(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで、超音波プローブ内における取り回しが容易な、振動子全てからの信号の引き出しを提供する。【解決手段】超音波プローブ１は、配列された複数の圧電体と、複数の圧電体の放射面側に設けられた第一の電極１１と、複数の圧電体の背面側にそれぞれ設けられた複数の第二の電極１５と、複数の端子１９をそれぞれ有する重ねられた複数のフレキシブル印刷配線基板と、第二の電極１５と端子１９とをそれぞれ接続する接続部１７とを具備し、フレキシブル印刷配線基板の少なくとも一つは、下層のフレキシブル印刷配線基板３９の端子１９が第二の電極１５に対して露出するように切り欠かれ、または配置される。【選択図】図２
2011250119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体の放射面側に設けられた第一の電極と、
前記複数の圧電体の背面側にそれぞれ設けられた複数の第二の電極と、
複数の端子をそれぞれ有する重ねられた複数のフレキシブル印刷配線基板と、
前記第二の電極と前記端子とをそれぞれ接続する接続部とを具備し、
前記フレキシブル印刷配線基板の少なくとも一つは、下層のフレキシブル印刷配線基板の前記端子が前記第二の電極に対して露出するように切り欠かれ、または配置されること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記第一の電極と前記複数の圧電体それぞれとの間に少なくとも１層の音響整合層と、
前記第二の電極と前記複数の圧電体それぞれとの間に、前記圧電体の音響インピーダンスに比べて高い音響インピーダンスを有する中間層とを具備すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記接続部は、カーボンを有する固体導電材料で構成されること、
を特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記接続部は、接続される前記個別電極と前記端子との間の長さを有する銅または金で構成されること、
を特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記接続部の背面における前記重ねられた複数のフレキシブル印刷配線基板それぞれは、接着されること、
を特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置や超音波探傷装置等に使用される超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブにおいて、２次元格子状に振動子を配列した２次元アレイプローブがある。２次元アレイプローブの振動子の数は、１次元アレイプローブの振動子の数に比べて多くなるために、超音波の送受信の一部に関するＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を２次元アレイプローブ内に組み込むことがある。このとき、振動子の背面にフレキシブル印刷配線基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ：以下ＦＰＣと呼ぶ）が配置されることがある。配置されたＦＰＣは、振動子の背面から引き出される。引き出されたＦＰＣは、ＩＣを設置した基板（以下電子回路基板と呼ぶ）に接続される。このとき、各振動子から信号を引き出す必要がある。１枚のＦＰＣを用いて全ての振動子からの信号を引き出すとき（例えば図１１）、ＦＰＣの配線間の間隔が狭くなるため、配線間のクロストークにより、良好な超音波画像を得られない場合がある。そこで、２次元アレイ全体を複数のモジュールに分割すること（以下モジュール分割と呼ぶ）でモジュールごとにＦＰＣを配置し、モジュール間にＦＰＣを挟み込む構造をとることがある（例えば図１２）。また、超音波送受信に用いる振動子数を減らすことで配線数を減少させるスパース（ｓｐａｒｓｅ）技術がある（例えば図１３）。一方ＦＰＣの構造として、絶縁体と配線パターとを積み重ねたＦＰＣ（以下多層ＦＰＣと呼ぶ）が採用されることもある。
【０００３】
しかしながら、モジュール分割は、振動子間の間隔とモジュール間の間隔とが異なることでサイドローブが発生し、良好な超音波画像を得られない場合がある。また、モジュールの分割は、部品数や製作工程が増えることにより高コストとなる。スパース技術は、サイドローブなどによる音場への悪影響や感度低下などのため、良好な超音波画像を得られない場合がある。多層ＦＰＣは、複雑な製造プロセスのため高コストとなる。また、単層のＦＰＣに比べて多層ＦＰＣの柔軟性は低下するため、超音波プローブ内における多層ＦＰＣの取り回しは困難となる。加えて、多層ＦＰＣの層間には電気的接続のためのスルーホール（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｈｏｌｅ）が必要であり、スルーホールを配線スペースとして使えない。従って多層ＦＰＣは、配線スペースの効率が悪いという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目的は、低コストで、超音波プローブ内における取り回しが容易な、振動子全てからの信号の引き出しを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る超音波プローブは、配列された複数の圧電体と、前記複数の圧電体の放射面側に設けられた第一の電極と、前記複数の圧電体の背面側にそれぞれ設けられた複数の第二の電極と、複数の端子をそれぞれ有する重ねられた複数のフレキシブル印刷配線基板と、前記第二の電極と前記端子とをそれぞれ接続する接続部とを具備し、前記フレキシブル印刷配線基板の少なくとも一つは、下層のフレキシブル印刷配線基板の前記端子が前記第二の電極に対して露出するように切り欠かれ、または配置されること、を特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る超音波プローブを超音波放射面側から見た図である。
【図２】図１の第１の実施形態に係る超音波プローブをａ−ａ’におけるＸ方向から見た断面図である。
【図３】図２のｂ−ｂ’におけるＹ方向から見た断面図である。
【図４】図２のｃ−ｃ’におけるＹ方向から見た断面図である。
【図５】第１の実施形態の第１の変形例に係る超音波プローブを超音波放射面側から見た図である。
【図６】第１の実施形態における第２の変形例に係る超音波プローブを超音波放射面側から見た図である。
【図７】図６の第２の変形例に係る超音波プローブをａ−ａ’におけるＸ方向から見た断面図である。
【図８】図７のｂ−ｂ’におけるＹ方向から見た断面図である。
【図９】図７のｃ−ｃ’におけるＹ方向から見た断面図である。
【図１０】第１の実施形態における第３の変形例に係る超音波プローブを超音波放射面側から見た図である。
【図１１】従来の超音波プローブにおいて、ＦＰＣの配線パターンの一例を示す図である。
【図１２】従来の超音波プローブにおいて、アレイ全体を複数のモジュールに分割した一例を示す図である。
【図１３】従来の超音波プローブにおいて、スパース技術を適用したスパースアレイを超音波放射面から見た一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる超音波プローブを説明する。なお、以下の説明において、略同一の構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１を超音波放射面側から見た図である。図１において、超音波が放射される方向（紙面に垂直な方向）をＺ軸に規定し、Ｚ軸に垂直でかつ図示していない背面材の前面からＦＰＣが引き出される方向をＹ軸に規定する。また、Ｚ軸およびＹ軸に垂直な方向をＸ軸とする。
【０００９】
第１の実施形態に係る超音波プローブ１の構成を、図２を参照しながら説明する。  
図２は、図１のａ−ａ’に沿って、超音波プローブ１をＸ方向から見た断面の一例を示す図である。図２に示すように、超音波プローブ１は、圧電層５、第１の音響整合層７、第２の音響整合層９、共通電極（第一の電極）１１、中間層１３、個別電極（第二の電極）１５、接続部１７、端子１９、上層ＦＰＣ３７、下層ＦＰＣ３９、接着層４１、背面材２１を具備している。
【００１０】
圧電層５の前面には、第１の音響整合層７が接合され、第１の音響整合層７の前面には、第２の音響整合層９が接合される。圧電層５の背面には、中間層１３が接合される。第２の音響整合層９、第１の音響整合層７、圧電層５、および中間層１３は、ＸＹ平面に関してそれぞれ格子状に分割される。圧電層５は、ＸＹ平面に関して格子状に分割された複数の圧電素子５１で構成される。第１の音響整合層７は、ＸＹ平面に関して格子状に分割された複数の第１の音響整合素子７１で構成される。第２の音響整合層９は、ＸＹ平面に関して格子状に分割された複数の第２の音響整合素子９１で構成される。中間層１３は、ＸＹ平面に関して格子状に分割された複数の中間素子１３１で構成される。圧電素子５１、第１の音響整合素子７１、第２の音響整合素子９１、および中間素子１３１それぞれをＺ方向に沿って接合した接合体を以下振動素子２３と呼ぶ。複数の振動素子２３の背面には個別電極１５がそれぞれ接合される。複数の振動素子２３の前面には、共通電極１１が接合される。図１の点線の四角形は、ＸＹ平面上に格子状に配列された複数の振動素子２３を示している。
【００１１】
複数の端子１９は、上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９の前面に配置される。それぞれのＦＰＣのベース層３１を貫通するスルーホール３３は、複数の端子１９それぞれの背面に設けられる。それぞれのＦＰＣにおける複数の裏面配線３５は、スルーホール３３の背面にそれぞれ設けられる。図２における複数の裏面配線３５は見かけ上１本のように描かれているが、実際には、Ｘ方向について複数の裏面配線３５が配置されている。
【００１２】
複数の個別電極１５の背面に位置する上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９は、Ｚ方向に沿って重ねられ、非導電性の接着剤により接着される。接着された上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とは、ＦＰＣそれぞれにおける配線密度を減じないために、電気的に接続されない。背面材２１は、下層ＦＰＣ３９の背面に接着される。図３は、図２のｂ−ｂ’におけるＹ方向から見た断面図である。図３における点線の枠は、上層ＦＰＣ３７である。図３における破線の枠は下層ＦＰＣ３９である。図３における背面材２１、ベース層３１、及び上記接着剤による接着層４１は、絶縁性を有する。従って、図３における上層ＦＰＣ３７の裏面配線３５と、下層ＦＰＣ３９の裏面配線３５とは、絶縁性が保たれる。接着された上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９ＦＰＣとは、背面材２１の前面からＹ軸方向に引き出される。
【００１３】
上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とは、背面材２１の前面からＹ軸方向に引き出された後、それぞれ分離される。表面配線４３は、分離された上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９それぞれのベース層３１の前面に設けられる。共通電極１１から引き出された配線は、表面配線４３に接合される。分離された上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９それぞれは、カバーレイ（ｃｏｖｅｒ−ｌａｙ）４５で覆われる。本実施形態における上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９は両面配線を有するＦＰＣであるが、図２に示すように、個別電極１５と背面材２１とに挟まれた位置における上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９の前面には、表面配線が設けられていない。
【００１４】
図４は、図２のｃ−ｃ’におけるＹ方向から見た断面図である。図４における点線の長方形の枠は、カバーレイ４５によって被覆された上層ＦＰＣ３７である。図３における破線の長方形の枠は、カバーレイ４５によって被覆された下層ＦＰＣ３９である。図４におけるカバーレイ４５は、絶縁性を有する。図４におけるカバーレイ４５にそれぞれ被覆された上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とは、分離されている。上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とを分離することで、それぞれのＦＰＣの柔軟性により、多層ＦＰＣと異なり、超音波プローブ内におけるＦＰＣの取り回しが容易になる。
【００１５】
カバーレイ４５で覆われた上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９それぞれは、背面材２１の端部で背面材２１に沿って略直角に曲げられる。カバーレイ４５で覆われた上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９それぞれにおける複数の裏面配線３５それぞれは、図示していない複数の電子回路基板それぞれに基板接続用パッドを介して接続される。複数のＦＰＣが用いられることにより、ＦＰＣと電子回路基板との接続面積は、多層ＦＰＣと電子回路基板との接続面積に比べて小さくなる。これにより、超音波プローブの外形を拡大させずに、ＦＰＣそれぞれを電子回路基板それぞれに接続させることができる。カバーレイ４５で覆われた上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９それぞれにおける表面配線４３それぞれは、図示していない上記複数の電子回路基板それぞれのアースに接続される。
【００１６】
複数の個別電極１５と複数の端子１９とは、それぞれ接続部１７によって接続される。接着された上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とは、下層のＦＰＣ３９の端子１９が個別電極１５に対して露出するように切り欠かれる。なお、接着された上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とは、下層のＦＰＣ３９の端子１９が個別電極１５に対して露出するように配置されてもよい。上層ＦＰＣ３７がＹ方向に沿って切り欠かれる幅ｗは、Ｘ方向およびＹ方向の振動素子２３の間隔ｐｐとスルーホール３３の径ｄと複数の裏面配線３５の間隔ｗｐとに従って決定される。
【００１７】
切りかかれる幅ｗは、例えば、以下のようにして決定される。Ｘ方向の振動素子２３の間隔ｐｐからスルーホール３３の径ｄを引いた値であるスルーホールの間隔（ｐｐ−ｄ）が計算される。このスルーホールの間隔（ｐｐ−ｄ）を複数の裏面配線３５の間隔ｗｐで割ることによって、スルーホールの間隔（ｐｐ−ｄ）に位置させることができる裏面配線の数（（ｐｐ−ｄ）／ｗｐ）が計算される。スルーホールの間隔（ｐｐ−ｄ）に位置させることができる裏面配線の数（（ｐｐ−ｄ）／ｗｐ）に１足した数（（ｐｐ−ｄ）／ｗｐ＋１）が、裏面配線の数となる。切り欠かれる幅ｗは、裏面配線の数（（ｐｐ−ｄ）／ｗｐ＋１）にＹ方向の振動素子２３の間隔ｐｐを乗じた数（（（ｐｐ−ｄ）／ｗｐ＋１）×ｐｐ）となる。例えば、図１乃至図２における切り欠かれる幅ｗは、裏面配線の数が２であるので、２×ｐｐとなる。
【００１８】
圧電層５は、矩形状に整形された圧電セラミックスなどである。圧電層５は、図示していない超音波診断装置または超音波探傷装置から図示していない複数の電子回路基板を介して供給された駆動信号（電気信号）を受けて、超音波を発生する。圧電層５は、被検体もしくは超音波探傷に関する物質により反射された超音波を受けて、エコー信号（電気信号）を発生する。発生されたエコー信号は、図示していない複数の電子回路基板を介して超音波診断装置または超音波探傷装置に供給される。圧電層５は、ＸＹ平面に関して格子状に分割された複数の圧電素子５１を有している。圧電素子５１の間隔（以下格子間隔と呼ぶ）は、Ｘ方向、およびＹ方向ともに同じ間隔である。なお、格子間隔は、Ｘ方向とＹ方向とで異なっていてもよい。以下説明を具体的に行うため、格子間隔は、Ｘ方向、Ｙ方向ともに同じ間隔であるとする。
【００１９】
第１の音響整合層７および第２の音響整合層９は、圧電層５の超音波照射側であるＺ方向に設けられる。第１の音響整合層７および第２の音響整合層９は、導電性材料からなる金属粉入りエポキシ樹脂等の音響整合材により形成される。第１の音響整合層７及び第２の音響整合層９における音速、厚さ、音響インピーダンス等の物理的パラメータを調整することで、被検体と圧電素子５１との音響インピーダンスの整合を図ることができる。具体的には、第１の音響整合層７および第２の音響整合層９は、被検体もしくは超音波探傷に関する物質の音響インピーダンスと圧電層５の音響インピーダンスとの違いに起因する超音波の反射を抑える。第１の音響整合層７は、Ｘ方向とＹ方向とに沿って２次元状に配列される複数の第１の音響整合素子７１を有する。第１の音響整合素子７１それぞれは、圧電素子５１それぞれの前面に接合される。第２の音響整合層９は、Ｘ方向とＹ方向とに沿って２次元状に配列される複数の第２の音響整合素子９１を有する。第２の音響整合素子９１それぞれは、第１の音響整合素子７１それぞれの前面に接合される。なお、図２には、２層の音響整合層が図示されているが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、１層、３層、あるいは４層以上の音響整合層が、圧電層５の前面に配置され、それぞれ接合されてもよい。
【００２０】
共通電極１１は、第２の音響整合層９の前面に接合されている。共通電極１１は、複数の第２の音響整合素子９１と接合されている。共通電極１１から引き出される配線は、上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９の表面配線４３に接続される。共通電極１１の前面には図示していない音響レンズが配置される。
【００２１】
中間層１３は、圧電層５の背面側に設けられる。中間層１３の音響インピーダンスは、圧電素子５１の音響インピーダンスより高く、接続部１７の音響インピーダンスより高い。これにより、圧電素子５１より音響インピーダンスが低くかつ接続部１７よりも音響インピーダンスが低い場合に比べて、後述する接続部１７への音響的影響を減少させることができる。この結果、接続部１７の音響的影響に起因する超音波画像の乱れやノイズが減少される。中間層１３は、Ｘ方向とＹ方向とに沿って２次元状に配列される複数の中間素子１３１を有する。複数の中間素子１３１それぞれは複数の圧電素子５１それぞれの背面に接合される。なお、本実施形態の変形例として、中間層１３を除外した構成とすることも可能である。
【００２２】
個別電極１５は、複数の中間素子１３１の背面にそれぞれ接合される。個別電極１５は、例えば、銀や金などによる金属メッキやスパッタリングなどにより形成される。
【００２３】
ＦＰＣの構成は、背面材２１の前面に位置する層状のＦＰＣと、背面材２１の前面から引き出されて図示していない複数の電子回路基板それぞれに接続されるまでの間に位置する分離されたＦＰＣとで異なる。まず、背面材２１の前面から引き出されて図示していない電子回路基板に接続されるまでの間に位置する上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９の構成について説明する。上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９それぞれは、ベース層３１と、ベース層３１の背面に設けられた複数の裏面配線３５と、ベース層３１前面に設けられた表面配線４３とで構成される。
【００２４】
ベース層３１は、例えば、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）やポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）などの絶縁性を有する樹脂で構成される。
【００２５】
裏面配線３５は、ベース層３１の背面に例えば銅箔で形成された回路配線である。複数の裏面配線３５の数は、配線間隔ｗｐと以下で説明するスルーホール３３の径（ｐｐ−ｄ）とに従って決定される。
【００２６】
表面配線４３は、ベース層３１の前面に例えば銅箔で形成された回路配線である。表面配線は裏面配線３５の数と同数の配線を有する。なお、表面配線４３の数は、１本であってもよい。表面配線４３は、上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９が背面材２１の前面へ引き込まれる直前に、共通電極１１から引き出された配線と接合される。
【００２７】
次に、背面材２１の前面に位置する上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９の構成について説明する。これらのＦＰＣそれぞれは、ベース層３１と、ベース層３１の背面に設けられた複数の裏面配線３５と、ベース層３１の前面に設けられた複数の端子１９と、複数の端子１９と複数の裏面配線３５とをそれぞれ電気的に接続する複数のスルーホール３３とで構成される。背面材２１の前面から引き出されて図示していない複数の電子回路基板それぞれに接続されるまでの間に位置するＦＰＣの構成と異なるところは、端子１９、スルーホール３３、表面配線４３、の有無である。
【００２８】
端子１９は、ベース層３１の前面に、個別電極１５それぞれに対向して配置される。なお、端子１９は、はんだ付け用銅箔であるパッドでもよい。
【００２９】
スルーホール３３は、端子１９それぞれの背面に設けられる。スルーホール３３は、ベース層３１をＺ方向に貫通する貫通孔である。導電性材料がスルーホール３３に充填される。複数のスルーホール３３それぞれは、裏面配線３５それぞれと接合される。
【００３０】
背面材２１は、下層ＦＰＣ３９の背面に設けられる。背面材２１は、複数の振動素子２３を機械的に支持する。背面材２１は、放射される超音波パルスを短くするために複数の振動素子２３を制動する。この背面材２１の厚さは、音響特性を良好に維持するため、使用する超音波の波長に対して十分な厚さ、すなわち背面方向の超音波が十分に減衰される厚さに設定される。
【００３１】
カバーレイ４５は、背面材２１の前面から引き出されて図示していない電子回路基板に接続されるまでの間に位置する複数のＦＰＣそれぞれの周囲を、絶縁および保護の目的で覆うフィルムである。カバーレイ４５の材料としては、例えばポリイミドが用いられる。カバーレイ４５は、背面材２１の前面から引き出されて図示していない電子回路基板に接続されるまでの間に位置する上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９それぞれを被覆する。
【００３２】
接続部１７は、上層ＦＰＣ３７および下層ＦＰＣ３９の前面に配置された複数の端子１９と、これら複数の端子１９それぞれに対して前面に位置する複数の個別電極１５とをそれぞれ接続する。接続部１７は、音響的には上記背面材２１の機能と同じく超音波を減衰させる機能を有する。接続部１７は、個別電極１５と接続される端子１９との距離に対応する厚さを有する。接続部１７の厚さは、個別電極１５と接続される端子１９との距離に応じて異なる。接続部１７は、厚さによる音響的影響を低減させるために、中間層１３に比べて低い音響インピーダンスを有する材料で構成される。接続部１７は、例えばカーボンを含む固体導電材料などの導電性を有する材料で構成される。また、接続部１７は、接続される端子１９と個別電極１５との間の長さを有する銅または金で構成されてもよい。なお、接続部１７は、接続される端子１９と個別電極１５との間の長さに応じた銅または金で構成されるバンプであってもよい。
【００３３】
以下、背面材２１の前面に位置し、重ねられた複数のＦＰＣの構造について説明する。重ねられた複数のＦＰＣは、接着剤により接着される。接着された複数のＦＰＣのうち上層ＦＰＣ３７は、下層のＦＰＣ３９の前面に位置する複数の端子１９が接続部１７で接続される個別電極１５に対して露出するように切り欠かれる（以下切り欠き構造と呼ぶ）。なお、上層ＦＰＣ３７は、下層ＦＰＣ３９の前面に位置する複数の端子１９が接続部１７で接続される個別電極１５に対して露出するように配置されてもよい。上層ＦＰＣと下層ＦＰＣとは、図２に示すように段差ｔを有する。上層ＦＰＣと下層ＦＰＣとの段差ｔと、接続部１７の厚さとが図２に示すように組み合わされたとき、Ｚ方向に対して一様な厚さ（図２のｔ）となるように、接続部１７の厚さは、予め調整される。重ねられた複数のＦＰＣの構造を切り欠き構造とすることで、製造工程の単純な複数枚の両面ＦＰＣを用いることができる。この結果、ＦＰＣの製造コストを、多層ＦＰＣに比べて抑えることができる。また、上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とを分離することで、多層ＦＰＣと異なり、超音波プローブ内におけるＦＰＣそれぞれの取り回しが容易になる。加えて、積み重ねられた複数の電子回路基板とＦＰＣそれぞれの複数の裏面配線とをそれぞれ接続する面積は、多層ＦＰＣと複数の電子回路基板とを接続する面積に比べて小さくさせることができる。この結果、本実施形態における超音波プローブの外形は、多層ＦＰＣを用いた超音波プローブの外形よりも小さくさせることができる。
【００３４】
以下第１の実施形態を製造する工程について説明する。  
平板上の第２の音響整合層９と第１の音響整合層７と圧電層５と中間層１３と所定の厚さを備えた接続部１７とが、順に加圧接着される。以下加圧接着されたものを接着体と呼ぶ。所定の厚さとは、例えば図２のｔよりも厚い厚さである。加圧接着された接続部１７の背面からＺ方向に対して、エンドミル等の工具により切り欠き加工され、所定の段差ｔが形成される。接続部１７の背面からＺ方向に沿った所定の長さで、ＸＹ平面に関して格子状に溝が形成される。所定の長さとは接続部１７の背面から加圧接着された中間層まで至らない長さである。予め下層ＦＰＣ３９における複数の端子１９が露出するように切り欠かれた上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とを接着層４１により接着させたものが、接続部１７の背面に加圧接着される。第２の音響整合層９の前面から上記溝に至るまで、上記格子に一致させてＺ方向に沿って、接着体が分割される。分割された接着体の前面に共通電極１１が接合される。上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣとにおける表面配線４３と、共通電極１１とが接続される。このような工程により、第１の実施形態の超音波プローブが製造される。
【００３５】
（第１の変形例）  
第１の実施形態との相違は、格子状に配列された複数の振動素子２３を超音波放射面側から見たとき、複数の振動素子２３が正方形状に配列されていることと、重ねられたＦＰＣが背面材２１の前面からＸ方向およびＹ方向に引き出されることである。
【００３６】
図５は、第１の実施形態の第１の変形例に係る超音波プローブを超音波放射面側から見た図である。振動素子２３は、Ｘ方向、Ｙ方向ともに同数の振動素子２３が配列されている。その結果、複数の振動素子２３が配列された形状、およびＸＹ平面における共通電極１１の形状は、図５に示すように正方形となる。また、接着された上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とを背面材２１の前面から引き出す方向は、上記正方形の各辺に対応する外縁からの４方向となる。図５のｄ−ｄ’に沿って超音波プローブ１をＸ方向から見た断面の一例を示す図は、図２であり、第１の実施形態の構造と同じである。
【００３７】
第１の変形例による超音波プローブは、例えば体腔内に用いられる超音波プローブに適用できる。
【００３８】
（第２の変形例）  
第１の実施形態との相違は、超音波プローブ１が３層のＦＰＣを有することである。３層のＦＰＣのうち２層のＦＰＣは、２層のＦＰＣそれぞれの下層のＦＰＣの前面に位置する複数の端子１９が接続部１７で接続される個別電極１５に対して露出するように切り欠かれる。なお、３層のＦＰＣのうち２層のＦＰＣは、２層のＦＰＣそれぞれの下層ＦＰＣの前面に位置する複数の端子１９が接続部１７で接続される個別電極１５に対して露出するように配置されてもよい。
【００３９】
図６は、第１の実施形態における第２の変形例に係る超音波プローブを超音波放射面側から見た図である。図６に示すように３層のＦＰＣは、背面材２１の前面に下層ＦＰＣ３９が接着され、下層ＦＰＣ３９の前面に中層ＦＰＣ３８が接着され、中層ＦＰＣ３８の前面に上層ＦＰＣ３７が接着される構造を有する。
【００４０】
図７は、図６のａ−ａ’に沿って、超音波プローブ１をＸ方向から見た断面の一例を示す図である。第１の実施形態と異なるところは、複数の個別電極１５と背面材２１との間に３層のＦＰＣが位置することである。上層ＦＰＣ３７は、中層ＦＰＣ３８の端子１９が個別電極１５に対して露出するように切り欠かれている。中層ＦＰＣ３７は、下層ＦＰＣ３８の端子１９が個別電極１５に対して露出するように切り欠かれている。振動素子２３と背面材２１の前面との間からＸ方向に沿って引き出された３層のＦＰＣは、それぞれ分離される。
【００４１】
図８は、図７のｂ−ｂ’におけるＹ方向から見た断面図である。図３と異なるところは、上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９との間に中層ＦＰＣ３８が位置することである。
【００４２】
図９は、図７のｃ−ｃ’におけるＹ方向から見た断面図である。図３と異なるところは、上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９との間に中層ＦＰＣ３８が位置することである。
【００４３】
第２の変形例は、第１の実施形態より広い口径を有する超音波プローブに適用できる。
【００４４】
なお、上記切り欠き構造は、超音波プローブの口径を広げるために、４層以上のＦＰＣに対して適用されることが可能である。
【００４５】
（第３の変形例）  
第１の実施形態との相違は、超音波プローブ１が３層のＦＰＣを有することと、格子状に配列された複数の振動素子２３を超音波放射面側から見たとき、複数の振動素子２３が正方形状に配列されていることと、重ねられたＦＰＣが背面材２１の前面からＸ方向およびＹ方向に引き出されることである。
【００４６】
図１０は、第１の実施形態の第３の変形例に係る超音波プローブを超音波放射面側から見た図である。図１０に示すように３層のＦＰＣは、背面材２１の前面に下層ＦＰＣ３９が接着され、下層ＦＰＣ３９の前面に中層ＦＰＣ３８が接着され、中層ＦＰＣ３８の前面に上層ＦＰＣ３７が接着される構造を有する。振動素子２３は、Ｘ方向、Ｙ方向ともに同数の振動素子２３が配列されている。その結果、複数の振動素子２３が配列された形状、およびＸＹ平面における共通電極１１の形状は、図１０に示すように正方形となる。また、接着された上層ＦＰＣ３７と下層ＦＰＣ３９とを背面材２１の前面から引き出す方向は、上記正方形の各辺に対応する外縁からの４方向となる。図１０のｄ−ｄ’に沿って超音波プローブ１をＸ方向から見た断面の一例を示す図は、図７であり、第２の変形例の構造と同じである。
【００４７】
第３の変形例による超音波プローブは、例えば第１の変形例より広い口径を有する体腔内に用いられる超音波プローブに適用できる。
【００４８】
第１の実施形態及び第１乃至第３の変形例の効果をまとめると以下の通りである。  
本超音波プローブによれば、重ねられた複数のＦＰＣの構造を切り欠き構造とすることで、製造工程の単純な複数枚の両面ＦＰＣを用いることができる。この結果、ＦＰＣの製造コストを、多層ＦＰＣを用いた場合に比べて抑えることができる。重ねられた複数のＦＰＣをそれぞれ分離することで、超音波プローブ内におけるＦＰＣそれぞれの取り回しが容易になる。加えて、積み重ねられた複数の電子回路基板とＦＰＣそれぞれの複数の裏面配線とをそれぞれ接続する面積は、多層ＦＰＣと複数の電子回路基板とを接続する面積に比べて小さくさせることができる。この結果、本実施形態における超音波プローブの外形は、多層ＦＰＣを用いた超音波プローブの外形よりも小さくさせることができる。また、中間層１３を圧電層５と個別電極１５との間に配置させることにより、厚みの異なる接続部１７による音響的影響を低減させることができる。
【００４９】
以上のことから、本実施形態における超音波プローブは、モジュール分割、スパース技術、および多層ＦＰＣを使用しないので、これらモジュール分割、スパース技術、および多層ＦＰＣによる問題点を解決することができる。例えば、スパース技術やモジュール分割を使用しないことにより、振動素子２３の位置精度が高くなり、音場や受信感度への悪影響が低減される。多層ＦＰＣを用いないので、ＦＰＣの層間におけるスルーホールが不要となるので、低コストで高密度な配線が可能となる。これらにより、超音波プローブの高性能化が可能となる。また、電子回路基を直接振動素子２３に接続させなくてもよいため、超音波プローブの仕様に応じた専用ＩＣ（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を開発する必要がない。加えて、一つのＩＣの面積を抑え、複数のＩＣを用いて全振動素子２３に関して超音波送受信の一部の処理を実行させることができる。これらにより開発コストや製品コストが低減される。また、本超音波プローブにおける重ねられたＦＰＣは、背面材２１の前面からＸ方向およびＹ方向に引き出されることができる。これにより、本実施形態は体腔内に用いられる超音波プローブに適用することができる。また、上記切り欠き構造は、任意の口径を有する超音波プローブに適用することができる
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…超音波プローブ、５…圧電層、７…第１の音響整合層、９…第２の音響整合層、１１…共通電極、１３…中間層、１５…個別電極、１７…接続部、１９…端子、２１…背面材、２３…振動素子、３１…ベース層、３３…スルーホール、３５…裏面配線、３７…上層ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）、３８…中層ＦＰＣ、３９…下層ＦＰＣ、４１…接着層、４３…表面配線、４５…カバーレイ、５１…圧電素子、７１…第１の音響整合素子、９１…第２の音響整合素子、１３１…中間素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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