(57)【要約】      （修正有）【課題】二次元アレイ振動子の背面側に設けられるバッキング部材において、バッキング作用を向上させ、またそこに含まれている二次元リードアレイの電気的特性を向上させることができる超音波探触子を提供する。【解決手段】バッキング部材２４は、複数のバッキングプレート３４と複数のリード列３６とにより構成されている。複数のリード列３６により二次元リードアレイ２８が構成されている。各隣接プレート間において、各溝列３８の中に各リード列３６が収容される。これにより、一方のバッキングプレート３４の第１面３４Ａと他方のバッキングプレート３４の第２面３４Ｂとを接着材を介して完全に密着させることが可能である。よって、バッキング部材２４内に残留する接着材の量を少なくできる。また、接着材の硬化の際に各リードの変形を防止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ方向及びＹ方向に配列された複数の振動素子からなる二次元アレイ振動子と、
前記二次元アレイ振動子の背面側に設けられ、前記二次元アレイ振動子に接続される二次元リードアレイを有するバッキング部材と、
を含み、
前記バッキング部材は、
バッキング材料で構成され、前記Ｙ方向に整列した複数のバッキングプレートと、
前記複数のバッキングプレートにおける隣接プレート間ごとに設けられ、前記二次元リードアレイを構成する前記Ｙ方向に整列した複数のリード列と、
前記複数のバッキングプレートにおける隣接プレート間ごとに設けられた接着材と、
を含み、
前記各リード列は前記Ｘ方向に並んだ複数のリードにより構成され、
前記各バッキングプレートの第１面には前記Ｘ方向に並んだ複数の溝からなる溝列が形成され、
前記隣接プレート間ごとに、前記各溝内に前記各リードが収容されつつ、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とが前記接着材によって直接的に接合されている、
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
請求項１記載の超音波探触子において、
更に、前記バッキング部材の背面側に設けられた電子回路を含み、
前記二次元リードアレイを介して、前記二次元アレイ振動子と前記電子回路とが電気的に接続された、
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の超音波探触子において、
前記二次元リードアレイにおけるＸ方向ピッチ及びＹ方向ピッチ、前記バッキングプレートのＹ方向の厚み、並びに、前記各溝列におけるＸ方向ピッチは、同一である、
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記各溝は底面及び開口を有し、
前記開口のＸ方向幅は前記底面のＸ方向幅よりも大きい、
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記各リードのＸＹ断面は矩形である、
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記各リードは前記各バッキングプレートの第２面上に形成された導電層である、
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項７】
請求項１記載の超音波探触子において、
前記複数のリード列によって二次元リードアレイが構成され、
前記リードアレイは、
ＸＹ面の中央部に設けられたシグナルリード群と、
前記ＸＹ面の周辺部に設けられ、前記シグナルリード群を取り囲むグランドリード群と、
を含むことを特徴とする超音波探触子。
【請求項８】
請求項２記載の超音波探触子において、
前記バッキング部材は、前記電子回路から伝わってくる熱を外部へ逃がすための熱伝導層を有する、
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項９】
複数の振動素子からなる二次元アレイ振動子を製作する工程と、
前記複数の振動素子に接続される二次元リードアレイを内蔵したバッキング部材を製作する工程と、
前記二次元アレイ振動子の背面側に前記バッキング部材を配置する工程と、
を含み、
前記バッキング部材を製作する工程は、
複数のバッキングプレートを製造する工程であって、各バッキングフレートの第１面に溝列を形成する工程を有するプレート製造工程と、
接着材を用いながら前記複数のバッキングプレートを積層する工程であって、積層過程において前記各バッキングプレートに形成された溝列に対して前記二次元リードアレイを構成する各リード列を順次挿入する積層工程と、
を含み、
前記積層工程では、前記複数のバッキングプレートにおける隣接プレート間ごとに、前記各溝内に前記各リードが収容されつつ、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とが前記接着材によって直接的に接合される、
ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の製造方法において、
前記バッキング部材を製作する工程は、更に、複数のリードフレームを製作する工程を含み、
前記各リードフレームは、リード列とそれが連結された枠とにより構成され、
前記積層過程では、前記複数のバッキングプレートと前記複数のリードフレームとが交互に積み上げながらそれらが相互に接着される、
ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の超音波探触子において、
前記各リードフレームは前記各バッキングプレートの第１面における前記溝列以外の部分を受け入れる開口構造を有する、
ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項１２】
請求項９記載の超音波探触子において、
前記バッキング部材を製作する工程は、更に、前記各バッキングプレートの第１面上にリード列を電極層列として形成する工程を含む、
ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波探触子及びその製造方法に関し、特に、バッキング部材の構造及び製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波探触子は生体を超音波診断するための送受波器である。超音波探触子は、一般に、アレイ振動子を含む積層体（振動子アセンブリ、振動子ユニット）を有している。アレイ振動子は複数の振動素子からなる。個々の振動素子は、例えば、圧電材料あるいはそれを含む複合材料により構成される。アレイ振動子の上面側（生体側）には１又は複数の整合層が設けられる。アレイ振動子の下面側（非生体側）にはアレイ振動子から背面側に放射された不要超音波を減衰させ又は吸収するバッキング部材が設けられる。アレイ振動子とバッキング部材との間に、共振層、反射層等が設けられることもある。
【０００３】
アレイ振動子として、一次元アレイ振動子の他、二次元アレイ振動子が知られている。二次元アレイ振動子は、通常、生体内の三次元空間に対して超音波を送受波する場合に用いられる。二次元アレイ振動子の背面側に設けられるバッキング部材は、一般に、二次元アレイ振動子を構成する複数の振動素子に対して複数のシグナルラインを接続するための二次元リードアレイを含む。
【０００４】
特許文献１にはバッキング部材の製造方法が開示されている。かかる製造方法では、複数のバッキング材と複数のフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）とが交互に積層されている。各フレキシブル回路基板上には複数のシグナルラインを含む導電パターンが形成されている。
【０００５】
特許文献２にもバッキング部材の製造方法が開示されている。かかる製法方法では、２つの位置決め板の間に所定の二次元配列をもって複数のリードを設けた上で、２つの位置決め板の間にバッキング材を流し込むことにより、バッキング部材が製作されている。
【０００６】
特許文献３に開示されたバッキング部材の製造方法では、個々のバッキング板上に転写によりシグナルラインパターンを形成した上で、複数のバッキング板を積層させながら、それらが相互に接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１６６９２３号公報
【特許文献２】特開２００３−２６５４７６号公報
【特許文献３】特許第４５８３９７０号公報
【特許文献４】特開２００３−３２４７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されたバッキング部材によると、バッキング部材の内部に複数のフレキシブル回路基板が含まれることになるので、それらによるバッキング作用への悪影響が懸念される。個々のフレキシブル回路基板は、導電パターンが形成された樹脂フィルムによって構成されるものである。その樹脂フィルムの音響インピーダンスはバッキング材の音響インピーダンスとは異なっている。バッキング部材によるバッキング作用を向上させるためには、その内部にリードアレイを設けることは仕方ないとしても、それ以外の非バッキング材料をバッキング部材内にできるだけ含まれないようにすることが望まれる。また、通常、フレキシブル回路基板上に複数のシグナルラインを形成した場合、個々のシグナルラインは薄膜で構成されることになるので、それがある程度の長さになると、電気的抵抗が増大するという問題を指摘できる。樹脂フィルムの上に複数のシグナルラインとして複数の厚い電極層を形成すると、シグナルライン間の隙間の厚みも増大するので、接合時に使用する接着剤の量が増大し、それによるバッキング作用の低下が問題となる。
【０００９】
特許文献２に記載された製造方法によると、バッキング材の硬化の段階で、バッキング材の収縮が生じて、シグナルライン群の形状（特に個々のシグナルラインの形状）が変化してしまうおそれがある。そのような形状の変化があると、シグナルライン間における電気的クロストークが増大する。また、シグナルライン群における狭い隙間の中に音響インピーダンス調整用のフィラーが十分に入り込まず、素材の均一性が低下するという問題もある。
【００１０】
特許文献３に開示された手法によると、バッキング板上に厚い層としてシグナルラインを形成することが困難である。仮に、厚いシグナルラインを形成できたとしても、積層過程において個々のシグナルラインの両側に無用な隙間ができやすく、そこに比較的多量の接着材が導入されると、それによるバッキング作用の低下が無視し得なくなる。
【００１１】
なお、特許文献４には複数の配線層と複数の絶縁プレートとを交互に積層することによりバッキング部材を構成することが開示されている。複数の配線層の両面には配線パターンが形成されている。その配線パターンは薄膜であると思われる。特許文献１乃至４には、積層される複数のプレートに対して、リード列を受け入れる溝列を事前に形成しておくことは開示されていない。
【００１２】
本発明の目的は、リードアレイ内蔵のバッキング部材におけるバッキング作用を維持又は向上することにある。あるいは、本発明の目的は、製造容易なバッキング部材を実現することにある。あるいは、電気的特性が良好なリードアレイを有するバッキング部材を提供することにある。あるいは、各リードの厚み又は断面積をある程度大きくしつつも、リード間における無用な隙間を低減し、接着材の使用量（又は残留量）を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る超音波探触子は、Ｘ方向及びＹ方向に配列された複数の振動素子からなる二次元アレイ振動子と、前記二次元アレイ振動子の背面側に設けられ、前記二次元アレイ振動子に接続される二次元リードアレイを有するバッキング部材と、を含み、前記バッキング部材は、バッキング材料で構成され、前記Ｙ方向に整列した複数のバッキングプレートと、前記複数のバッキングプレートにおける隣接プレート間ごとに設けられ、前記二次元リードアレイを構成する前記Ｙ方向に整列した複数のリード列と、前記複数のバッキングプレートにおける隣接プレート間ごとに設けられた接着材と、を含み、前記各リード列は前記Ｘ方向に並んだ複数のリードにより構成され、前記各バッキングプレートの第１面には前記Ｘ方向に並んだ複数の溝からなる溝列が形成され、前記隣接プレート間ごとに、前記各溝内に前記各リードが収容されつつ、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とが前記接着材によって直接的に接合されている、ことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、複数のバッキングプレートをＹ方向に積層することによってバッキング部材が構成される。バッキング部材において、個々の隣接プレートペア（あるいは隣接プレート間）に着目すると、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とが接着材によって直接的に接合されている。第１面には溝列が形成されており、その溝列の中にリード列が収容されるので、第１面と第２面とを直接的に接合（換言すれば、実質的に完全に密着）させることが容易である。第１面と第２面の間に多量の接着材が存在していても、例えば積層体の加圧により、第１面と第２面とを完全に密着させれば、それらの間から接着材の余剰分を容易に外部へ追い出せる。つまり、上記構造によれば、第１面と第２面との間に存在する接着材の量を非常に少なくすることが可能である。接着材は、各溝の内部へも自然に入り込み、各溝と各リードとが接着される。各溝の形態を各リードの形態に合わせておけば各溝の中に入り込む接着材の量は非常に少なくなる。
【００１５】
上記構成によれば、バッキング部材内にＸ方向に広がる複数のシート状の部材（特にＦＰＣ）を設ける必要がないので、それらによる悪影響を回避できる。また、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とを密着させることが容易である。それらの面が密着していれば、バッキング部材内に残留する接着材の量を少なくできる。このように、本発明によれば、バッキング部材内における非バッキング部材の量を少なくでき、逆に言えば、バッキング部材を構成するバッキング材の量を増大できるので、バッキング部材のバッキング作用（背面側に出た不要超音波の減衰、散乱等）を高められる。
【００１６】
望ましくは、バッキング部材の上面に二次元電極アレイが形成され、バッキング部材の下面にも二次元電極アレイが形成される。二次元リードアレイは、望ましくは、互いに平行に設けられた複数のリードにより構成される。各リードは一定の幅と一定の厚さを有する。その断面は例えば矩形、円形である。各溝の断面形状が矩形（台形を含む）である場合、各リードの断面も矩形にするのが望ましい。無用な隙間を少なくできるからである。二次元アレイ振動子及びバッキング部材を含む積層体は振動子アセンブリを構成する。その振動子アセンブリを備えた超音波探触子は、体腔内用の超音波探触子、あるいは、体表当接用の超音波探触子である。
【００１７】
望ましくは、更に、前記バッキング部材の背面側に設けられた電子回路を含み、前記二次元リードアレイを介して、前記二次元アレイ振動子と前記電子回路とが電気的に接続される。バッキング部材と電子回路との間に中継基板が設けられてもよい。望ましくは、中継基板は多層基板である。中継基板が積層体を支持する基板として機能してもよい。電子回路は半導体チップとして構成されるのが望ましい。それは例えばチャンネルリダクション機能を発揮する。その機能にはサブビームフォーミング機能が含まれる。
【００１８】
望ましくは、前記二次元リードアレイにおけるＸ方向ピッチ及びＹ方向ピッチ、前記バッキングプレートのＹ方向の厚み、並びに、前記各溝列におけるＸ方向ピッチは、同一である。複数の振動素子のＸ方向ピッチ及びＹ方向ピッチをｄとした場合、望ましくは、二次元リードアレイにおけるＸ方向ピッチ及びＹ方向ピッチはいずれもｄとなる。同時に、バッキングプレートのＹ方向の厚み、及び、各溝列におけるＸ方向ピッチもｄとなる。すなわち、複数の振動素子から複数のリードを平行に引き出すことを前提とした場合、複数の振動素子におけるピッチがバッキング部材における主要なパラメータを規定することになる。
【００１９】
望ましくは、前記各溝は底面及び開口を有し、前記開口のＸ方向幅は前記底面のＸ方向幅よりも大きい。この構成によれば、位置決め誤差や成形誤差があっても各溝の中へ各リードを入れることが容易となるので、組立性が向上する。各溝は望ましくは台形状の断面を有する。台形における短辺をリードの一辺に合わせるようにしてもよい。
【００２０】
望ましくは、前記各リードのＸＹ断面は矩形である。この構成によれば、各リードのＸＹ断面を円形にした場合に比べて、各溝内で各リードの周囲に生じる隙間を小さくできる。
【００２１】
望ましくは、前記各リードは前記各バッキングプレートの第２面上に形成された導電層である。この構成によれば、各バッキングプレートに複数の導電層（リード）を形成した上で積層工程を実行できるので、積層作業が容易となる。各導電層が一定の厚みを有していても、各導電層が各溝内に収容されるので、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面との間に生じる隙間の増大を防止できる。換言すれば、第１面と第２面とを密着させることが可能である。各溝の深さは各リード（導電層）の厚みと同じかそれよりもやや大きい。
【００２２】
望ましくは、前記複数のリード列によって二次元リードアレイが構成され、前記リードアレイは、ＸＹ面の中央部に設けられたシグナルリード群と、前記ＸＹ面の周辺部に設けられ、前記シグナルリード群を取り囲むグランドリード群と、を含む。この構成によれば、シグナルリード群の周囲にグランドリード群が存在しているので外来ノイズを低減できる。
【００２３】
望ましくは、前記バッキング部材は、前記電子回路から伝わってくる熱を外部へ逃がすための熱伝導層を有する。この構成によれば、電子回路で生じる熱を効果的に外部へ導いて、電子回路の温度上昇を抑制できる。同時に、二次元アレイ振動子又は体表に接する送受波面の温度を低減できる。
【００２４】
本発明に係る製造方法は、複数の振動素子からなる二次元アレイ振動子を製作する工程と、前記複数の振動素子に接続される二次元リードアレイを内蔵したバッキング部材を製作する工程と、前記二次元アレイ振動子の背面側に前記バッキング部材を配置する工程と、を含み、前記バッキング部材を製作する工程は、複数のバッキングプレートを製造する工程であって、各バッキングプレートの第１面に溝列を形成する工程を有するプレート製造工程と、接着材を用いながら前記複数のバッキングプレートを積層する工程であって、積層過程において前記各バッキングプレートに形成された溝列に対して前記二次元リードアレイを構成する各リード列を順次挿入する積層工程と、を含み、前記積層工程では、前記複数のバッキングプレートにおける隣接プレート間ごとに、前記各溝内に前記各リードが収容されつつ、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とが前記接着材によって直接的に接合される、ことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、接着材を用いながら複数のバッキングプレートを積層していく場合に、各溝内に各リードが収容されるので、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とを容易に密着させることができ、バッキング部材内に残留する接着材の量を低減できる。また、バッキング部材内に樹脂シート等の配線用部材が残留することもない。二次元アレイ振動子における振動素子間のピッチ（素子中心間距離）が特定されると、そのピッチに合うように、二次元リードアレイにおけるＸ方向ピッチ及びＹ方向ピッチが定められ、また、バッキングプレートのＹ方向の厚みが定められ、更に、各溝列におけるＸ方向ピッチが定められる。
【００２６】
望ましくは、前記バッキング部材を製作する工程は、更に、複数のリードフレームを製作する工程を含み、前記各リードフレームは、リード列とそれが連結された枠とにより構成され、前記積層過程では、前記複数のバッキングプレートと前記複数のリードフレームとが交互に積み上げながらそれらが相互に接着される。
【００２７】
望ましくは、前記各リードフレームは前記各バッキングプレートの第１面における前記溝列以外の部分を受け入れる開口構造を有する。この構成によれば、開口構造が設けられているので、一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とを接合させる場合にリードフレームが障害とならなくなる。
【００２８】
望ましくは、前記バッキング部材を製作する工程は、更に、前記各バッキングプレートの第１面上にリード列を電極層列として形成する工程を含む。すなわち、積層工程の実行前に各バッキングプレートに溝列に加えてリード列を形成しておけば、積層工程の作業性が良好となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、リードアレイ内蔵のバッキング部材におけるバッキング作用を維持又は向上できる。あるいは、組み立て容易なバッキング部材を実現できる。あるいは、電気的特性が良好なリードアレイを有するバッキング部材を提供できる。あるいは、各リードの厚み又は断面積をある程度大きくしつつも、リード間における無用な隙間を低減し、接着材の使用量（又は残留量）を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る振動子アセンブリの好適な実施形態を示すＸＺ断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面を示すＸＹ断面図である。
【図３】第１実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図４】複数のバッキングプレートが切り出される母材を示す図である。
【図５】溝列形成前のバッキングプレートを示す図である。
【図６】溝列形成後のバッキングプレートを示す図である。
【図７】リードフレームを示す図である。
【図８】第１実施形態における積層工程を示す図である。
【図９】外形加工を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係るバッキング部材を示すＸＹ断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】溝列及びリード列が形成された後のバッキングプレートを示す図である。
【図１３】積層工程を示す図である。
【図１４】第３実施形態に係るバッキング部材を示すＸＹ断面図である
【図１５】図１４におけるＢ−Ｂ’断面を示すＸＺ断面図である。
【図１６】図１５におけるＣ−Ｃ’断面を示すＸＹ断面図である。
【図１７】第４実施形態に係るバッキング部材を示すＸＺ断面図である。
【図１８】図１７におけるＤ−Ｄ’断面を示すＸＹ断面図である。
【図１９】第５実施形態に係るバッキング部材を示すＸＹ断面図である。
【図２０】第１実施形態における溝及びリードを示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
本実施形態に係る超音波探触子は体表当接型又は体腔内挿入型の超音波探触子である。超音波探触子は、以下に詳述する振動子アセンブリ（振動子ユニット）を備えている。超音波探触子はケーブルを介して超音波診断装置本体に接続される。
【００３３】
図１において、振動子アセンブリ１０は、二次元アレイ振動子１２を有している。二次元アレイ振動子１２は、Ｘ方向及びＹ方向に整列した複数の振動素子１４により構成される。各振動素子１４は、送信信号を超音波に変換し、また、生体内からの反射波を受信信号に変換するものである。各振動素子１４は、圧電材料、複合材料、その他の材料により構成される。各振動子１４がｃＭＵＴによって構成されてもよい。なお、図１は、振動子アセンブリのＸＺ断面を示すものである。Ｘ軸及びＺ軸に直交する軸としてＹ軸がある。
【００３４】
二次元アレイ振動子１２により超音波ビームが形成され、それは電子的に走査される。これにより、複数の二次元データ取得空間（ビーム走査面）、つまり三次元データ取得空間、が形成される。電子走査方式として電子セクタ走査方式等が知られている。二次元アレイ振動子１２の上側（生体側）には例えば銅箔からなるグランド電極を介して整合層１８が設けられている。整合層１８は、Ｘ方向及びＹ方向に整列した複数の整合素子２０によって構成される。複数の整合層が積層されてもよい。整合層１８の上面側には必要に応じて保護層又は音響レンズが設けられる。それらの上面が送受波面を構成する。その送受波面は生体表面に接触する面である。二次元アレイ振動子１２及び整合層１８の中には複数の隙間２２が生じる。それらに対しては一般に音響的隔絶性をもった目詰め材が充填される。図１においては、振動子アセンブリ１０を収容しているケースが図示省略されている。
【００３５】
二次元アレイ振動子１２の背面側（非生体側）には直方体形状をもったバッキング部材２４が設けられている。バッキング部材２４は、二次元アレイ振動子１２から背面側に放射された無用な超音波を吸収しあるいは減衰させる作用を発揮する本体２６を有する。本実施形態に係るバッキング部材２４は二次元リードアレイ２８を内蔵している。二次元リードアレイ２８は、Ｘ方向及びＹ方向に整列した複数のリードにより構成される。各リードはシグナルライン（信号線）に相当する。図１に示した実施形態において、複数のリードは互いに平行であり、各リードは直線的な形態を有している。各リードは銅その他の導電性材料により構成される。本体２６は、バッキング作用を発揮する材料によって構成される。バッキング部材２４の構造及び製造については後に詳述する。
【００３６】
バッキング部材２４の背面側（図１において下側）には中継基板３０を介して電子回路３２が設けられている。中継基板３０は、多層基板で構成され、それは配列変換機能等を発揮するものである。中継基板３０には図示されていない１又は複数のＦＰＣが接続される。個々のＦＰＣは電子回路に接続されるシグナルライン列を有する。中継基板３０を除外して、バッキング部材２４に直接的に電子回路３２を接続することも可能である。電子回路３２は例えばＩＣとして構成される。但し、本実施形態では、ＩＣは、樹脂等からなるパッケージを有しておらず、それは剥き出し状態にある半導体基板である。電子回路３２は、チャンネルリダクション機能を発揮するものであり、複数の送信信号を生成し、また複数の受信信号を処理する。電子回路３２は望ましくはサブビームフォーマーとして機能する。
【００３７】
バッキング部材２４の上面及び下面には二次元電極アレイが形成される。それらの二次元電極アレイは、二次元の振動素子アレイと同じ配列をもった複数の電極により構成される。各電極は端子又はコンタクトとして機能するものである。図１におけるバッキング部材２４のＡ―Ａ’断面（水平断面）が図２に示されている。
【００３８】
図２において、バッキング部材２４は、本体２６と二次元リードアレイ２８とにより構成されている。本体２６は、バッキング作用を発揮する材料で構成された部分であり、それはＹ方向に積層された複数のバッキングプレート３４，３５により構成されている。ここで、各バッキングプレート３４は以下に詳述する溝列３８を有するものである。一方、各バッキングプレート３５はそのような溝列を有しないものである。具体的には、各バッキングプレート３４の第１面３４Ａには溝列３８が形成されている。各溝列３８はＸ方向に並ぶ複数の溝４２からなる。各溝４２はＺ方向に伸長したストレートな溝である。その水平断面は矩形である。厳密には以下に説明するように台形である。各バッキングプレート３４の第２面３４Ｂは完全な平坦面である。各バッキングプレート３５の両面は完全な平坦面である。
【００３９】
二次元リードアレイ２８は、Ｙ方向に並んだ複数のリード列３６により構成されている。各リード列３６はＸ方向に並んだ複数のリード４０により構成されている。各リード４０の水平断面は矩形である。望ましくは正方形又は長方形である。溝列３８とリード列３６は同じ並びを有している。各溝４２の中に各リード４０が完全に収容されている。複数のバッキングプレート３４，３５は互いに接着材によって接合されている。接着時に積層体に対する加圧が行われ、余剰の接着材は積層体の外側へ追い出される。その際、各溝４２内において各リード４０の周囲に接着材が入り込み、各溝４２内において各リード４０が接着固定される。
【００４０】
ｄ１は個々のバッキングプレート３４のＹ方向の厚みを示している。ｄ２はその内で溝４２の深さを示している。ｄ３はＹ方向における溝列３８（及びリード列）の間隔（ピッチ）を示している。ｄ４は溝列３８（及びリード列）におけるＸ方向の間隔（ピッチ）を示している。二次元の振動素子アレイにおけるＸ方向のピッチ及びＹ方向のピッチがいずれもｄである場合、本実施形態において、ｄ１，ｄ３，ｄ４はいずれもｄである。もちろん、振動素子アレイにおけるＸ方向のピッチとＹ方向のピッチが異なる場合、それらに応じて、ｄ１，ｄ３，ｄ４が定められる。
【００４１】
図２０には、溝列の拡大図が示されている。同図において、一方のバッキングプレート３４−１の第１面３４−１Ａと、他方のバッキングプレート３４−２の第２面３４−２Ｂが直接的に接合しており、つまり密着している。隣接プレートペアごとにこのような密着状態が構築される。第１面３４−１Ａには溝列が形成されており、第２面３４−２Ｂは平坦な面である。各溝４２は底面４２Ａ及び開口４２Ｂを有する。底面４２ＡのＸ方向幅ｄ６よりも開口４２ＢのＸ方向幅ｄ５の方が大きい。すなわち、各溝４２の断面形状は台形である。そのような各溝４２内に正方形又は長方形の形状をもった各リード４０が収容されている。各溝４２は台形を有するので、つまり、その内部の２つの側面が斜面であるので、位置決め誤差、加工誤差等が生じても、各溝４２内に各リード４０を容易に挿入することが可能である。また、事前に形成された各溝４２内に各リード４０が挿入されるので、各リード４０が細いものであっても、接着材の硬化時に、その形態が維持される。すなわち、接着剤の硬化・収縮に伴って各リードの不必要な変形を回避できる。
【００４２】
また、各溝４２内における各リード４０周囲の隙間、及び、第１面３４−１Ａと第２面３４−２Ｂとの間の隙間は非常に小さく、バッキング部材内に残留する接着材の量を非常に少なくすることが可能である。第１面３４−１Ａと第２面３４−２Ｂとは直接的に接合しており、それらの間にＸＺ面に平行に広がるシート状の部材（例えばＦＰＣ）は存在していない。よって、それらの部材がバッキング部材内に残留することにより生じるバッキング作用低下の問題を回避することが可能である。
【００４３】
上記の第１実施形態においては、複数のリード列は複数のバッキングプレートとは別に製作され、積層過程において、複数のバッキングプレートと複数のリード列とが交互に積層される。後述する第２実施形態においては、各バッキングプレートの第２面（つまり溝列が形成されている第１面とは反対側の面）上にリード列が形成された上で、複数のバッキングプレートが積層される。
【００４４】
以下に第１実施形態に係る製造方法及び第２実施形態に係る製造方法を順次説明する。
【００４５】
図３には、第１実施形態に係る製造方法がフローチャートとして示されている。図４ないし図９を参照しながら、各工程について説明する。
【００４６】
Ｓ１０では、母材の製作が実行される。例えば、エポキシ、ウレタン等の樹脂に対して、金属（タングステン等）、セラミック、等からなる減衰材フィラーを混合し、その混合物を硬化させることにより、ブロック状または板状の母材が製作される。図４には母材４４の一例が示されている。図示されるように、ブロック状の母材４４が製作された場合、そこから複数のプレート（バッキングプレート）４６が順次切り出される。
【００４７】
図３におけるＳ１２では、各プレートの厚みが調整される。例えば、両面研磨装置や平面研削盤等が用いられ、切り出された各プレートの第１面及び第２面に対して研磨加工処理が施される。この場合、プレートの厚みがリード間ピッチに一致するように厚み調整が行われ、またプレートの平坦処理が行われる。ここで、その厚みは例えば０．３ｍｍであり、その場合、加工誤差は例えば＋−０．００２ｍｍである。本実施形態においては、図５に示されるようなバッキングプレート４６の厚みをリード間ピッチに合わせる必要があるため、各バッキングプレート４６の厚み調整にあたっては高精度の処理を施すのが望ましい。
【００４８】
図３におけるＳ１６では、各バッキングプレートに対して外形加工処理が施される。具体的には、ダイシングソー等の装置が用いられ、各バッキングプレートが所定の寸法になるように、その外形が調整される。
【００４９】
続いて、図３におけるＳ１８では、各バッキングプレートの第１面に対して溝列が形成される。この場合においては、例えばダイシングソー等の装置が用いられ、バッキングプレートにおける第１面に、リード列を収容可能な幅、深さ、ピッチをもった複数の溝からなる溝列が形成される。
【００５０】
上記加工が施されたバッキングプレートが図６に示されている。バッキングプレート４６は第１面４６Ａと第２面４６Ｂとを有し、第１面４６Ａに対して溝列３６が形成されている。溝列３６は、Ｘ方向に並んだ複数の溝４２からなるものである。バッキングプレート４６において、溝列３６のＸ方向両側には両端部４６Ｃ、４６Ｄが存在している。このバッキングプレート４６は図２に示したバッキングプレート３４に相当するものである。バッキングプレート４６の第２面４６Ｂは完全に平坦な面である。
【００５１】
例えば、各溝の幅は５５μｍであり、深さは例えば５５μｍであり、ピッチは０．３ｍｍである。このように事前に溝列を形成しておくことにより、その溝列内にリード列を収容した場合においても、リード列の配列を設計通りに維持することが可能となる。よって、二次元リードアレイにおける電気的特性を良好にすることが可能である。
【００５２】
図３におけるＳ２０では、複数のリードフレームの製作が実行される。図７にはＳ２０における処理により製作されたリードフレーム４８が例示されている。例えば、板状の金属薄板に対してフォトリソグラフィ等の手法を用いることにより、図７に示すようなリードフレーム４８を製作することが可能である。リードフレーム４８は、リード列５０とその上端及び下端を保持した枠体５２とからなるものである。例えば、金属薄板の材料としてリン青銅等を用いることが可能である。その他の導電性材料を用いても構わない。枠体５２には、４つの孔４８が形成されており、各孔４８は位置決め手段として機能する。リード列５４のＸ方向両側には一対の開口部５６Ａ、５６Ｂが生じている。それらの開口部５６Ａ、５６Ｂは積層工程において図６に示した両端部４６Ｃ、４６Ｄを収容する空間である。上述したように、リード列５０はＸ方向に並んだ複数のリード５４により構成され、各リード５４の上端５４Ａ及び下端５４Ｂが枠体５２における内縁５２Ａに連なっている。例えば、リードフレーム４８のＹ方向の厚みは５０μｍであり、各リード５４のＸ方向の幅は５０μｍであり、リード間ピッチは例えば０．３ｍｍである。各リード５４のＺ方向の長さは例えば１５ｍｍである。
【００５３】
図３におけるＳ２２では、複数のバッキングプレートと複数のリードフレームとが交互に積層される。これについて図８を用いて説明する。
【００５４】
図８には製作台としての治具６０が示されており、その治具６０は、水平なプレート状のベース６２と、そのベース６２上に起立形成された４つの位置決めピン６４と、からなるものである。図示されるように、治具６０を利用して、複数のバッキングプレート４６と複数のリードフレーム４８とが交互に積層される。その場合において、各リードフレーム４８に形成された４つの孔５８内に４つの位置決めピン６４が差し込まれる。これにより治具６０に対して個々のリードフレーム４８が位置決められる。また、上述したように各リードフレーム４８が有する２つの開口部５６Ａ，５６Ｂ（図７参照）内にバッキングプレートにおける両端部４６Ｃ，４６Ｄ（図６参照）が収容されることになり、各リードフレーム４８と各バッキングプレート４６との相対的な位置関係が定められる。
【００５５】
上記のような積層過程の実行にあたっては、各隣接プレート間に接着材が導入される。具体的には、積層前のバッキングプレートの第１面及び第２面の両方に、エポキシ等材料を含む接着材が塗布される。その上で上記のような交互積層処理が施される。その場合においては、バッキングプレートの第１面に形成された溝列内にリード列が収容されるように積層処理が実行される。
【００５６】
所定数のバッキングプレート４６と所定数のリードフレーム４８とが積層された上で、符号６６で示されるように、例えば上方から荷重が与えられ、すなわち積層体に対する加圧又は狭持が施される。これにより隣接プレート間に存在する余剰の接着材が積層体の外部に追い出され、隣接プレート間において一方のバッキングプレートの第１面と他方のバッキングプレートの第２面とが実質的に完全に密着する。接着材の硬化が完了するまで加圧状態が維持される。この場合において、熱を加えるようにしてもよい。そのような加圧接着工程において、接着材が硬化し、その際に熱収縮が生じても、各リードは各溝内に完全に収容されているため、各リードが不必要に変形するといった問題は生じない。また、各溝内に各リードが収容された上で、複数のバッキングプレートが積層されているため、バッキング部材内における接着材の量は極めて少なくてすむ。
【００５７】
図３におけるＳ２４では、接着材の硬化の後、積層ブロックの外部に存在する複数の枠体が除去され、その上で、治具から積層ブロックが取り出される。もっとも、積層ブロックの取り出し後に複数の枠体の除去等が行われてもよい。積層ブロックの取り出し後、図９に示されるように、積層ブロック６８の外形が調整される。例えば、積層ブロックにおける周辺部に対する切削加工が施され、完全な立方体形状を持った所定寸法を有するバッキング部材が構成される。図９において、（Ａ）には上方から見た積層ブロック６８が示され、（Ｂ）には側面から見た積層ブロック６８が示されている。符号７０，７２は切削が行われるラインを示している。特に、ライン７２は、バッキング体における上面及び下面を形成するための切削レベルを示している。
【００５８】
図３におけるＳ２６では、バッキング部材における上面及び下面に対する研磨処理が施される。この場合、両面研磨装置や平面研削盤等が用いられ、上面及び下面が精密に研磨され、これにより平担出しが行われる。
【００５９】
その後、図３におけるＳ２８では、上面及び下面にそれぞれ電極アレイが形成される。具体的には、スパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着、等の手法を用いて、上面及び下面のそれぞれに対して複数の電極からなる電極アレイが形成される。個々の電極は例えば２層からなり、その場合、例えば、下地層はＴｉで構成され、表層はＡｕで構成される。上面に形成された電極アレイは二次元アレイ振動子に接続されるものであり、下面に形成された電極アレイは中継基板の上面に形成された電極アレイに接続されるものである。製作されたバッキング部材は、別途製作された二次元振動子アレイを含む積層体に対して接続される。これにより振動子アセンブリが構成される。振動子アセンブリは、探触子ケース内に配置される。
【００６０】
図１０には、第２実施形態に係るバッキング部材７４が示されている。バッキング部材７４は、複数のバッキングプレート７６，７８，８０と、複数のバッキングプレート７８，７６上に形成された複数のリード列８４と、により構成されるものである。すなわち、第２実施形態においては、各バッキングプレート７６がプレート本体８２を有し、プレート本体８２の第１面８２Ａに対して溝列８６が形成されており、プレート本体８２の第２面に対してリード列８４が形成されている。そして、複数のバッキングプレート７６をＹ方向に積層することにより、バッキング部材が構成されている。ちなみに、バッキングプレート７８においては第２面にリード列が形成されているが、その第１面は平坦な面のままである。バッキングプレート８０においては第１面に対して溝列が形成されているが、その第２面は平坦な面のままである。
【００６１】
図１１には第２実施形態に係る製造方法がフローチャートとして示されている。なお、図３に示した工程と同様の工程には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００６２】
Ｓ１０では母材が製作され、Ｓ１２では母材から個々のプレート（バッキングプレート）が切り出される。Ｓ１４においては各プレートの厚みが調整される。Ｓ３０では、各バッキングプレートの第２面に対してリード列が形成される。Ｓ１６では、各バッキングプレートの外形に対する加工が施される。その上で、Ｓ３２では、各バッキングプレートの第１面に溝列が形成される。
【００６３】
具体的には、図１２に示されているように、バッキングプレート７６は、プレート本体８２を有し、その第１面８２Ａに溝列８６が形成される。この場合においてはダイシングソー等の装置が利用される。溝列８６はＸ方向に並んだ複数の溝８８からなるものである。また、プレート本体８２の第２面８２Ｂに対しては、フォトリソグラフィ等の手法が用いられて、リード列８４が形成される。リード列８４はＹ方向に並んだ複数のリード８６からなるものである。個々のリードは電極層によって構成され、すなわち厚膜である。例えば、個々の電極層は二層を有し、例えば、下地層がＴｉで構成され、表層がＡｕで構成される。その幅は例えば５０μｍである。電極形成にあたっては、スパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着、無電解メッキ、等の手法を用いることが可能である。
【００６４】
本実施形態においては、隣接プレート間において、一方のバッキングプレートの第１面に溝列が形成されているので、他方のバッキングプレートの第２面上に比較的厚い電極列を形成したとしても、その厚みを溝によって吸収することが可能である。したがって個々の電極を厚膜化することができるので、リードがある程度長い長さを有してとしても、その電気的抵抗を低減できるという利点が得られる。しかも、個々のリードが個々の溝内に収容されるため、第１面と第２面とを完全に密着させることができ、それらの間に存在する接着材の量を極めて少なくすることが可能である。これによりバッキング部材のバッキング作用を良好なものにすることができる。この第２実施形態においても、隣接プレート間において樹脂フィルム等の部材は存在していない。
【００６５】
図１１において、Ｓ３４では、図１３に示されるように、治具９０が用いられ、複数のバッキングプレート７６が接着材を用いながら積層される。治具９０はベース９２と枠９４とからなるものであり、枠９４内における四角形の空間内に個々のバッキングプレート７６が順次落とし込まれる。所定数のバッキングプレート７６からなる積層体が構成された段階で、符号９６で示されるように上方から下方への加圧が行われ、これにより隣接プレート間に存在する余剰の接着材が外部に追い出される。すると、個々の隣接プレート間において、第１面及び第２面とが実質的に完全に密着することになる。また各溝内に接着剤が進入して各溝内において各リードが接着固定される。
【００６６】
図１１におけるＳ３６では、治具から積層ブロックが取り外され、それに対する外形の調整が行われる。その上で、Ｓ２６において、積層ブロックの上面及び下面に対する研磨処理が施され、Ｓ２８において、それらの面上に電極アレイが形成される。
【００６７】
上述した第１実施形態及び第２実施形態によれば、隣接プレート間に樹脂フィルム等を存在させる必要がなく、第１面及び第２面を密着させることが可能であり、すなわちバッキング部材内における接着材の量を低減でき、同時に、バッキング材料の存在割合を大きくすることができる。これにより、バッキング部材の音響特性を極めて良好にすることが可能である。また、個々の接着材の硬化過程で収縮が生じても、個々のリードの変形が防止されるので、二次元リードアレイの電気的特性を良好なものにすることが可能である。
【００６８】
次に、図１４ないし図１９を用いて第３実施形態ないし第５実施形態について説明する。
【００６９】
図１４ないし図１６には第３実施形態が示されている。バッキング部材９８は、複数のバッキングプレート１００ａ〜１００iと複数のリード部材１０２a〜１０２hとを有している。それらは交互に積層されている。図１４に示されているように、ＸＹ面上において、中央部に複数のリードが存在しており、それらはシグナル用である。それらを取り囲む周辺部には複数のグランド電極が存在している。
【００７０】
図１５は、図１４に示したＢ−Ｂ’  断面を示すものである。リード部材１０２gはリードフレームとして機能するものであり、それは複数のシグナル用リード１０６とその両側に設けられたグランド電極１０４とを有するものである。個々のグランド電極１０４はベタ電極部分１０４ａと、その上端側及び下端側に設けられた突起部分１０４bと、を有している。複数のリード１０６間、及び、それらとグランド電極１０４との間にはバッキングプレートの一部分が入り込んでいる。なお、図１６には、図１５においてＣ−Ｃ’で特定される断面が示されている。
【００７１】
この第３実施形態によれば、シグナル用リード群が複数のグランド電極によって取り囲まれているため、外来ノイズに対して強いという利点が得られる。この第３実施形態においても上述したように複数のバッキングプレートが積層されている。
【００７２】
図１７および図１８には第４実施形態が示されている。図１７において、バッキング部材１０８はリード列１１４を有し、それは複数のリードからなる。複数のリードはシグナルリード１１６とグランドリード１１８とにより構成されている。ここで、リード列１１４における両端のリードがグランドリード１１８である。グランドリード１１８の両側にはバッキングプレートの端部１２２が現れている。その下方は熱伝導層１２０である。中継基板１１０には複数の放熱用ビア１２６が形成されている。
【００７３】
図１８には図１７においてＤ―Ｄ’で特定される断面が示されている。図示されるように、シグナルリードアレイ１３０の周囲がグランドリードアレイ１３２によって取り囲まれており、それらにより二次元リードアレイ１２８が構成されている。バッキング部材１０８におけるＸ方向の両端部には熱伝導層の列１３４が構成されている。
【００７４】
図１７に示したように、電子回路１１２において発熱が生じると、その熱が複数の放熱用ビア１２６を経由して複数の熱伝導層１２０に伝えられ、それらの熱伝導層１２０から外部の放熱部材へ熱が輸送される。これにより電子回路１１２の温度を下げることが可能である。なお、この第４実施形態においても複数のバッキングプレートがＹ方向に積層されている。
【００７５】
図１９には第５実施形態に係るバッキング部材１３６が示されている。バッキング部材１３６はＹ方向に積層された複数のバッキングプレート１３８により構成されている。個々のバッキングプレート１３８は、サブプレート１３８ａおよびサブプレート１３８ｂを含み、それらの間にグランド層１４０が設けられている。バッキングプレート１３８における第１面１３８Ａには溝列１４４が形成され、バッキングプレート１３８の第２面は平坦面である。溝列１４４の中にはリード列１４２が収容されている。
【００７６】
この第５実施形態においても、隣接プレート間において、一方のバッキングプレートの第一面と他方のバッキングプレートの第二面とを密着させることが可能である。また各リードが各溝内に収容されるため、接着材の硬化の際に各リードの変形といった問題を回避することが可能である。さらにバッキングプレート１０８内にグランド層が埋設されているため、電気的なクロストークを低減できるという利点も得られる。ただし、複数のグランド層１４０設けることによりバッキング部材１３６全体としてのバッキング作用が低下する恐れがあるため、バッキング部材１３６として十分なバッキング作用が得られる限りにおいて、第５実施形態に係る構成を採用するのが望ましい。
【符号の説明】
【００７７】
１０  積層体（振動子アセンブリ）二次元アレイ振動子、２４  バッキング部材、２８  リードアレイ、３４  バッキングプレート、３６  リード列、３８  溝列。
【図１】
2015228932.tif 000003
【図２】
2015228932.tif 000004
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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