(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、圧電振動子と基板とを接着する際の接着力を向上させることを可能にする超音波プローブを提供すること。【解決手段】実施の形態の超音波プローブでは、振動子側電極が設けられ、超音波を送受信する圧電振動子と、振動子側電極と接することにより電気的に接続され、振動子側電極と電気信号を送受信することにより圧電振動子による超音波を送受信する基板側電極を有する基板と、を備える。基板側電極は、基板側電極の一部における短手方向の幅が圧電振動子の短手方向の幅に達し、且つ基板側電極は、振動子側電極と接触する表面から基板と接触する表面に至る接着領域を有し、該接着領域には接着剤が流入される。【選択図】図５
2015164524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子側電極が設けられ、超音波を送受信する圧電振動子と、
前記振動子側電極と接することにより電気的に接続され、前記振動子側電極と電気信号
を送受信することにより前記圧電振動子による前記超音波を送受信する基板側電極を有す
る基板と、
を備え、
前記基板側電極は、基板側電極の一部における短手方向の幅が前記圧電振動子の短手方
向の幅に達し、且つ前記基板側電極は、前記振動子側電極と接触する表面から前記基板と
接触する表面に至る接着領域を有し、該接着領域に接着剤が流入されることを特徴とする
超音波プローブ。
【請求項２】
前記接着領域が、前記振動子側電極の表面から前記基板と接触する表面に至る貫通孔で
あることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記接着領域が、前記基板側電極の端部に形成された切り欠き部であることを特徴とす
る請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記基板が、前記振動子側電極側の表面から背面材側の表面まで貫通した貫通孔を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記基板の貫通孔が前記基板側電極の接着領域の位置と略同一であることを特徴とする
請求項４に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記振動子側電極と前記基板側電極との間に中間層をさらに備え、
前記接着領域に対応する位置に、前記中間層が前記振動子側電極から前記基板側の表面
まで貫通した貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記基板側電極は複数に分割されるものであって、分割された前記基板側電極は、前記
接着領域として、所定の間隔を空けて配置される
請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項８】
分割された前記基板側電極それぞれは、前記接着領域として端部に形成された切り欠き
部を有する
請求項７記載の超音波プローブ。
【請求項９】
振動子側電極が設けられ、超音波を送受信する圧電振動子と、
前記振動子側電極と接することにより電気的に接続され、前記振動子側電極と電気信号
を送受信することにより前記圧電振動子による前記超音波を送受信する基板側電極を有す
る基板と、
前記基板を挟んで前記圧電振動子とは反対側に設けられ、前記圧電振動子から送信され
た超音波を吸収する背面材と、
を備え、
少なくとも前記基板は、前記振動子側電極の表面から前記背面材の表面まで至る接着領
域を有し、該接着領域に接着剤が流入される
ことを特徴とする超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置は、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、Ｍ
ＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などの他の医用画像診断装置に比べ装置規模が
小さく、また、超音波プローブを体表から当てるだけの簡便な操作により、例えば、心臓
の拍動や胎児の動きといった検査対象の動きの様子をリアルタイムで表示可能な装置であ
ることから、今日の医療において重要な役割を果たしている。また、被曝のおそれがない
超音波診断装置には、片手で持ち運べる程度に小型化された装置も開発されており、かか
る超音波診断装置は、産科や在宅医療などの医療現場においても容易に使用することがで
きる。
【０００３】
超音波診断装置は、超音波プローブから被検体内に超音波を送信する。そして、超音波
診断装置は、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反射波を超音波プ
ローブで受信し、受信信号を生成する。このような超音波の送受信を行うために、超音波
プローブは、圧電振動子を走査方向に複数個備えている。ここで、超音波プローブにおい
ては、圧電振動子から生体接触面に向かって、圧電振動子−生体間の音響インピーダンス
の不整合を緩和する音響整合層と、超音波を集束する音響レンズとを含む。また、超音波
プローブにおいては、圧電振動子からケーブル側に向かって、圧電振動子と電気信号を送
受信する基板と、余分な超音波振動成分を減衰吸収する背面材とを含む。しかしながら、
上述した従来技術においては、圧電振動子と基板とを積層し接着することで両者間の電気
的な導通を確保しているが、圧電振動子と基板とを接着する際の接着力に一定の限界があ
った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−９４５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、圧電振動子と基板とを接着する際の接着力を向上さ
せることを可能にする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】
【０００６】
実施の形態の超音波プローブでは、振動子側電極が設けられ、超音波を送受信する圧電
振動子と、振動子側電極と接することにより電気的に接続され、振動子側電極と電気信号
を送受信することにより圧電振動子による超音波を送受信する基板側電極を有する基板と
、を備える。基板側電極は、基板側電極の一部における短手方向の幅が圧電振動子の短手
方向の幅に達し、且つ基板側電極は、振動子側電極と接触する表面から基板と接触する表
面に至る接着領域を有し、該接着領域には接着剤が流入される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波プローブが接続される超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る超音波送受信部を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る圧電振動子及び基板の構成例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、従来技術に係る基板電極層の構造の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、従来技術に係る基板電極層の構造の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る基板電極層の一例を示す図である。
【図６】図６は、従来技術に係るパターン基板を用いた基板電極層の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る基板電極層の変形例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第２の実施形態に係る基板ベース層の構造の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第２の実施形態に係る基板ベース層の構造の一例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第３の実施形態に係る中間層を有する超音波プローブの構成の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第３の実施形態に係る中間層を有する超音波プローブの構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第４の実施形態に係る基板ベース層の構造の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第５の実施形態に係る圧電振動子及び基板の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波プローブが接続される超音波診断装置の全体構成に
ついて、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１００が
接続される超音波診断装置１０００の全体構成を説明するための図である。図１に示すよ
うに、第１の実施形態に係る超音波診断装置１０００は、装置本体２００と、超音波プロ
ーブ１００とを有している。
【０００９】
装置本体２００は、超音波プローブ１００が超音波を送信するための送信信号を供給し
たり、受信した反射波に基づいて超音波画像を生成したりする装置である。装置本体２０
０には、入力装置やモニタなどが接続され、超音波診断装置１０００の操作者から各種要
求を受付け、種々の情報を表示する。
【００１０】
入力装置は、例えば、トラックボール、スイッチ、ボタン、マウス、キーボードなどを
有し、超音波診断装置１０００の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体２００
に対して受け付けた各種設定要求（例えば、関心領域の設定要求や画質条件設定指示など
）を転送する。
【００１１】
モニタは、超音波診断装置１０００の操作者が入力装置を用いて各種設定要求を入力す
るためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体２００において
生成された超音波画像などを表示したりする。
【００１２】
超音波プローブ１００は、図１に示すように、接続端子１０と、コネクタ２０と、接続
機構３０と、ケーブル４０と、超音波送受信部５０とを有する。接続端子１０は、後述す
る超音波送受信部５０への送信信号を装置本体２００から超音波送受信部へ出力し、また
超音波送受信部５０から出力された受信信号を装置本体２００へ入力するための信号線を
装置本体２００に接続する端子である。接続端子１０は、装置本体２００の種類に対応し
た種々の形状を有している。
【００１３】
コネクタ２０は、ケーブル４０を収納するとともに、接続機構を介して超音波プローブ
１００を装置本体２００に固定することで電気的な接続を確保する。接続機構３０は、コ
ネクタ２０を装置本体２００に固定することで超音波プローブ１００と装置本体２００と
の電気的接続を確保する。接続機構３０は、例えば、ハンドルやノブなどである。そして
、接続機構３０は、コネクタ２０を装置本体２００に固定するロック状態と、コネクタ２
０を装置本体２００から取り外すことができるアンロック状態とを切り替える。
【００１４】
ケーブル４０は、後述する超音波送受信部５０と装置本体２００との間で信号を送受信
するためのケーブルである。例えば、ケーブル４０は、複数の信号線を有している。そし
て、信号線は、接続端子１０を介して装置本体２００と接続される。なお、信号線の本数
は、超音波送受信部５０に含まれる圧電振動子の数に対応する。
【００１５】
超音波送受信部５０は、装置本体２００から供給される送信信号に基づき超音波を発生
し、さらに、被検体からの反射波を受信して受信信号に変換して装置本体２００へ供給す
る。図２は、第１の実施形態に係る超音波送受信部５０を説明するための図である。図２
においては、超音波送受信部５０内部の断面図を示す。
【００１６】
図２に示すように、超音波送受信部５０は、音響レンズ１と、音響整合層２と、圧電振
動子（例えば、ＰＺＴ：チタン酸ジルコン酸鉛）３と、基板（例えば、ＦＰＣ：Flexible
Printed Circuitsなど）４と、背面材（バッキング材）５とを有する。
【００１７】
音響レンズ１は、超音波を集束させる。音響整合層２は、圧電振動子３と被検体及び音
響レンズ１との間の音響インピーダンスの不整合を緩和する。基板４は、圧電振動子３と
電気信号を送受信する。ここで、基板４は、ケーブル４０に含まれる信号線と接続されて
いる。
【００１８】
圧電振動子３は、装置本体２００から供給される送信信号に基づいて振動することによ
り超音波を発生し、また被検体からの反射波を受け振動することにより、この振動を電気
信号に変換した受信信号を生成する。図示していないが、圧電振動子３は、複数の圧電振
動子３から構成されており、圧電振動子３それぞれが、超音波を発生し、また被検体から
の反射波を受信して受信信号を生成する。背面材５は、圧電振動子３から背面材５へ向か
う方向、すなわち後方への超音波を減衰吸収することで、後方への超音波の伝播を防止す
る。なお、図示していないが、圧電振動子３と基板４との間に不要な超音波の伝播を防止
するための中間層が形成される場合もある。
【００１９】
例えば、超音波送受信部５０から被検体に超音波が送信されると、送信された超音波は
、被検体の体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信
号として超音波送受信部５０が有する複数の圧電振動子３にて受信される。受信される反
射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存
する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射され
た場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に
依存して、周波数偏移を受ける。
【００２０】
なお、本実施形態は、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブであ
る超音波プローブ１００であっても、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的
に揺動する超音波プローブ１００や複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２次
元超音波プローブである超音波プローブ１００であっても、適用可能である。
【００２１】
このように、第１の実施形態に係る超音波プローブ１００においては、基板４から送信
される電気信号に応じて圧電振動子が超音波を送信し、また圧電振動子３は受信した超音
波を電気信号へ変換して基板４へ出力する。ここで、第１の実施形態に係る超音波プロー
ブ１００は、圧電振動子３と基板４とを接着する際の接着力が向上されるように形成され
る。まず、図３を用いて圧電振動子３及び基板４の詳細な構成について説明する。図３は
、第１の実施形態に係る圧電振動子３及び基板４の構成例を示す図である。図３において
は、図２の圧電振動子３及び基板４の部分の詳細を示す。
【００２２】
図３に示すように、圧電振動子３は、圧電振動子層３００と、圧電振動子層３００の上
下面に電圧を印加する電極層である圧電振動子電極層３０１とから形成される。ここで、
圧電振動子電極層３０１は、基板４側の信号電極と、反対側のアース電極とから構成され
、これら電極は一般的に金メッキなどが使用される。なお、上記した構成はあくまでも一
例であり、圧電振動子電極層３０１は、基板４側がアース電極となり、反対側が信号電極
となる場合であってもよい。
【００２３】
また、基板４は、基板ベース層４００と基板電極層４０１とから形成される。ここで、
基板ベース層４００は、基板電極層４０１の保持又は絶縁として機能し、例えば、ポリイ
ミド樹脂などで形成される。また、基板電極層４０１は、銅などで形成された導電層と、
金などで形成された金属メッキ層とから構成される。
【００２４】
超音波プローブ１００においては、図３に示すように、それぞれ構成された圧電振動子
３の圧電振動子電極層３０１（信号電極）と、基板４の基板電極層４０１とが接着接合さ
れることにより、電気信号の送受信が行なわれるようになる。ここで、圧電振動子３と接
着接合される基板４は、一般的に基板電極層４０１の構造の違いから大きく２つに分けら
れる。以下、図４及び５を用いて、圧電振動子３と接着接合される基板電極層４０１の構
造の違いを説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、従来技術に係る基板電極層４０１の構造の一
例を示す図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂにおいては、複数の圧電振動子が一列で配置
された１次元超音波プローブの場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
例えば、一般的に、基板４は、図４Ａの（Ａ）の上面図及び断面図に示すように、基板
電極層４０１が基板ベース層４００上にシート状に形成される（このような構造はベタ基
板とも呼ばれる）。そして、基板４の上面に圧電振動子３が載置され、エポキシ接着剤に
よって基板４の基板電極層４０１と圧電振動子３の圧電振動子電極層３０１とが接着接合
される。その後、例えばダイシングなどにより圧電振動子３が素子ごとに分割されるとと
もに、基板電極層４０１が分割される。それにより、図４Ａの（Ｂ）に示すように、圧電
振動子３の素子ごとに、基板電極層４０１、圧電振動子電極層３０１、圧電振動子層３０
０及び圧電振動子電極層３０１が基板ベース層４００上に積層された構造が形成されるこ
ととなる。なお、図４Ａの（Ａ）及び（Ｂ）に示す断面図は、上面図に示す一点鎖線にお
ける断面を示す。
【００２６】
また、基板４は、図４Ａに示すようなシート状の基板電極層４０１ではなく、分割され
る素子の寸法が考慮され、予め分割された基板電極層４０１が基板ベース層４００上にパ
ターン状に形成される場合もある（このような構造はパターン基板とも呼ばれる）。例え
ば、図４Ｂの（Ａ）の上面図及び断面図に示すように、基板ベース層４００上に所定の幅
の基板電極層４０１が形成される。そして、図４Ｂの（Ｂ）に示すように、基板４の上面
に圧電振動子３が載置され、エポキシ接着剤によって基板４の基板電極層４０１と圧電振
動子３の圧電振動子電極層３０１とが接着接合される。なお、図４Ｂの（Ａ）及び（Ｂ）
に示す断面図は、上面図に示す一点鎖線における断面を示す。
【００２７】
その後、例えばダイシングなどにより圧電振動子３が素子ごとに分割されると、図４Ｂ
の（Ｂ）に示すように、圧電振動子３の素子ごとに、基板電極層４０１、圧電振動子電極
層３０１、圧電振動子層３００及び圧電振動子電極層３０１が基板ベース層４００上に積
層された構造が形成されることとなる。ここで、図４Ｂに示すパターン基板を用いた場合
、基板電極層４０１と圧電振動子電極層３０１に加えて、圧電振動子電極層３０１の下側
に生じた空間にもエポキシ接着剤が流入することとなり、この部分においても接着接合さ
れることとなる。
【００２８】
上述したように、従来の一般的な圧電振動子３と基板４においては、主に圧電振動子電
極層３０１と基板電極層４０１とが接着接合されるが、各電極表面に施された金は、化学
反応に対して非常に安定であり、導電層の保護に最適であるという長所とともに、エポキ
シ接着剤との接着力が低いという短所を有している。ここで、圧電振動子３と基板４との
接着力が不十分であると、ダイシングでの切削負荷や、他の製造工程での負荷により圧電
振動子が剥離したり、使用中の劣化、故障を引き起こしたりする可能性がある。
【００２９】
そこで、従来より、圧電振動子３と基板４との接着力の向上が求められているが、現状
、図４Ａに示すベタ基板では、各電極の金との接着のみであり、接着力が不十分である。
また、図４Ｂに示すパターン基板では、基板電極層４０１を、分割される素子の幅よりも
細くしておくことで、圧電振動子電極層３０１が基板ベース層４００との間で接着するこ
ととなり、接着力を向上させることができるが、基板電極層４０１の脇に空間ができるた
め、圧電振動子３に横方向の力がかかった場合に、圧電振動子３が傾いてしまう可能性も
あり、不安定さが増してしまう。
【００３０】
さらに、圧電振動子３の素子幅は、細いもので約５０μｍ程度のものもあり、基板電極
層４０１の導電機能を維持したまま（例えば、断線の恐れがない状態で）、基板電極層４
０１の幅を細くすることには限界がある。また、圧電振動子３と基板４との接着力を向上
させる方法として、接着剤の量を増やすことが有効であるが、接着剤の層は音響特性の劣
化の原因になることから、圧電振動子３と基板４とは薄く（例えば、５μｍ以下）接着さ
せることが求められる。
【００３１】
このように、圧電振動子３と基板４との接着において、従来技術では、接着力に一定の
限界があった。そこで、本願に係る超音波プローブでは、圧電振動子３の安定性を維持し
たまま、金以外の部分との接着領域を増やすことで、圧電振動子３と基板４とを接着する
際の接着力を向上させる。具体的には、第１の実施形態に係る超音波プローブ１００では
、基板４における基板電極層４０１が、圧電振動子３と接触する表面から基板と接触する
表面に至る間隙を有する。例えば、基板電極層４０１が、圧電振動子３と接触する表面か
ら基板ベース層４００と接触する表面に至る貫通孔を有する。なお、各実施形態において
は、圧電振動子３と接触する表面から基板ベース層４００と接触する表面や、圧電振動子
３と接触する表面から背面材５と接触する表面など、金以外の部分と接触する領域を総称
して接着領域と記載する。
【００３２】
図５は、第１の実施形態に係る基板電極層４０１の一例を示す図である。図５において
は、図５の（Ａ）に第１の実施形態に係る基板４の上面図と断面図とを示す。また、図５
においては、図５の（Ｂ）に第１の圧電振動子３が接着された後の基板４の断面図を示す
。また、図５においては、１次元超音波プローブをパターン基板で生成する場合を例に挙
げて説明する。なお、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示す断面図は、上面図に示す一点鎖線に
おける断面を示す。
【００３３】
図５の（Ａ）の上図に示すように、第１の実施形態に係る基板４は、基板ベース層４０
０上に所定の幅の基板電極層４０１を有するパターン基板である。例えば、基板４は、基
板電極層４０１パターンのピッチが「０．１ｍｍ」、基板電極層４０１の幅が「０．０５
ｍｍ」で形成される（すなわち、基板ベース層４００のうち基板電極層４０１の間にある
領域は幅「０．０５ｍｍ」で基板表面に露出する）。
【００３４】
そして、基板電極層４０１は、図５の（Ａ）に示すように、電極の中心付近に、基板ベ
ース層４００側の表面から圧電振動子３側の表面まで貫通した所定の幅の開口部４０２（
貫通孔）を有する。ここで、開口部４０２は、例えば、「０．０２ｍｍ」程度の幅である
。基板電極層４０１が、図５の（Ａ）に示すような開口部４０２を有することで、圧電振
動子３が積層され、接着されると、図５の（Ｂ）に示すように、接着剤が圧電振動子電極
層３０１と基板電極層４０１との間に加えて、開口部４０２に流入することとなる。
【００３５】
ここで、従来技術における基板電極層の一例について、図６を用いて説明する。図６は
、従来技術に係るパターン基板を用いた基板電極層の一例を示す図である。なお、図６に
示す断面図は、上面図に示す一点鎖線における断面を示す。図６においては、上図にパタ
ーン基板の上面図を示し、下図に圧電振動子３を接着した基板４を示す。例えば、図６の
上図に示す従来のパターン基板を用いた場合には、図６の下図に示すように、接着剤が圧
電振動子電極層３０１と基板電極層４０１との間のみである。従って、図６に示す従来の
基板電極層のパターンと比較して、第１の実施形態の基板電極層４０１では、図５の（Ｂ
）に示すように、接着剤が基板ベース層４００とも接着することで、圧電振動子３と基板
４との接着力を向上させることができる。
【００３６】
また、第１の実施形態に係る基板電極層４０１では、従来の基板電極層と同様に、幅が
圧電振動子３の幅と略同一であることから、圧電振動子３の安定性を維持することも可能
である。すなわち、圧電振動子３に横から力が加わった場合でも、圧電振動子３が傾くこ
とを抑止することができる。
【００３７】
なお、図５に示す開口部４０２の形状はあくまでも一例であり、実施形態はこれに限定
されるものではない。例えば、開口部４０２は、多角形や、矩形であってもよく、任意の
数を設けることができる。これにより、基板電極層４０１の形状を変形して、最適な開口
部４０２を設けることができる。
【００３８】
また、基板電極層４０１が有する開口部４０２としては、図５に示す貫通孔の他に、切
り欠き部を有する場合であってもよい。図７は、第１の実施形態に係る基板電極層４０１
の変形例を示す図である。図７においては、上図に基板電極層４０１の上面図を示し、下
図に圧電振動子３を接着した基板４を示す。なお、図７に示す断面図は、上面図に示す一
点鎖線における断面を示す。例えば、第１の実施形態に係る基板電極層４０１は、図７の
上面図に示すように、開口部４０２として切り欠き部を有する場合であってもよい。
【００３９】
かかる場合には、例えば、図７の上図に示すように、基板電極層４０１の両端に波状の
切り欠き部を設ける。これにより、図７の下図に示すように、切り欠き部を有する基板電
極層４０１においても、圧電振動子電極層３０１と基板電極層４０１との間に加えて、開
口部４０２にも接着剤が流入することとなり、接着力を向上させることができる。
【００４０】
さらに、本変形例の基板電極層４０１では、図７の上図に示すように、両端の切り欠き
部は、位置をずらして形成される。すなわち、切り欠きによる基板電極層４０１の幅の低
下が、１つの切り欠き部分のみとなるように形成される。これにより、切り欠き部を形成
することによる断線の発生を抑止する。例えば、本変形例の基板電極層４０１の幅は、図
７の２本の点線の幅（基板電極層４０１の一方の端から切り欠き部の先端までの幅）とな
る。一方、仮に、切り欠き部の位置をずらさずに同じ位置に形成した場合には、基板電極
層４０１の幅は、両端に形成された切り欠き部の先端間の幅となる。このように、本変形
例の基板電極層４０１は、切り欠き部を形成する位置をずらすことにより基板電極層４０
１の幅の減少を最小限にして、断線の発生を抑止することができる。また、さらに、図７
に示すように、本変形例の基板電極層４０１では、波状の切り欠き部を形成することで、
圧電振動子３の安定性を維持することができる。
【００４１】
上述したように、第１の実施形態によれば、圧電振動子３が、超音波を送受信する。基
板４が、圧電振動子３に対して超音波を送受信するための電気信号を送受信する基板電極
層４０１を有する。基板電極層４０１が、圧電振動子３と接触する表面から基板ベース層
４００と接触する表面に至る間隙を有する。従って、第１の実施形態に係る超音波プロー
ブ１００は、基板ベース層４００と接するように接着剤を流入させることができ、圧電振
動子と基板とを接着する際の接着力を向上させることを可能にする。
【００４２】
また、第１の実施形態によれば、間隙が、圧電振動子３と接触する表面から基板４と接
触する表面に至る貫通孔である。従って、第１の実施形態に係るプローブ１００は、圧電
振動子３の安定性を維持した状態で圧電振動子と基板とを接着する際の接着力を容易に向
上させることを可能にする。
【００４３】
また、第１の実施形態の変形例によれば、間隙が、基板電極層４０１の端部に形成され
た切り欠き部である。従って、第１の実施形態に係る超音波プローブ１００は、間隙の形
成を容易にすることを可能にする。なお、第１の実施形態および変形例によって、貫通孔
や間隙によって接着領域を形成する手法について説明した。しかし、接着領域を形成する
手法は第１の実施形態および変形例に挙げたものに限られない。例えば、変形例では切り
欠き部を基板電極層４０１の短手方向の両端に設けて接着領域を形成していたが、短手方
向の代わりに長手方向に切り欠き部を設けることで接着層を形成してもよい。
【００４４】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、基板電極層４０１に間隙を設ける場合について説明した。第
２の実施形態では、基板電極層４０１が設けられる基板ベース層４００に貫通孔を設ける
場合について説明する。具体的には、基板ベース層４００が、圧電振動子３側の表面から
背面材５側の表面まで貫通した貫通孔を有する。図８Ａ及び図８Ｂは、第２の実施形態に
係る基板ベース層４００の構造の一例を示す図である。ここで、図８Ａにおいては、基板
電極層４０１の中心に開口部４０２を有する基板４に圧電振動子３が載置されて接着剤で
接着接合された断面図（例えば、図５の上面図の一点鎖線で示す位置と同様の位置での断
面図）を示す。また、図８Ｂにおいては、基板電極層４０１の端部に開口部４０２として
切り欠き部を有する基板４に圧電振動子３が載置されて接着剤で接着接合された断面図（
例えば、図７の上面図の一点鎖線で示す位置と同様の位置での断面図）を示す。
【００４５】
例えば、第２の実施形態に係る基板ベース層４００は、図８Ａに示すように、基板電極
層４０１の開口部４０２の位置と略同一位置に貫通孔４０３を有する。これにより、開口
部４０２に流入した接着剤が貫通孔４０３を通って背面材５の表面まで流入することとな
り、圧電振動子３と基板４との接着力をより向上させることができる。
【００４６】
また、第２の実施形態に係る基板ベース層４００は、図８Ｂに示すように、基板電極層
４０１に切り欠き部を有する場合でも、開口部４０２に流入した接着剤が貫通孔４０３を
通って背面材５の表面まで流入し、圧電振動子３と基板４との接着力をより向上させるこ
とができる。
【００４７】
また、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、貫通孔４０３を基板電極層４０１の間隙の位置
と略同一の位置に設けることで、背面材５と、基板４と、圧電振動子３との接着を同時に
行なうことができ、超音波プローブ１００を作る際の工数を削減することができる。なお
、図８Ａ及び図８Ｂに示す例はあくまでも一例であり、実施形態はこれに限定されるもの
ではない。例えば、貫通孔４０３を基板電極層４０１の間隙の位置とは異なる位置に設け
る場合であってもよい。
【００４８】
上述したように、第２の実施形態によれば、基板ベース層４００が、圧電振動子３側の
表面から背面材５側の表面まで貫通した貫通孔４０３を有する。従って、第２の実施形態
に係る超音波プローブ１００は、接着剤を背面材５の表面まで流入させることができ、圧
電振動子３と基板４との接着力をさらに向上させることを可能にする。
【００４９】
また、第２の実施形態によれば、基板ベース層４００の貫通孔４０３が基板電極層４０
１の間隙の位置と略同一である。従って、第２の実施形態に係る超音波プローブ１００は
、超音波プローブ１００を作る際の工数を削減することを可能にする。
【００５０】
（第３の実施形態）
上述した第１及び第２の実施形態では、圧電振動子３と、基板４と、背面材５とが積層
される場合を例に挙げて説明した。第３の実施形態では、圧電振動子３と基板４との間に
中間層を設けて積層する場合について説明する。ここで、中間層は、例えば、音響インピ
ーダンスが圧電振動子３の音響インピーダンスよりも高い材質が用いられ、厚さが使用す
る超音波の波長の１／４となるように形成される。一例を挙げると、中間層は、金、鉛、
タングステン、水銀、サファイヤなどを材料として形成される。
【００５１】
図９Ａ及び図９Ｂは、第３の実施形態に係る中間層６を有する超音波プローブの構成の
一例を示す図である。ここで、図９Ａ及び図９Ｂにおいては、基板電極層４０１の中心に
開口部４０２を有する基板４に圧電振動子３が載置されて接着剤で接着接合された断面図
を示す。例えば、中間層６は、図９Ａに示すように、圧電振動子３側の表面から基板４側
の表面まで貫通した貫通孔６００を有する。ここで、中間層６は、図９Ａに示すように、
貫通孔６００が基板電極層４０１の間隙の位置と略同一の位置に形成される。
【００５２】
例えば、図９Ａに示すように、中間層６における貫通孔６００の位置と、基板電極層４
０１の開口部４０２の位置と、基板ベース層４００の貫通孔４０３の位置とが略同一の位
置に設けられる。これにより、接着剤が中間層６の貫通孔６００の壁面とも接着すること
となり、圧電振動子３と基板４との接着力をさらに向上させることができる。すなわち、
図９Ａに示す構成では、圧電振動子電極層３０１と中間層６との間、貫通孔６００、中間
層６と基板電極層４０１との間、開口部４０２、貫通孔４０３及び背面材５と基板ベース
層４００との間に接着剤が流入して、それぞれを接着させることができ、接着力を大きく
向上させることができる。また、貫通孔６００の位置と、開口部４０２の位置と、貫通孔
４０３の位置とが略同一の位置に設けられることで、中間層６を有する超音波プローブ１
００の工数を削減することを可能にする。
【００５３】
また、図９Ａに示す例はあくまでも一例であり、各構成は任意に変更することができる
。すなわち、中間層６を有する超音波プローブ１００において、基板電極層４０１の開口
部４０２の位置、貫通孔４０３の有無及び位置、貫通孔６００の有無及び位置は、任意に
変更して、組み合わせることができる。例えば、第３の実施形態の変形例として、図９Ｂ
に示すように、貫通孔４０３と、貫通孔６００とをそれぞれ開口部４０２とは異なる位置
に設けることも可能である。ここで、図９Ｂに示す構成においても、図９Ａと同様に、圧
電振動子電極層３０１と中間層６との間、貫通孔６００、中間層６と基板電極層４０１と
の間、開口部４０２、貫通孔４０３及び背面材５と基板ベース層４００との間に接着剤が
流入して、それぞれを接着させることができる。
【００５４】
上述したように、第３の実施形態によれば、中間層６が、圧電振動子３側の表面から基
板４側の表面まで貫通した貫通孔を有する。従って、第２の実施形態に係る超音波プロー
ブ１００は、中間層６を有する超音波プローブ１００においても、圧電振動子３と基板４
との接着力をさらに向上させることを可能にする。
【００５５】
また、第３の実施形態によれば、中間層６の貫通孔６００が基板電極層４０１の間隙の
位置と略同一の位置である。従って、第３の実施形態に係る超音波プローブ１００は、中
間層６を有する超音波プローブ１００を作る際の工数を削減することを可能にする。
【００５６】
（第４の実施形態）
さて、これまで第１〜第３の実施形態について説明したが、上述した第１〜第３の実施
形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００５７】
上述した第１〜第３の実施形態では、基板電極層４０１に間隙を有する場合について説
明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、基板電極層
４０１に間隙を有さない場合であってもよい。かかる場合には、基板ベース層４００が圧
電振動子３側の表面から背面材５側の表面まで貫通した貫通孔を有する。
【００５８】
図１０は、第４の実施形態に係る基板ベース層４００の構造の一例を示す図である。こ
こで、図１０においては、図１０の（Ａ）に基板ベース層４００の上面図と断面図とを示
し、図１０の（Ｂ）に圧電振動子３、背面材５が積層された基板ベース層４００の断面図
を示す。例えば、第４の実施形態に係る基板ベース層４００は、図１０の（Ａ）に示すよ
うに、基板電極層４０１に対して露出した部分に貫通孔４０３を有する。ここで、貫通孔
４０３は、例えば、直径「０．３ｍｍ」で、「０．５ｍｍ」ピッチで配置される。
【００５９】
図１０の（Ａ）に示す基板ベース層４００を用いた場合には、図１０の（Ｂ）に示すよ
うに、圧電振動子３を分割した際のダイシング孔３０２と、圧電振動子３から背面材５ま
での空間とを接着剤で固めることができる。すなわち、図１０の（Ｂ）に示すような従来
のパターンの基板電極層４０１であっても、基板４の周囲を接着剤で満たすこととなり、
圧電振動子３と基板４との接着に寄与する接着剤の量を大幅に増やすことができ、圧電振
動子３と基板４との接着力を向上させることを可能にする。
【００６０】
このように接着した後、圧電振動子３上部に音響整合層を複数層作製し、ダイシングな
どにより分割加工を行なう。例えば、ダイシングでは、音響整合層側からダイシング刃を
切り込み、所定のピッチで素子を分割していく。このような加工における分割溝の深さは
、圧電振動子下面端とする。本実施形態の基板４では信号線はあらかじめ独立しており（
パターン基板のため）、ダイシングでは音響整合層と圧電振動子のみを分割すればよい。
これにより、分割された圧電振動子−基板間の接着剤は最大限残り、接着力を維持するこ
とができる。
【００６１】
また、上述した第４の実施形態では、パターン基板の場合を例に挙げて説明した。しか
しながら、第４の実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ベタ基板を用いる
場合であってもよい。かかる場合には、圧電振動子３との接着部にベース材の露出がない
ため、基板電極層４０１から基板ベース層４００を全貫通する孔を設ける構造となる。こ
のとき、孔の大きさは、分割される素子よりも小さく（大きいと、信号電極の断線につな
がる）、かつ、素子の下面にのみ存在すること（素子をはみ出した場合、貫通孔の面積が
小さくなり、その効果が減少する）が望ましく、貫通孔の配置には注意が必要である。こ
のような注意点が考慮されていれば、貫通孔の数は複数個でも良く、形状も円形だけでは
なく、矩形、多角形、楕円形などでも良い。
【００６２】
（第５の実施形態）
上述した第１〜第４の実施形態では、１つの圧電振動子３に対して１つの基板電極層４
０１が接着される場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるも
のではなく、例えば電気的に独立した複数の基板電極層４０１を間隙を設けて配置し、こ
の複数の基板電極層４０１を１つの圧電振動子３に対して接着しても構わない。図１１に
例を示す。図１１（Ａ）は基板電極層４０１を圧電振動子３側から見た上面図、および上
面図の一点鎖線の位置における側面図を示しており、３つの基板電極層４０１は接着剤が
流入するよう所定の間隔を空けて配置され、３つの基板電極層４０１に対して１つの圧電
振動子３が接着される。３つの基板電極層４０１の間には間隙が設けられているため、第
１の実施形態と同様に接着剤が間隙にも流入することとなる。これにより、間隙に流入し
た接着剤はベース材と圧電振動子３とを接着できる。また、３つの基板電極層４０１にも
第１の実施形態の変形例と同様の切り欠き部が長手方向の端に設けられている。図１１（
Ｂ）は、圧電振動子３と基板電極層４０１、基板ベース層４００とを接着剤を介して接着
したときの、一点鎖線で示した位置における側面図を示している。図１１（Ｂ）からわか
るように、切り欠き部にも接着剤が流入し、切り欠き部に流入した接着剤はベース材と圧
電振動子３とを接着できる。すなわち、第５の実施形態によれば、３つの基板電極層４０
１同士の間隙と、基板電極層４０１に設けられた切り欠き部とが接着領域として働くため
、接着領域のない従来の接着方法に比べ接着の強度を高めることができる。なお、本実施
形態においては基板電極層４０１同士の間隙が圧電振動子３の短手方向に平行に設けられ
る場合について述べたが、基板電極層４０１の数および間隙の配置はこれに限られるもの
ではない。例えば圧電振動子３の長手方向に平行に間隙を設け、圧電振動子３の短手方向
の両端に２つの基板電極層４０１を配置しても構わない。またあるいは、間隙を短手方向
や長手方向に対して傾けて設けたり、曲線として設けたりしても構わない。
【００６３】
なお、第５の実施形態では１つの圧電振動子３に対して複数の基板電極層４０１が電気
的に接続されることとなる。接続された複数の基板電極層４０１のうちどの電極層へ超音
波送信の駆動信号を供給するかを選択することにより、見かけ上の圧電振動子３の開口を
変化させることが可能となる。例えば、図１１の３つの基板電極層４０１全てに超音波送
信の駆動信号を供給した場合は、圧電振動子３の全面から超音波が送信されることとなる
。一方、３つのうち中央の基板電極層４０１にだけ超音波送信の駆動信号を供給した場合
は、圧電振動子３は電極領域に対応する中央からだけ超音波を送信することとなる。超音
波を受信する際も同様に、圧電振動子３から３つの基板電極層４０１へ超音波受信に対応
した電気信号が供給されるが、例えば中央の基板電極層４０１から得られた電気信号だけ
を受信信号として採用した場合は、圧電振動子３の見かけ上の受信開口を中心の基板電極
層４０１に対応する領域に狭めることができる。
【００６４】
また、上述した実施形態では、１次元超音波プローブに適用する場合について説明した
。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、２次元の超音波プ
ローブに適用される場合であってよい。
【００６５】
以上説明したとおり、第１〜第４の実施形態によれば、本実施形態の超音波プローブは
、本発明が解決しようとする課題は、圧電振動子と基板とを接着する際の接着力を向上さ
せることを可能にする。
【００６６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様
々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、
置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に
含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるもので
ある。
【符号の説明】
【００６７】
３  圧電振動子
４  基板
５  背面材
３０１  圧電振動子電極層
４００  基板ベース層
４０１  基板電極層
４０２  開口部
【図１】
2015164524.tif 000003
【図２】
2015164524.tif 000004
【図３】
2015164524.tif 000005
【図４Ａ】
2015164524.tif 000006
【図４Ｂ】
2015164524.tif 000007
【図５】
2015164524.tif 000008
【図６】
2015164524.tif 000009
【図７】
2015164524.tif 000010
【図８Ａ】
2015164524.tif 000011
【図８Ｂ】
2015164524.tif 000012
【図９Ａ】
2015164524.tif 000013
【図９Ｂ】
2015164524.tif 000014
【図１０】
2015164524.tif 000015
【図１１】
2015164524.tif 000016