、ダンパ層、音響吸収部材）と呼ばれる部材（部品）が設けられており、また、これら複数の圧電素子のそれぞれに、電気信号を送受信するための信号線が接続されている。【０００４】
この信号線の接続において、複数の圧電素子が微細なピッチで配列されていることから、圧電素子の信号電極（駆動電極）から信号線を引き出す作業が煩雑になりがちであるため、より簡易で確実な信号線の接続技術が要望されている。そのため、例えば、特許文献１ないし特許文献３には、２次元的に配置された複数の圧電振動子片のそれぞれに対する信号線の接続をバッキング材側で成し、前記信号線を前記バッキング材の内部に通す構造が提案されている。【０００５】
ところで、前記信号線を音響制動部材に通すための貫通孔をドリルによって機械的に形成する場合、ドリルが音響制動部材に貫通孔を形成している間に、ドリルの回転軸にブレや変心が生じてしまうため、ドリルの出口側では、その出口の位置が、その入口の位置と正対する位置からずれてしまい、また、その出口の穴径が、その入口の穴径よりも大きくなってしまう。その結果、前記貫通孔を挿通された信号線は、ドリルの出口側では、不規則な配列になってしまう。特に、音響制動部材には、一般に、比較的硬質なゴム材が用いられるため、その切削性が比較的悪く、このような現象が生じやすい。【０００６】
このため、２次元アレイ状に微細なピッチで配列された複数の圧電素子の各駆動電極に、音響制動部材を貫通した前記信号線を接続する場合、ドリル加工の際における音響制動部材の表裏（ドリルの入口側と出口側）を管理することなくその接続を行うと、ドリルの出口側で前記接続が行われる場合が生じてしまい、その結果、１つの信号線に２つの圧電素子の駆動電極が接続される事態が生じることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−１２３３１７号公報
【特許文献２】特開平０７−１３１８９５号公報
【特許文献３】特開２００１−３０９４９３号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、ドリルの入口側における信号線に圧電素子の駆動電極を接続することができる超音波探触子用音響制動部品を提供することである。また、本発明は、この超音波探触子用音響制動部品を用いた超音波探触子を提供することである。また、本発明は、このような超音波探触子の製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明にかかる超音波探触子用音響制動部品、超音波探触子および超音波探触子の製造方法は、音響制動体内を貫通するようにドリルによって複数の貫通孔が形成され、これら各貫通孔のそれぞれに複数の導電体が設けられ、そして、これら各導電体のそれぞれに、前記ドリルの入口側で、圧電素子駆動電極接続用の第１電極部が設けられている。このため、本発明によれば、ドリルの入口側における信号線に圧電素子の駆動電極を接続することができる、音響制動部品、超音波探触子およびその製造方法を提供することができる。
【００１０】
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す超音波探触子の第１製造工程を示す断面図であって、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、各工程を示す図である。
【図３】図１に示す超音波探触子の第２製造工程を示す断面図であって、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、各工程を示す図である。
【図４】図１に示す超音波探触子の第３製造工程を示す断面図であって、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、各工程を示す図である。
【図５】図１に示す超音波探触子の構成を示す詳細断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００１３】
図１は、実施形態に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。本実施形態に係る超音波探触子１００は、図１に示すように、大略、基板１５と、基板１５上に設けられた、超音波探触子用音響制動部品である部材１３と、部材１３上に設けられた複数の圧電素子１ａと、複数の圧電素子１ａ上に設けられた音響整合層５０とを備え、被検体に対し超音波を送受信する。部材１３は、圧電素子１ａを機械的に支持し、また、圧電素子１ａの音響特性を良好に保つべく音響的に制動をかけるものであり、超音波を吸収する材料（超音波吸収材）から構成され、主に、圧電素子１ａから部材１３方向へ放射される超音波を吸収するものである。より具体的には、部材１３は、樹脂から構成されて成る音響制動体と、前記音響制動体内を貫通するようにドリルによって形成された複数の貫通孔のそれぞれに、前記音響制動体内を貫通するように設けられた複数の導電体とを備える。
【００１４】
この超音波探触子１００は、互いに所定の間隔を空けて平面視にて線形独立な２方向に、例えば、互いに直交する２方向にｍ行×ｎ列で２次元アレイ状に配列された複数の圧電素子１ａを備えている。これら複数の圧電素子１ａのそれぞれは、所定の圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換するものである。なお、この超音波探触子１００は、複数の圧電素子１ａがライン状に一列に配列された構成である１次元配列の超音波探触子であってもよい。音響整合層５０は、各圧電素子１ａの音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの整合をとるための部材である。そして、音響整合層５０は、円弧状に膨出した形状とされる、被検体に向けて送信される超音波を収束する音響レンズを含んでもよい。
【００１５】
このような本実施形態に係る超音波探触子１００の製造方法について、図を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る超音波探触子の第１製造工程を示す断面図であって、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、各工程を示す図である。図３は、本実施形態に係る超音波探触子の第２製造工程を示す断面図であって、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、各工程を示す図である。また、図４は、本実施形態に係る超音波探触子の第３製造工程を示す断面図であって、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、各工程を示す図である。また、図５は、本実施形態に係る超音波探触子の構成を示す詳細断面図である。
【００１６】
まず、図２（Ａ）に示すように、音響吸収材料からなる平板状の音響制動体１３ａが用意される。前記音響吸収材料は、例えば、クロロプレンゴムにフェライトを混合したものやエポキシ樹脂のような樹脂にタングステン粉末を混ぜたものからなる。なお、音響制動体１３ａの厚さは、例えば１．５〜２．０ｍｍとすればよい。なお、前記音響吸収材料は、上記に限定されない。
【００１７】
次に、図２（Ｂ）に示すように、音響制動体１３ａには、Φ１５０μｍ加工用のドリルで、前記音響制動体１３ａの一方の面（以下、表面１３１）から、他方の面（以下、裏面１３２）まで貫通する複数の孔１４Ａ（貫通孔）が形成される。加工中のドリルの曲がりや偏心により、孔１４Ａの径および位置のばらつきは、表面１３１より、裏面１３２においてより大きい。なお、上記ドリルに代えて、Φ１０５μｍ加工用のドリルを用いても良い。
【００１８】
そして、図２（Ｃ）に示すように、音響制動体１３ａは、ダイシング用テープ２上に、裏面１３２で接着され、導電性ペースト１４が、表面１３１から孔１４Ａに、真空中でスキージされて充填される。そして、このような導電性ペースト１４が孔１４Ａに充填された音響制動体１３ａが所定時間（２時間）、所定温度（１３５℃）に保たれ、導電性ペースト１４が硬化する。導電性ペースト１４は、溶剤を含まず、分散された金属が比較的小さなものであればよく、樹脂に金属等の導体を分散した導電性ペーストであれば良い。導電性ペースト１４は、例えば、藤倉化成株式会社製のドータイトＸＡ―８７４である。ダイシング用テープ２として、例えば、日東電工株式会社製のリバアルファ３１９６（商品名）が用いられる。
【００１９】
続いて、図２（Ｄ）に示すように、裏面１３２からダイシング用テープ２が剥離され、これら各工程を経て形成された音響制動体１３ａの両面を研磨することで、音響制動体１３ａに、前記導電体の一例に相当する貫通電極１４が形成される。貫通電極１４は、音響制動体１３ａの表面１３１に表側電極面１４１と、音響制動体１３ａの裏面１３２に裏側電極面１４２とを有する。これによって、音響制動体１３ａに貫通電極１４を備えた部材（音響制動部品）１３が作成される。上述のように、孔１４Ａの径および位置のばらつきが、表面１３１と比べて裏面１３２においてより大きい。よって、表側電極面１４１の径や位置のばらつきは、裏側電極面１４２より小さい。径が大きく、かつ、電極位置のばらつきが大きな裏側電極面１４２は、精度よく電極が並んだ電気基板との接続用の電極とされ、径がより小さく、かつ、電極位置のばらつきがより小さい表側電極面１４１は、位置精度に誤差が生じやすい圧電素子１ａとの接続用の電極とされる。
【００２０】
なお、貫通電極１４の形成は、上述に限定されない。例えば、一具体例として、部材１３の両面をレジストで保護した後、メッキ等の金属により貫通電極１４を形成することができる。より具体的に、無電解メッキ等で各孔１４Ａの内側表面に金属を析出させた後、樹脂を充填し貫通電極１４を形成できる。
【００２１】
上述した貫通電極１４の製造方法に代え、以下の製造方法が用いられても良い。すなわち、前記製造方法において、音響制動体１３ａに孔１４Ａを形成する加工前（図２（Ａ））に、音響制動体１３ａの表面１３１とその裏面１３２とに厚さ１０〜４０μｍのアルミニウムなどの金属箔を接着剤で貼り付ける工程がさらに含まれる。接着剤には、例えば、化研テック社製の仮固定用接着剤エコセパラが用いられる。金属箔を貼り付けた後、ドリルで孔１４Ａを形成する（図２（Ｂ））。続いて、導電性ペースト１４を、表面１３１から孔１４Ａに、真空中でスキージして充填し、所定時間（２時間）、所定温度（１３５℃）に保ち、導電性ペースト１４を硬化させる（図２（Ｃ））。ここで、導電性ペースト１４が所定温度に保たれている間に、表面１３１および裏面１３２の金属箔が剥離する。続いて、残った接着剤を取り除き、貫通電極１４が形成された部材１３を完成する（図２（Ｄ））。このような製造方法によれば、ドリルで孔１４Ａを形成する時に、表面１３１および裏面１３２の金属箔の存在によって、孔１４Ａを形成加工中のドリルのかかりがよくなり、孔１４Ａの位置精度がより向上する。
【００２２】
次に、図３（Ａ）に示すように、上下両面に電極（膜）が形成された、圧電素子であるＰＺＴ（ＰｂＺｒ１−ｘＴｉｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）板１は、例えば熱発泡剥離テープであるダイシング用テープ２に接着される。なお、ＰＺＴ板１の厚さは、例えば０．３ｍｍとすればよい。また、ＰＺＴ板１において、ダイシング用テープ２に接着される面およびその面に対向する面には電極が形成されている。圧電素子としては、ＰＺＴの他に、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３等が用いられてもよい。
【００２３】
次に、図３（Ｂ）に示すように、ダイシング用テープ２に接着された状態のＰＺＴ板１は、ダイシングソー３により切断される。このように、ＰＺＴ板１が切断されることで、各圧電素子１ａがＰＺＴ板１から分割され形成されていく。この際に、各圧電素子１ａが２次元配列とされるように、ＰＺＴ板１は、切断される。ＰＺＴ板１は、ダイシング用テープ２に接着されていることから、各圧電素子１ａに分割された後も、ダイシング用テープ２に固定されている。なお、ダイシングソー３による切除幅は、例えば０．０４ｍｍとすればよい。
【００２４】
こうして、図３（Ｃ）に示すように、ダイシング用テープ２上に、２次元配列とされた複数の圧電素子１ａが配置された状態となる。例えば、圧電素子１ａ間のピッチが０．３ｍｍとされ、圧電素子１ａは、ダイシング用テープ２上に１００×１００個作成される。次に、図３（Ｄ）に示すように、共通電極６が形成された基板４が用意され、圧電素子１ａにおいてダイシング用テープ２に接着されている面と対向する面に接着剤５が塗布される。接着剤５は、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂とされ、塗布厚みは、例えば１０μｍとされる。接着剤５の塗布は、例えばフレキソ印刷機を用いて行えばよい。フレキソ印刷とは、凸版の表面に、アニロックスロールと呼ばれるローラーでインキをつけ、さらにその版を紙などの印刷対象物に押し付けて転写する印刷方式である。さらに、アニロックス表面に付き過ぎたインキは、ドクターブレードによりかき落され、常に安定した量のインキが版の表面に供給される。このような、フレキソ印刷機を用い、圧電素子１ａを凸版とみなすことで、安定した量の接着剤５を圧電素子１ａの電極面に塗布することができる。基板４にはその主面に共通電極６が形成されている。このように、共通電極６が形成された基板４は、例えば、音響整合層である基板４に、蒸着やメッキ等によってアルミニウム膜（共通電極６）を形成することで作製される。そして、ダイシング用テープ２に接着された圧電素子１ａは、その電極面が共通電極６に接触するように、基板４に押し付けられ、エポキシ系の接着剤５が硬化するように、例えば６０度で１５時間加、加熱される。接着剤５は、例えばＥｐｏｘｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のＥｐｏ−Ｔｅｋ３５３ＮＤが用いられる。
【００２５】
図３（Ｅ）に示すように、接着剤５は、圧電素子１ａと共通電極６との間の隙間から押し出された状態でフィレット状に固まる。それにより、圧電素子１ａが基板４に強固に固定される。次に、ダイシング用テープ２が圧電素子１ａから除去される。そして、圧電素子１ａの一方の電極が共通電極６と接続されただけの状態である、第１未完成超音波探触子１０が作製される。
【００２６】
次に、図４（Ａ）に示すように、第１未完成超音波探触子１０の圧電素子１ａ側に、充填材７が滴下される。充填材７は、滴下の際には滴下可能な液状であり、熱硬化性等の硬化する性質を有し、硬化後は、超音波吸収性、耐衝撃性および絶縁性等を有する材料であることが好ましい。そこで、充填材７として、例えば、粘度が数万ｃｐであるシリコーンゴム剤のゴムペーストやエポキシ樹脂等が用いられる。充填材７が滴下された第１未完成超音波探触子１０は、真空チャンバーに収納される等して、真空状態あるいは減圧状態に置かれることが好ましい。これにより、充填材７中の気泡が抜けるという効果を奏する。特に、複数の材料を混合することで作製される充填材７の場合は、混合する際の撹拌により、気泡を含んでいるため上述の処理を行うことが好ましい。
【００２７】
次に、図４（Ｂ）に示すように、軟質層８ａおよび支持層８ｂからなる押圧部材８がすべての圧電素子１ａの上面を覆うように第１未完成超音波探触子１０上に設置される。なお、軟質層８ａが圧電素子１ａ側になるように設置される。押圧部材８の上方に平板部材９がさらに設置され、平板部材９により、押圧部材８および第１未完成超音波探触子１０に滴下された充填材７が押圧される。より具体的には、押圧部材８および充填材７が平板部材９と第１未完成超音波探触子１０との間に挟まれることになる。なお、平板部材９は、平坦な面を有し、この面が押圧部材８側となるような状態で押圧される。
【００２８】
ここで、軟質層８ａは、柔軟性および粘着性を有する材料からなる。より具体的には、軟質層８ａは、圧電素子１ａよりも柔らかく、圧電素子１ａに押し付けられた場合に、圧電素子１ａに密着してその形状に変形し得る程度の柔軟性を有する。そして、軟質層８ａは、平板部材９により第１未完成超音波探触子１０に押し当てた場合に変形する。また、支持層８ｂは、軟質層８ａを支持する部材である。押圧部材８として、本実施形態において、例えば、熱発泡剥離テープであるダイシング用テープが用いられた。このダイシング用テープでは、その糊の部分が軟質層８ａであり、糊部分以外のテープの部分が支持層８ｂである。このように、押圧部材８が支持層８ｂを有することから、押圧部材８は、扱いやすい。また、平板部材９は、押圧部材８等を押圧した場合に、変形することのない程度の強度を有していればよく、圧電素子１ａ側の面が平坦であればよい。
【００２９】
このように、平板部材９により、押圧部材８が押圧された場合に、圧電素子１ａは、変形しないが、圧電素子１ａ間に充填された充填材７は、流動性を有し、押圧部材８により押圧されて流動し、圧電素子１ａ間に均一に充填される。また、軟質層８ａは、押圧されることにより、圧電素子１ａの上面に密着して、圧電素子１ａの上面と軟質層８ａ間からは充填材７が押し出され、圧電素子１ａの上面には充填材７は存在しない。つまり、電極が形成されている箇所である圧電素子１ａの上面に充填材７が残ることがない。さらに、図４（Ｂ）に示すように、軟質層８ａは、変形して軟質層８ａに圧電素子１ａが入り込み、圧電素子１ａと密着している箇所は、凹状となり、圧電素子１ａ間においては凸状となる。つまり、充填材７は、軟質層８により押し込まれる。それにより、充填材７の上面は、圧電素子１ａの上面よりも低くなる。すなわち、充填材７の上面と圧電素子１ａの上面とは、同一面上にはなく、圧電素子１ａの上面の方が、より基板４から離れた位置に位置する。なお、平板部材９を押圧する力を調整することで充填材７等にかかる圧力が調整され、充填材７の上面の位置は、調整され得る。
【００３０】
ここで、軟質層８ａは、弾性率が０．１ＧＰａ以下とし、支持層の弾性率は、１〜３ＧＰａ程度とすることが好ましい。軟質層８ａは、粘着力が２〜１０Ｎ／２０ｍｍとしてもよい。それにより、圧電素子１ａに押圧された場合に、軟質層８ａが圧電素子１ａの形状に合わせて変形し、かつ後述する軟質層８ａを圧電素子１ａから剥離する際にも容易に剥離可能である。なお、軟質層８ａが軟らかすぎる、すなわち軟質層８ａの粘着力が大きすぎると、圧電素子１ａが軟質層８ａに入り込みすぎて、軟質層８ａを圧電素子１ａから剥離しにくくなる。また、軟質層８ａが硬すぎる、すなわち軟質層８ａの粘着力が低すぎると、十分に圧電素子１ａが軟質層８ａに入り込まず、圧電素子１ａ上に充填材７が残りやすくなる。
【００３１】
また、軟質層８ａの厚みは、１０〜１００μｍ程度が好ましく、支持層８ｂの厚みは、１０〜２００μｍ程度が好ましい。これにより、軟質層８ａは、十分に変形し、圧電素子１ａが適度に軟質層８ａに入り込む。なお、軟質層８ａの厚さが厚すぎると、圧電素子１ａが軟質層８ａに入り込みすぎて、軟質層８ａを圧電素子１ａから剥離しにくくなる。そして、軟質層８ａの厚さが薄すぎると、十分に圧電素子１ａが軟質層８ａに入り込まず、圧電素子１ａ上に充填材７が残りやすくなる。なお、押圧部材８は、熱発泡剥離テープに限定されることはない。押圧部材８は、上述のような性質を有する軟質層８ａを有するものであればよい。
【００３２】
そして、この状態で充填材７を硬化させるために、平板部材９、押圧部材８、充填材７および第１未完成超音波探触子１０は、加熱される。例えば、充填材７がシリコーンゴム剤のゴムペーストである場合は、６０度で１５時間加熱すればよい。それにより、充填材７が硬化する。
【００３３】
充填材７が硬化した後に、図４（Ｃ）に示すように、平板部材９および押圧部材８が取り除かれる。押圧部材８は、上記押圧されている際は第１未完成超音波探触子１０に接着されているが、熱発泡剥離テープであることから、上記加熱により接着力が低下し、容易に第１未完成超音波探触子１０から除去することができる。
【００３４】
図４（Ｃ）において、平板部材９および押圧部材８を取り除くことで、図４（Ｄ）に示すように、第１未完成超音波探触子１０に充填材７が設置された第２未完成超音波探触子１１が作製される。
【００３５】
図４（Ｄ）に示すように、第２未完成超音波探触子１１は、共通電極６が形成された基板４と、基板４に共通電極６を介して接着剤５で固定された複数の圧電素子１ａと、各圧電素子１ａ間に充填された充填材７とを備えている。そして、共通電極６と各圧電素子１ａとは電気的に接続されている。また、各圧電素子１ａの上面は、充填材７の上面よりも高い位置に位置している。したがって、第２未完成超音波探触子１１の上面は、充填材７を凹部とし圧電素子１ａを凸部とする凹凸形状を有している。言い換えると、充填材７は、基板４と、基板４と接する圧電素子１ａの面に対向する圧電素子１ａの面と、の間に位置する。なお、基板４と接する圧電素子１ａの面に対向する圧電素子１ａの面とは、圧電素子１ａの上面である。
【００３６】
そして、前記部材１３において、表側電極面１４１を有する表面１３１に、または裏側電極面１４２を有する裏面１３２に、所定形状のマークが付与される。そして、この表面１３１および裏面１３２の区別を参照することによって、圧電素子電極１Ａ接続用の表側電極面１４１のそれぞれには、複数の圧電素子１ａの各圧電素子電極１Ａが接続され、基板電極１５Ａ接続用の裏側電極面１４２のそれぞれには、電子基板１５の各基板電極１５Ａが接続される。
【００３７】
そして、図５に示すように、この第２未完成超音波探触子１１の上面に、部材１３を設置し、さらに、基板１５を設置することで、超音波探触子１００が完成する。より具体的には、各圧電素子１ａに対応した複数の貫通電極１４を貫通形成した部材１３における表面１３１が、これら複数の貫通電極１４における各表側電極面１４１と各対応する各圧電素子電極１Ａとを電気的に接続するように、第２未完成超音波探触子１１の上面に設置される。そして、各貫通電極１４に対応する複数の基板電極１５Ａを実装した基板（電子基板）１５における電極実装面が、これら複数の基板電極１５Ａと各対応する各裏側電極面１４２とを電気的に接続するように、前記部材１３における表面１３２上に設置される。言い換えれば、前記部材１３における表面１３２が、これら複数の貫通電極１４における各裏側電極面１４２と各対応する各基板電極１５Ａとを電気的に接続するように、各貫通電極１４の各裏側電極１４２に対応する複数の基板電極１５Ａを実装した基板（電子基板）１５の面上に設置される。こうして超音波探触子１００が完成する。
【００３８】
なお、圧電素子１ａは、ダイシングソー３によるＰＺＴ板１の切断時（図３（Ｂ））や、隣接する圧電素子１ａ間に充填材７を滴下する時（図４（Ａ））に圧電素子１ａが傾き、各圧電素子１ａの位置に設計値からズレが生じることがある。図５には、このように各圧電素子１ａの位置にばらつきが生じた場合が示されている。しかしながら、径が大きく、かつ、電極位置ばらつきが大きな裏側電極面１４２が、精度よく電極が並んだ電子基板１５の基板電極１５Ａとの接続用の電極とされる一方、径がより小さく、かつ、電極位置ばらつきがより小さい表側電極面１４１が、位置精度に誤差が生じやすい圧電素子１ａの圧電素子電極１Ａとの接続用の電極とされている。このように各電極面１４２、１４１を設定することによって、各圧電素子１ａの位置にばらつきが生じても、部材１３の一つの電極に２つの圧電素子電極１Ａが接合されるような不具合の発生を低減することができる。
【００３９】
なお、部材１３と第２未完成超音波探触子１１とは、例えばエポキシ系の接着剤１２により互いに接着固定されている。また、接着剤１２として、異方性導電接着剤が用いられてもよい。なお、異方性導電接着剤は、方向に応じて導電性または絶縁性を有する性質を有している。例えば、図５において、異方性導電接着剤の接着剤１２は、上下方向には導電性を有し、それ以外の方向は絶縁性を有する。異方性導電接着剤を接着剤１２とする場合は、各圧電素子１ａに形成された電極とそれに対応する貫通電極１４とが直接接触せずに、それらの間に異方性導電接着剤である接着剤１２が介在していたとしても、各圧電素子１ａと各貫通電極１４とを電気的に接続とすることができる。また、同時に、各圧電素子１ａまたは貫通電極１４どうしは、異方性導電接着剤である接着剤１２を間に介していても絶縁とすることが可能である。
【００４０】
上述のように、第２未完成超音波探触子１１の上面は、充填材７を凹部とし圧電素子１ａを凸部とする凹凸形状を有していることから、このような構成の第２未完成超音波探触子１１は、凸部である圧電素子１ａに配線を接続する場合に、凹部である充填材７が干渉することはなく、配線を確実に接続できる。
【００４１】
また、異方性導電接着剤は、圧力をかけた方向に対して導電性を有するという性質を持つ。そこで、接着剤１２として異方性導電接着剤を用いる場合は、部材１３の表面１３１と第２未完成超音波探触子１１との間に接着剤１２を塗布して、それぞれ対応する圧電素子１ａと表側電極面１４１とを対向させて、接着剤１２を挟み込むように圧力をかけることで、対向された圧電素子１ａと貫通電極１４とが電気的に接続される。この際に、圧電素子１ａが突出している方が、圧電素子１ａおよび貫通電極１４間の接着剤１２に、より圧力がかかりやすいため、容易にこれらの間の接着剤１２に導電性を持たせることができるので好ましい。したがって、本実施形態においては、圧電素子１ａが凸部であるため好ましい。
【００４２】
また、本実施形態にかかる超音波探触子１００の製造方法によれば、充填材７が圧電素子１ａ間に均一に充填され、かつ充填材７を研磨する必要がないため、圧電素子１ａの破損が低減され、製造工程も少なくてすむという効果を奏する。また、この製造方法によれば、充填材７を研磨する必要がないことから、充填材７の表面が不規則に形成されることもない。さらに、この製造方法によれば、充填材７に対して、圧電素子１ａが突出した形状となるため、圧電素子１ａ上に形成された電極に配線を接続する際に充填材７等が干渉することがなく、そのため、配線に負荷がかかって電極との接続がはずれてしまうという可能性が低い。
【００４３】
また、本実施形態にかかる超音波探触子１００は、上述のように、充填材７が均一に各圧電素子１ａ間に充填されていることから、圧電素子１ａ間のクロストーク抑制効果等が高い。また、圧電素子電極１Ａと前記圧電素子電極１Ａに対応する表側電極面１４１とが高精度にそれぞれ接続されていることから、各圧電素子１ａの性能ばらつきが小さく、超音波探触子１００の品質が高い。また、超音波探触子１００は、上述のように、配線の破損が少ない。さらに、製造工程において充填材７を研磨する必要がないことから、研磨が困難であるがクロストーク抑制効果の高い、軟らかいゴムを充填材７として用いることができる。
【００４４】
また、本実施形態にかかる超音波探触子１００を用いて超音波診断装置を作製してもよい。このような超音波診断装置は、図示していない生体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送信すると共に、被検体で反射した超音波の反射波等の被検体から来た超音波を受信する超音波探触子１００と、超音波探触子１００に接続され、超音波探触子１００へ電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子１００に被検体に対して超音波を送信させると共に、超音波探触子１００で受信された被検体内からの超音波に応じて超音波探触子１００で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体とを備える。上述のように、圧電素子電極１Ａの位置にばらつきが生じても、部材１３の一つの電極に２つの圧電素子電極１Ａが接合されるような不具合の発生が低減された超音波探触子１００を備えるので、超音波診断装置の歩留りが向上する。
【００４５】
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
【００４６】
一態様に係る超音波探触子用音響制動部品は、複数の圧電素子を備え被検体に対し超音波を送受信する超音波探触子に用いられる超音波探触子用音響制動部品であって、絶縁性の音響制動体と、前記音響制動体内を貫通するようにドリルによって形成された複数の貫通孔のそれぞれに、前記音響制動体内を貫通するように設けられた複数の導電体と、前記複数の導電体のそれぞれに備えられ、前記ドリルの入口側に設けられた、前記圧電素子の駆動電極に接続するための圧電素子駆動電極接続用の第１電極部と、前記複数の導電体のそれぞれに備えられ、前記ドリルの出口側に設けられた第２電極部とを備える。
【００４７】
そして、他の一態様では、上述の超音波探触子用音響制動部品において、好ましくは、前記音響制動体は、樹脂によって形成される。また、他の一態様では、これら上述の超音波探触子用音響制動部品において、好ましくは、前記複数の導電体は、前記複数の貫通孔にそれぞれ充填された導電性材料によって形成される。
【００４８】
この構成によれば、第１電極部が圧電素子駆動電極接続用とされているので、ドリルの入口側における信号線に圧電素子の駆動電極を接続することができる。この結果、不良品の発生が低減され、歩留りが向上する。
【００４９】
また、他の一態様にかかる超音波探触子は、これら上述のいずれかの音響制動部品と、前記複数の導電体の第１電極部にそれぞれ接続された複数の圧電素子と、前記複数の導電体の第２電極部にそれぞれ接続された複数の基板電極を有する電子基板とを備える。
【００５０】
この構成によれば、ドリルの入口側における信号線に圧電素子の駆動電極を接続した超音波探触子が提供される。この結果、１つの信号線に２つの圧電素子の駆動電極が接続される事態が防止あるいは低減され、超音波探触子の歩留まりが向上し、生産コストを下げることが可能となる。
【００５１】
また、他の一態様にかかる超音波探触子の製造方法は、複数の圧電素子を備え被検体に対し超音波を送受信する超音波探触子を製造する超音波探触子の製造方法であって、例えば樹脂から構成されて成る絶縁性の音響制動体に、ドリルによって複数の貫通孔を形成する工程と、前記複数の貫通孔の前記ドリルの入り口側に位置する端部のそれぞれに、前記音響制動体内を貫通するように複数の導電体を形成する工程と、前記複数の導電体のそれぞれに、前記複数の圧電素子の駆動電極を接続する工程とを備える。
【００５２】
そして、他の一態様では、上述の超音波探触子の製造方法において、好ましくは、前記貫通孔のそれぞれに導電性ペーストを充填した後に硬化させることによって前記複数の導電体を形成する工程をさらに備える。
【００５３】
この構成によれば、ドリルの入口側における信号線に圧電素子の駆動電極が適切に接続されるので、不良品の発生が低減され、歩留りが向上する。
【００５４】
また、他の一態様では、これら上述の超音波探触子の製造方法において、好ましくは、前記ドリルによって複数の貫通孔を形成する工程の前に、前記音響制動体の両面に金属箔を貼付する工程をさらに備える。
【００５５】
この構成によれば、ドリルの孔開け加工をより精度よく行うことができる。
【００５６】
この出願は、２００９年１１月３０日に出願された日本国特許出願特願２００９−２７２０３７を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【００５７】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、複数の圧電素子を備える超音波探触子に用いられる超音波探触子用音響制動部品ならびにその超音波探触子およびその超音波探触子の製造方法を提供することができる。
【図１】
2011064934.tif 000003
【図２】
2011064934.tif 000004
【図３】
2011064934.tif 000005
【図４】
2011064934.tif 000006
【図５】
2011064934.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対し超音波を送受信する超音波探触子であって、
絶縁性の音響制動体と、前記音響制動体内を貫通するようにドリルによって形成された複数の貫通孔のそれぞれに、前記音響制動体内を貫通するように設けられた複数の導電体と、前記複数の導電体のそれぞれに備えられ、前記ドリルの入口側に設けられた第１電極部と、前記複数の導電体のそれぞれに備えられ、前記ドリルの出口側に設けられた第２電極部と、を備えた超音波探触子用音響制動部品と、
複数の圧電素子と、
複数の基板電極が配列された電子基板と、を備え、
前記複数の圧電素子は、予め複数に形成されてから、該圧電素子の駆動電極が前記第１電極部にそれぞれ接続されており、
前記複数の基板電極は、前記第２電極部にそれぞれ接続されていること
を特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記音響制動体は、樹脂によって形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記複数の導電体は、前記複数の貫通孔にそれぞれ充填された導電性材料によって形成されていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
被検体に対し超音波を送受信する超音波探触子の製造方法であって、
圧電素子を切断して複数の圧電素子を形成する工程と、
絶縁性の音響制動体に、ドリルによって複数の貫通孔を形成する工程と、
前記複数の貫通孔のそれぞれに、前記音響制動体内を貫通するように複数の導電体を形成する工程と、
前記複数の導電体の前記ドリルの入り口側に位置する端部のそれぞれに、前記複数の圧電素子の駆動電極を接続する工程とを備えること
を特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項５】
前記圧電素子を切断した後に、形成された前記複数の圧電素子の間に充填材を充填する工程をさらに備えること
を特徴とする請求項４に記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項６】
前記貫通孔のそれぞれに導電性ペーストを充填した後に硬化させることによって前記複数の導電体を形成する工程をさらに備えること
を特徴とする請求項４または請求項５に記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項７】
前記ドリルによって複数の貫通孔を形成する工程の前に、前記音響制動体の両面に金属箔を貼付する工程をさらに備えること
を特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項８】
被検体に対し超音波を送受信する超音波探触子に用いられる超音波探触子用音響制動部品であって、
絶縁性の音響制動体と、
前記音響制動体内を貫通するようにドリルによって形成された複数の貫通孔のそれぞれに、前記音響制動体内を貫通するように設けられた複数の導電体と、
予め複数に形成された圧電素子の各駆動電極に接続するための第１電極部と、
電子基板に配列された複数の基板電極に接続するための第２電極部と、を備え、
前記第１電極部は、前記複数の導電体のそれぞれに備えられ、前記ドリルの入口側に設けられており、
前記第２電極部は、前記複数の導電体のそれぞれに備えられ、前記ドリルの出口側に設けられていること
を特徴とする超音波探触子用音響制動部品。
【国際調査報告】
2011064934.tif 000008
2011064934.tif 000009
2011064934.tif 000010
2011064934.tif 000011