(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第1の電極及び第2の電極を有する複数の超音波振動子と、
ベース材と、当該ベース材の第1の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子の前記第2の電極に接続され、且つ当該各超音波振動子の前記第1の方向の幅よりも狭い幅を有する第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、
前記ベース材の第2の面に設けられる裏打ち層と、
前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、
前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、
前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記複数の第１の配線部は、前記複数の超音波振動子の配列間隔よりも広い間隔で前記第１の方向に沿って配列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３】
前記第１の電極をアース接続するためのアース接続ユニットと、
前記フレキシブル印刷配線基板の前記複数の配線部と同じ面に設けられ且つ前記アース接続ユニットと接続される第２の配線部と、をさらに具備すること、
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】
前記アース接続ユニットは、前記第１の方向に沿って前記複数の超音波振動子の両側に、少なくとも一配線毎に交互に引き出され、
前記第２の配線部は、前記両側に形成されていること、
を特徴とする請求項３記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記ベース材の第２の面のうち一部に設けられる第３の配線部と、
前記ベース材を貫通し、前記第1の配線部と前記第３の配線部とを電気的に接続する第4の配線部と、
を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記複数の第１の配線部は、前記第１の方向に沿って前記複数の超音波振動子の両側に、少なくとも一配線毎に交互に引き出され、
前記第３の配線部及び前記第４の配線部は、前記両側に形成されていること、
を特徴とする請求項５記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記複数の超音波振動子上に形成され、当該各超音波振動子のスキャン方向の幅よりも広い幅を有する第１の音響整合層をさらに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８】
前記第１の音響整合層上に形成され、当該第１の音響整合層の前記スキャン方向の幅よりも広い幅を有する第２の音響整合層をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記背面材は、前記裏打ち層の音響インピーダンスの±２０％以内の音響インピーダンスを有するように、無機物を混合されてい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１０】
前記複数の第１の配線部は、それぞれ前記超音波振動子のスキャン方向の全幅に亘って前記各第２の電極と接続されることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
第１の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第１の電極及び第２の電極を有する複数の超音波振動子と、
ベース材と、当該ベース材の第１の面に設けられ、それぞれが前記超音波振動子のスキャン方向の全幅に亘って前記各第２の電極と接続される複数の第１の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、
前記ベース材の第２の面に設けられる裏打ち層と、
前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、
前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、
前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項１２】
第１の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第１の電極及び第２の電極を有する複数の超音波振動子と、
ベース材と、当該ベース材の第１の面に設けられ、それぞれが前記各超音波振動子の前記第２の電極に接続される複数の第１の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、
前記ベース材の第２の面に設けられる裏打ち層と、
前記複数の超音波振動子上に形成され、当該各超音波振動子のスキャン方向の幅よりも広い幅を有する第１の音響整合層と、
前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、
前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、
前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項１３】
前記第１の音響整合層上に形成され、当該第１の音響整合層の前記スキャン方向の幅よりも広い幅を有する第２の音響整合層をさらに具備することを特徴とする請求項１２記載の超音波プローブ。
【請求項１４】
複数の超音波振動子が第１の方向に沿って所定の間隔で配列された超音波プローブの製造方法であって、
第１の電極及び第２の電極を有する超音波振動子ブロックと、ベース材、及び当該ベース材の第１の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子ブロックの前記第２の電極に接続され、且つ前記各超音波振動子の前記第１の方向の幅よりも狭い幅を有する複数の第１の配線部を有するフレキシブル印刷配線基板と、を接合し、
前記ベース材の第２の面に裏打ち層を形成し、
隣り合う前記第１の配線部の間において、前記超音波振動子ブロックと、前記フレキシブル印刷配線基板とを切削し、前記複数の超音波振動子を切り出すと共に前記裏打ち層の中途まで至る溝を形成し、
前記溝の形成された裏打ち層にR形状に形成された背面材を接合し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層を、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けること、
を具備することを特徴とする超音波プローブ製造方法。
【請求項１５】
複数の超音波振動子が第１の方向に沿って所定の間隔で配列された超音波プローブの製造方法であって、
第１の電極及び第２の電極を有する超音波振動子ブロックと、ベース材、及び当該ベース材の第１の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子ブロックの前記第２の電極に接続され、且つ前記所定の間隔よりも広い間隔で前記第１の方向に沿って配列される複数の第１の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、を接合し、
前記ベース材の第２の面に裏打ち層を形成し、
隣り合う前記第１の配線部の間において、前記超音波振動子ブロックと前記フレキシブル印刷配線基板とを切削し、前記複数の超音波振動子を切り出すと共に前記裏打ち層の中途まで至る溝を形成し、
前記溝の形成された裏打ち層にR形状に形成された背面材を接合し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層を、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けること、
を具備することを特徴とする超音波プローブ製造方法。
【請求項１６】
前記各超音波振動子の切り出しにおいて、厚み方向については前記裏打ち層を一部切削することを特徴とする請求項１４又は１５記載の超音波プローブ製造方法。
【請求項１７】
前記複数の超音波振動子上に、当該各超音波振動子のスキャン方向の幅よりも広い幅を有する第１の音響整合層をさらに形成し、
前記複数の超音波振動子の切り出しにおいては、使用される切削ユニットが前記超音波振動子ブロックから前記第１の音響整合層にかけて抜け出るように、前記超音波振動子ブロックと前記フレキシブル印刷配線基板とを切削すること、
を特徴とする請求項１４乃至１６のうちいずれか一項記載の超音波プローブ製造方法。
【請求項１８】
前記第１の音響整合層上に、当該第１の音響整合層のスキャン方向の幅よりも広い幅を有する第２の音響整合層をさらに形成し、
前記複数の超音波振動子の切り出しにおいては、使用される切削ユニットが前記超音波振動子ブロックから、前記第１の音響整合層、前記第２の音響整合層の順に抜け出るように、前記超音波振動子ブロックと前記フレキシブル印刷配線基板とを切削すること、
を特徴とする請求項１４乃至１７のうちいずれか一項記載の超音波プローブ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブは、対象物内部の画像化等を目的として、超音波を対象物に向けて照射し、その対象物における音響インピーダンスの異なる界面からの反射波を受信するための装置である。このような超音波プローブが採用される超音波画像装置として、例えば、人体内部を検査するための医用診断装置や金属溶接内部の探傷を目的とする検査装置等が存在する。
【０００３】
この超音波プローブは圧電素子を主体として構成される。図９、図１０は、典型的な超音波プローブ５０の構成を説明するための図である。図９、図１０において、超音波振動子５１の超音波送受波面には、音響マッチング層５２が形成されている。この音響マッチング層５２の全体に亘って、音響レンズ５８が形成されている。また、超音波振動子５１を保持するため、その下面（超音波送受波面とは反対側の面）には、背面材５５が形成されている。
【０００４】
ＧＮＤ用共有電極板５６は、超音波振動子５１の第１の電極５３に接続されている。また、超音波送受信のための電気信号用のリード線は、超音波振動子５１の第２の電極５４から引き出され、フレキシブル印刷配線板５７に接続され、図示していない信号ケーブルを経由し超音波診断装置のパルサ及びレシーバに接続される。
【０００５】
また、従来の超音波プローブは、次の各処理を施すことで完成する。すなわち、まず、フレキシブル印刷配線板５７と圧電素子（すなわち、切り出し前の超音波振動子ブロック）とを接合後ダイシング前に、圧電素子からはみ出したフレキシブル印刷配線板を背面材側に約９０°折り込み、ダイシングすることにより、圧電素子をＣＨ毎に分割し各超音波振動素子５１を生成する。ここで、生成する振動素子の縦横比を０．６以上とする場合には、１ｃｈをサブダイスすることにより、さらに良好な振動モードを得ることができる。また、コンベックス走査型の超音波プローブは、図示していないフレキシブルな背面材に一次固定した後、同様な振動素子５１毎の分離をダイシングにより背面材まで行う。その後、フレキシブルな背面材を、Ｒ形状をもつ背面材５５に接合することにより作成される。
【０００６】
ところで、従来の超音波プローブに使用されるフレキシブル印刷配線板５７は、ダイシング前は、図１１に示すように銅箔による共通電極５７１、個別電極５７０、補助電極部５７３を有している。当該フレキシブル印刷配線板５７は、圧電素子の第２の電極５４の一部（波線で示した面積）に、共有電極５７１の一部分を半田付けして接合され、確実に共通電極５７１が切断されるようにして、圧電素子とともに切断される。
【０００７】
このような従来の手法により製造された超音波プローブは、耐久性、音響特性等において信頼性に欠ける場合がある。例えば、図１１に示したように、フレキシブル印刷配線基板５７と各超音波振動子との接合部は、共通電極５７１の幅のみとなっており、十分に信頼のおける接合領域を確保できていない。また、共通電極５７１を確実に切断する必要があるため、切断の深さは背面材まで切り込まなければならない。そのため、Ｒ形状の背面材に加えて一次固定のためのフレキシブル背面材をも必要とし、これらのＲ曲げに対する強い復元力によりスライス方向へのそりが生じてスライス音場がずれ、音響特性にばらつきが生じるという問題がある。
【０００８】
また、従来の手法により製造される超音波プローブは、超音波振動子の切削加工性が低く、音響特性のばらつきの原因となっている。例えば、図１１に示すように、超音波振動子への分離は、スキャン方向（エレベーション方向）に沿って圧電素子を共通電極５７１とともに切り出すことで実行される（図１１の一点鎖線参照）。このとき、切断方向に対して切削負荷が不連続的に存在する対象を切断することになり、切削加工の性能は低下してしまう。特に、半田付けのための共通電極５７１は銅箔であるため切削負荷が大きく、切削加工の性能は大きく低下することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、音響的に安定した信頼性の高い超音波プローブ、及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、第1の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第1の電極及び第2の電極を有する複数の超音波振動子と、ベース材と、当該ベース材の第1の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子の前記第2の電極に接続され、且つ当該各超音波振動子の前記第1の方向の幅よりも狭い幅を有する第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、前記ベース材の第2の面に設けられる裏打ち層と、前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、を特徴とする超音波プローブである。
請求項１１に記載の発明は、第１の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第１の電極及び第２の電極を有する複数の超音波振動子と、ベース材と、当該ベース材の第１の面に設けられ、それぞれが前記超音波振動子のスキャン方向の全幅に亘って前記各第２の電極と接続される複数の第１の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、前記ベース材の第２の面に設けられる裏打ち層と、前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、を特徴とする超音波プローブである。
請求項１２に記載の発明は、第１の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第１の電極及び第２の電極を有する複数の超音波振動子と、ベース材と、当該ベース材の第１の面に設けられ、それぞれが前記各超音波振動子の前記第２の電極に接続される複数の第１の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、前記ベース材の第２の面に設けられる裏打ち層と、前記複数の超音波振動子上に形成され、当該各超音波振動子のスキャン方向の幅よりも広い幅を有する第１の音響整合層と、前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、を特徴とする超音波プローブである。
請求項１４に記載の発明は、複数の超音波振動子が第１の方向に沿って所定の間隔で配列された超音波プローブの製造方法であって、第１の電極及び第２の電極を有する超音波振動子ブロックと、ベース材、及び当該ベース材の第１の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子ブロックの前記第２の電極に接続され、且つ前記各超音波振動子の前記第１の方向の幅よりも狭い幅を有する複数の第１の配線部を有するフレキシブル印刷配線基板と、を接合し、前記ベース材の第２の面に裏打ち層を形成し、隣り合う前記第１の配線部の間において、前記超音波振動子ブロックと、前記フレキシブル印刷配線基板とを切削し、前記複数の超音波振動子を切り出すと共に前記裏打ち層の中途まで至る溝を形成し、前記溝の形成された裏打ち層にR形状に形成された背面材を接合し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層を、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けること、を具備することを特徴とする超音波プローブ製造方法である。
請求項１５に記載の発明は、複数の超音波振動子が第１の方向に沿って所定の間隔で配列された超音波プローブの製造方法であって、第１の電極及び第２の電極を有する超音波振動子ブロックと、ベース材、及び当該ベース材の第１の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子ブロックの前記第２の電極に接続され、且つ前記所定の間隔よりも広い間隔で前記第１の方向に沿って配列される複数の第１の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、を接合し、前記ベース材の第２の面に裏打ち層を形成し、隣り合う前記第１の配線部の間において、前記超音波振動子ブロックと前記フレキシブル印刷配線基板とを切削し、前記複数の超音波振動子を切り出すと共に前記裏打ち層の中途まで至る溝を形成し、前記溝の形成された裏打ち層にR形状に形成された背面材を接合し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層を、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けること、を具備することを特徴とする超音波プローブ製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
以上本発明によれば、音響的に安定した信頼性の高い超音波プローブ、及びその製造方法を提供を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び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。
【００１８】
まず、本発明の実施形態に係る超音波プローブの構成を、図１を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１０の外観を示した図である。図１に示すように、超音波プローブ１０は、超音波振動子１１、第１の音響整合層１２、第２の音響整合層１３、裏打ち層１４、背面材１５、ＧＮＤ用共通電極１６、フレキシブル印刷配線基板１７、音響レンズ１８、側面樹脂層２０を具備している。
【００２０】
超音波振動子１１は、矩形状に整形された２成分系或いは３成分系の圧電セラミックス等に上側電極、下側電極（それぞれ図示せず。）が設けられたものであり、超音波照射方向に対して凸面を形成するように複数配列されている。この超音波振動子１１は、パルサからの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する。
【００２１】
第１の音響整合層１２、第２の音響整合層１３は、超音波振動子１１の超音波照射側に設けられている。第１の音響整合層１２及び第２の音響整合層１３における音速、厚み、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、被検体と超音波振動子１１との音響インピーダンスの整合を図ることができる。
【００２２】
なお、本実施形態に係る超音波プローブ１０は、第１の音響整合層１２及び第２の音響整合層１３を有する構成となっているが、第１の音響整合層１２のみ有する構成であってもよい。また、第１の音響整合層１２のスキャン方向幅は、超音波振動子１１のスキャン方向幅より広く、第２の音響整合層１３のスキャン方向幅は、第１の音響整合層１２のスキャン方向幅より広い。これは、後述する超音波振動子のダイシング工程において、ブレード引き抜き時の負荷を軽減させるためである。
【００２３】
裏打ち層１４は、フレキシブル印刷配線基板１７の下側（超音波が照射される側と反対側）に設けられている。この裏打ち層１４は、後述する超音波振動子のダイシング工程において、当該ダイシングの深さを十分にするためのものであり、ブレードにより厚さ方向について途中まで切断される（すなわち、完全に切断されない）。また、フレキシブル印刷配線基板１７及び超音波振動子１１との音響整合性を適切にするために、ポリイミド等の樹脂を素材としている。
【００２４】
背面材１５は、裏打ち層１４の下側（超音波が照射される側と反対側）に設けられており、超音波振動子１１を機械的に支持し、超音波パルスを短くするために超音波振動子１１を制動する。この背面材１５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。また、同様に音響整合性の観点から、裏打ち層１４の音響インピーダンスの±２０％以内の音響インピーダンスを有するように、背面材１５には無機物が混合されている。
【００２５】
ＧＮＤ用共通電極１６は、超音波振動子１１の上側（超音波照射側）電極（図示せず）の一端に設けられており、当該上側電極をアース接続するための電極である。この電極は、図１、２に示すように超音波振動子１１端部から取りだされ、図４に示すように、途中からフレキシブル印刷配線基板１７と接続され一体化される。
【００２６】
フレキシブル印刷配線基板１７は、各超音波振動子１１の下側に設けられており、当該各超音波振動子１１に電力を印加するための銅箔からなる配線パターン、柔軟性を有するベース材等から構成されている。
【００２７】
図３、図４は、フレキシブル印刷配線基板１７の構成を説明するための図である。各図に示すように、フレキシブル印刷配線基板１７は、ポリイミド等の樹脂から構成されているベース材１７０、第１の配線部１７１、第２の配線部１７２、第３の配線部１７３、第４の配線部１７４を有している。
【００２８】
第１の配線部１７１は、各超音波振動子１１の下側電極と接続され、当該下側電極から電気配線を取りだすためのものである。この第１の配線部１７１は、図３（又は図６）に示すように、超音波振動子１１との接合部において枝分かれしており、当該接合部の外側で１チャンネル毎にまとめられている。また、第１の配線部１７１は、後述する超音波振動子１１のダイシング工程において当該第１の配線部１７１が切削されないように、所定の間隔を空けて構成されている。
【００２９】
図４に示すように、第３の配線部１７３は、第１の配線部１７１とは反対側の面に設けられ、超音波診断装置本体と当該超音波プローブ１０とを電気的に接続する。第２の配線部１７２は、ベース材１７０を貫通し、第１の配線部１７１と第３の配線部１７３とを電気的に接続する。第４の配線１７４は、フレキシブル印刷配線基板１７の上面（第１の配線部１７１と同じ側）に設けられ、ＧＮＤ用共通電極１６と接続される。
【００３０】
音響レンズ１８は、音響インピーダンスが生体に近いシリコーンゴム等を素材とするレンズであり、音響の屈折を利用して超音波ビームを収束させ、分解能を向上させる。
【００３１】
側面樹脂層２０は、第１の音響整合層１２と超音波振動子１１とのスキャン方向の段差、及び第２の音響整合層１３と第１の音響整合層１２とのスキャン方向の段差を埋めるための樹脂層であり、例えばフィラー入り接着剤等によって構成されている。
【００３２】
次に、上記構成を有する超音波プローブ１０の製造方法について、図５、図６を参照しながら説明する。図５は、超音波プローブ１０の製造手順を示したフローチャートである。図５に示すように、まず、圧電素子（ピエゾ素子）に電圧印加のための上側電極、及び下側電極を形成したブロック（以下、「超音波振動子ブロック」と称する。）の上側電極上に、第１の音響整合層１２、第２の音響整合層１３を形成する（ステップＳ１）。なお、第１の音響整合層１２は、スキャン方向において、超音波振動子ブロックの幅よりも大きい幅を有するように、第２の音響整合層１３は、スキャン方向において、第１の音響整合層１２の幅よりも大きい幅を有するように形成される。
【００３３】
次に、図６に示すように、超音波振動子ブロック（超音波振動子１１）の下側電極に、フレキシブル印刷配線基板１７の第１の配線部１７１を接合し（ステップＳ２）、ブレードを用いて所定の間隔にて超音波ブロックをダイシングする（ステップＳ３）。このダイシングは、図３、図６に示した第１の配線部１７１のパターン間をブレードが通過するように、かつ裏打ち層１４をある程度の深さまで切断することで、確実に第１の音響整合層１２、第２の音響整合層１３、超音波振動子ブロックを切削するようにして実行される。従って、ブレードは、硬質な銅箔からなる配線パターンを切断しない。このため、切削時にブレードに掛かる負荷は連続的であり、かつ従来のものよりも低くなっている。
【００３４】
また、第１の音響整合層１２は超音波振動子１１のスキャン方向幅よりも両側に広く、第２の音響整合層１３は第１の音響整合層１２のスキャン方向幅よりも両側に広いから、本切削時においては、ブレードは超音波振動子１１から順に抜き出される。このように順番に切削対象からブレードを抜き出すことで、ブレードに掛かる負荷は分散されることになる。
【００３５】
次に、超音波振動子１１の配列を超音波照射面に対して凸形状にするため、Ｒ形状の背面材１５を接合し（ステップＳ４）、ＧＮＤ用共通電極１６によって各超音波振動子１１の上側電極からＧＮＤ配線を取りだす（ステップＳ５）。その後音響レンズ１８を第２の音響整合層１３上に接着して（ステップＳ６）、超音波プローブ１０が完成する。
【００３６】
（実施例）  
次に、本超音波プローブ１０の実施例について説明する。本実施例は、３．５ＭＨｚのコンベックス走査型超音波プローブである。使用する超音波振動子ブロックの厚みは約３５０μｍであり、有効縦振動モードを得るためにサブダイスを必要とする。
【００３７】
また、フレキシブル印刷配線基板１７は、ベース材１７０をポリイミドとした、両面に薄い銅箔（すなわち、第１の配線部１７１、第３の配線部１７３、第４の配線部１７４）及びスルーホールとしての第２の配線部１７２をもつ複合構造である。第１の配線部１７１の配列ピッチは４００μｍであり、隣り合う第１の配線部１７１の間隔（すなわち、振動子下面の配線パターンが無いベースのみの幅）は８０μｍである。当該第１の配線部１７１は振動子下面の外側で１チャネル毎にまとめられる。
【００３８】
なお、ベース材は、収納時に折り曲げるため、薄い方が好ましい。また、ダイシング深さと振動子１１下面の音響整合層との関係から、フレキシブル印刷配線基板１７の超音波振動子１１の接着面と反対面のベース材には、ポリイミド樹脂の裏打ち層１４が１００μｍで形成されている。
【００３９】
次に、コンベックス走査型超音波プローブ１０の製造方法を図５に従って説明する。
【００４０】
まず、超音波振動子ブロック上に第１の音響整合層１２、第２の音響整合層１３を形成し（ステップＳ１）、フレキシブル印刷配線基板１７と超音波振動子ブロックとを導電性接着材等にて接合する（ステップＳ２）。
【００４１】
次に、フレキシブル印刷配線基板１７が接合された超音波振動子ブロックを、ガラス等のカッティングベースにワークとして仮固定し、２００μｍ間隔にて５０μｍブレードでダイシングする（ステップＳ３）。このとき、ブレードは、第１の配線部１７１間にある幅８０μｍのベース材領域をブレードが通過するようにし、また、切り込みの深さは、音響整合を考慮して振動子下面５０μｍまで切り込むようにする。
【００４２】
次に、仮固定したワーク、すなわちフレキシブル印刷配線基板１７が接合された超音波振動子ブロックを取り外し、裏打ち層１４にＲ形状の背面材１５を接合する（ステップＳ４）。ここで、当該Ｒ形状の背面材１５は、ポリイミドからなる裏打ち層１４及びフレキシブル印刷配線基板１７のベース材と同じ音響インピーダンスであることが望ましい。このため、当該背面材１５は、クロロプレーンゴムにＺｎＯ粉末を所望の量だけ添加して、音響インピーダンスをポリイミドベースの±２０％以内に調整したものとなっている。
【００４３】
次に、ＧＮＤ用共通電極１６によって各超音波振動子１１の上側電極からＧＮＤ配線を取り出し（ステップＳ５）、その後音響レンズ１８を第２の音響整合層１３上に接着して（ステップＳ６）、３．５ＭＨｚのコンベックス走査型超音波プローブ１０が完成する。
【００４４】
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４５】
各超音波振動子１１の下側電極から引き出される第１の配線部１７１は、ダイシング工程において使用されるブレード幅よりも広い間隔をあけて配列されており、ブレードはこの第１の配線部１７１間のベース材領域を通過する。従って、切削負荷を切断方向（スキャン方向）に対して略均一とすることができ、また、切削負荷の大きい銅泊を切断する必要がない。その結果、従来に比して切削加工の性能を向上させ、音響特性のばらつきを低減させることができ、信頼性の高い超音波プローブを提供することができる。
【００４６】
また、本超音波プローブは、ブレードが通常円盤型であることを考慮して、上側（超音波照射側）に向けて超音波振動子１１、第１の音響整合層１２、第２の音響整合層１３の順にスキャン方向の幅が広くなるように構成されている。従って、切削工程において、ブレードは超音波振動子１１、第１の音響整合層１２、第２の音響整合層１３の順に抜け出ることになる。従って、切削負荷を分散させることができ、一度に負荷が掛かる従来の場合よりも切削性能を向上させることができる。
【００４７】
各超音波振動子１１の下側電極とフレキシブル印刷配線基板１７とは、超音波振動子１１下面に渡って第１の配線部１７１により接合されている。従って、十分な接合領域を確保することができ、好適な信号の送受信及び耐久性を確保することができる。特に、下側電極と第１の配線部１７１とは超音波振動子１１のスキャン方向の全幅に亘って接合されており、従って、超音波振動子１１は、その下面において実質的に均一の強度を有している。そのため、図９〜図１１に示すような、硬度の異なる背面材５５及び電極５７１を超音波振動子下面に接合する構成を有する従来の超音波プローブに比して、例えば超音波送受信方向（すなわち、アレイ方向及びスキャン方向に略直交する方向）に対する耐久性を向上させることができる。
【００４８】
また、この様な接合形態により、図１１に示す従来の超音波プローブの様に、各超音波振動子５１の下側電極とフレキシブル印刷配線基板５７との接合部をなるべく有効口径から除くことを目的とする、接合のための補助電極部５７３を必要としない。その結果、従来の超音波プローブに比して、有効口径以外の余分な口径を小さくすることができ、生体接触部が小さいコンパクトな超音波プローブを実現することができる。
【００４９】
本超音波プローブ１０の製造においては、図１１に示すような共通電極５７１を切断する必要がなく、従って、切削対象の圧電素子、フレキシブル印刷配線基板を一次固定するためのフレキシブル背面材を必要としない。従って、従来に比して背面材の厚さは薄く、当該背面材のＲ曲げに対する復元力を小さくすることができる。その結果、超音波振動子１１列のスライス方向へのそりを防止することができ、スライス音場のずれ、音響特性のばらつきを防止することができる。
【００５０】
また、本超音波プローブの背面材は、ポリイミドベースの裏打ち層１４と同程度の音響インピーダンスを有する様に構成されている。これにより、裏打ち層１４と音響整合性を保つことができ、受信超音波を超音波振動子１１から後方へ効率的に透過・減衰させることができる。
【００５１】
従来では、超音波振動子の切削工程における切断深さは、振動子とフレキシブル印刷配線板との接合ずれにより左右されていた。この接合ずれは切断深さにばらつきを発生させ、これにより背面側で音響整合的な働きをする一次固定のためのフレキシブル背面材の厚みは均一とならず、音響特性のばらつきが存在した。これに対し、本超音波プローブ１０の製造での切削工程においては、比較的切削性の良好な超音波振動子ブロック、フレキシブル印刷配線基板１７のベース材１７４、及び裏打ち層１４の途中までを切断する。従って、図１１に示すような共通電極５７１を切断する必要がなく、切断深さは、従来の様に振動子とフレキシブル印刷配線板との接合ずれには依存せず、また背面材の厚みは均一となる。その結果、従来に比して、音響特性を向上させることができる。
【００５２】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解され、例えば次に述べるようにその要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００５３】
上記実施形態においては、図１、図２に示した様に、各超音波振動子１１からの信号配線を第１の配線部１７１、ＧＮＤ用共通電極１６によってスキャン方向の一方の側に引き出した超音波プローブを例とした。これに対し、各超音波振動子１１からの信号配線を、少なくとも一つおきに交互にスキャン方向の両側に引き出す構成であってもよい。この場合には、例えば図７に示す様なフレキシブル印刷配線基板１７を使用することで、図８に示すような両側に各超音波振動子１１からの信号配線が引き出された超音波プローブ３０を製造することができる。なお、係る場合、図８に示すように、ＧＮＤ用共通電極１６も第１の配線部１７１と同様にスキャン方向の両側に引き出されることが好ましい。
【００５４】
また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上本発明によれば、音響的に安定した信頼性の高い超音波プローブ、及びその製造方法を提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１０の外観を示した図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る超音波プローブ１０の側面を示した図である。
【図３】図３は、フレキシブル印刷配線基板１７の構成を説明するための図である。
【図４】図４は、フレキシブル印刷配線基板１７の構成を説明するための図である。
【図５】図５は、超音波プローブ１０の製造手順を示したフローチャートである。
【図６】図６は、超音波振動子ブロック（超音波振動子１１）とフレキシブル印刷配線基板１７との接合を示した図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る超音波プローブ１０の変形例を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る超音波プローブ１０の変形例を説明するための図である。
【図９】図９は、従来の超音波プローブ５０の構成を説明するための図である。
【図１０】図１０は、従来の超音波プローブ５０の構成を説明するための図である。
【図１１】図１１は、従来の超音波プローブ５０の製造における切削工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０、３０…超音波プローブ、１２…第１の音響整合層、１３…第２の音響整合層、１４…裏打ち層、１５…背面材、１６…ＧＮＤ用共通電極、１７…フレキシブル印刷配線基板、１８…音響レンズ、２０…側面樹脂層
【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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