(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波探触子の探触子本体の内部に設けられた圧電振動子からの熱を効率良く超音波探触子の外部に放熱して、表面温度を低減できる超音波探触子を提供する。【解決手段】超音波探触子本体の内部に設けられたバッキング材７、バッキング台８と、高熱伝導率を有する材料からなる基台９の外側側面に高熱伝導率を有する材料からなる第１のテープ１１を接続し、さらに、第１のテープ１１に、立設したフレキシブルプリント基板１２とエポキシ樹脂層１０の外側側面に高熱伝導率を有する材料からなる第２のテープ１３を貼着して、探触子本体の外部に延出して、探触子本体の内部と外部でフレームグランドとして機能するように第１のテープ１１、基台９及び第２のテープ１３を接続して、圧電振動子４からの熱を前記探触子本体の外部に放熱して超音波探触子の表面温度を低減させる。【選択図】図２
2017104203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探触子本体の内部に設けられたバッキング材、バッキング台及び高熱伝導率を有する材料からなる基台の外側側面部に高熱伝導率を有する材料からなる第１のテープを接続し、さらに該基台に立設したフレキシブルプリント基板の外側側面部に形成されたエポキシ樹脂層の外側側面部に高熱伝導率を有する材料からなる第２のテープを接続して、前記探触子本体の外部に延出して、前記探触子本体の内部と外部でフレームグランドとして機能するように前記第１のテープ、前記基台及び第２のテープを順次接続して前記圧電振動子からの熱を前記探触子本体の外部に放熱して超音波探触子の表面温度を低減させることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記高熱伝導率を有する材料からなる第１及び第２のテープが、銅テープであ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】
前記基台が、アルミニウム材からな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】
前記基台の外側側面部に前記第１の銅テープを貼着したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記エポキシ樹脂層の外側側面部に前記第２の銅テープを貼着したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記エポキシ樹脂層の前記外側側面部に１枚目の前記第２の銅テープを貼着し、さらに、該１枚目の前記第２の銅テープの表面に２枚目の第２の銅テープを探触子ケースの側面部方向に重ねて貼着したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記エポキシ樹脂層の外側側面に貼着された前記第２の銅テープの上部先端が、超音波探触子の上端部に設けられた導電ケーブルに集束して接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記圧電振動子の信号電極が、信号箔と銀線により前記フレキシブルプリント基板の表面に、また、前記圧電振動子のグランド電極が、該グランド電極を銀線によって電気的導通を確保して、前記フレキシブルプリント基板の裏面に半田付して接続されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に請求の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体（生体）に対して、超音波送受信部である圧電振動子から超音波の送受信を行い、圧電振動子をリニア方向に走査して被検体の超音波診断のための２次元データの取り込みを行うリニア走査型の超音波探触子に係り、とくに、圧電振動子から発生する熱を超音波探触子の外部に効率よく逃がして放熱するようにした超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波探触子では、超音波探触子の使用時に、圧電振動子等から発生する熱を効率良く冷却するために、熱発生源の周囲に外壁を、また、外壁と熱発生源との間に内壁を設け、外壁と内壁とにより囲まれる流動空間に、熱発生源から発生される熱を伝導して放熱するための熱伝導媒体が収容されているものがあった（特許文献１参照）。
【０００３】
また、プローブヘッド内に、２Ｄアレイ振動子と共に電子回路を有する超音波プローブにおいて、電子回路で生じた熱を効果的に放熱するために、２Ｄアレイ振動子と電子回路との間に中継基板として機能するインターポーザを設け、このインターポーザがシグナル接続用のビアアレイと水平方向に広がる熱拡散層とを有し、各ビアから熱拡散層への熱伝導により放熱を行うものがあった（特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、図３に示すように、超音波探触子の駆動時に発生する熱を伝搬、放熱させるために、超音波探触子を、両主面に共通電極２２ａとフレキシブルプリント基板２３に導出される信号電極２２ｂが形成された超音波発生用の圧電振動子２１と、この圧電振動子２１の一方の主面側に形成された音響整合層２４と、圧電振動子２１の他方の主面側に取り付けられたバッキング材２５と、このバッキング材２５を保持する金属製放熱用基台２６と、この放熱用基台２６と圧電振動子２１の一方の主面側の電極とを接続する導電性薄膜２７と、圧電振動子２１を収納するケース２９と、からなる探触子本体２０から構成し、放熱用基台２６にケース２９と固定台２８を介して熱伝導部材３０を接続し、この熱伝導部材３０を介して探触子本体２０が収納されるケース２９から、電熱線３１と導電ケーブル３２とを経て、探触子本体２０の外部へ放熱するようなっていた（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−５５６８８号公報
【特許文献２】特開２０１４−５７１３６号公報
【特許文献３】特開平５−２４４６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したような従来の超音波探触子の放熱構造では、圧電振動子の背面部から放熱を行う構成になっているものの、圧電振動子に放熱部材を接続して、直接放熱を行う構成になっておらず、間接的に金属製の放熱用基台を介して熱伝導部材に接続され、伝熱線と導電ケーブルにより超音波探触子の外部へ放熱されるようになっていた。そのため、圧電振動子から放熱が間接的に行われていたので、充分な放熱が行われず、圧電振動子の表面温度の上昇の要因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の超音波探触子は、このような従来の超音波探触子が有する問題点を解決するためになされたもので、探触子本体の内部に設けられたバッキング材、バッキング台及び高熱伝導率を有する材料からなる基台の外側側面部に高熱伝導率を有する材料からなる第１のテープを接続し、さらに、該第１のテープを前記内部に設けた高熱伝導率を有する材料からなる基台に接続し、さらに該基台に立設したフレキシブルプリント基板の外側側面部に形成されたエポキシ樹脂層の外側側面部に高熱伝導率を有する材料からなる第２のテープを貼着して、前記探触子本体の外部に延出して、前記探触子本体の内部と外部とでフレームグランドとして機能するように前記第１のテープ、前記基台及び第２のテープを順次接続して前記圧電振動子からの熱を前記探触子本体の外部に放熱して超音波探触子の表面温度を低減させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の超音波探触子では、前記高熱伝導率を有する材料からなる第１及び第２のテープが、それぞれ銅テープであることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の超音波探触子では、前記基台が、アルミニウム材からなることを特徴とする。
【００１０】
またさらに、本発明の超音波探触子では、前記基台の外側側面部に前記第１のテープを貼着したことを特徴とする。これにより、超音波探触子での電気的導通及び放熱経路が確保される。
【００１１】
さらに、本発明の超音波探触子では、前記エポキシ樹脂層の外側側面部に前記第１のテープを貼着したことを特徴とする。これにより、超音波探触子での電気的導通及び放熱経路が確保される。
【００１２】
また、本発明の超音波探触子では、前記エポキシ樹脂層の前記外側側面部に１枚目の前記第２のテープを貼着し、さらに、該１枚目の前記第２の銅テープの表面に２枚目の前記第２のテープを探触子ケースの側面部方向に重ねて貼着したことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の超音波探触子では、前記エポキシ樹脂層の外側側面に貼着された前記第２のテープの上部先端が、超音波探触子の上端部に設けられた導電ケーブルに集束して接続されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の超音波探触子では、前記圧電振動子の信号電極が、信号箔と銀線により前記フレキシブルプリント基板の表面に、また、前記圧電振動子のグランド電極が、該グランド電極を銀線によって、電気的導通を確保して、前記フレキシブルプリント基板の裏面に半田付して接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
超音波探触子の探触子本体の内部に設けられた圧電振動子からの熱を超音波探触子の外部に放熱することにより、超音波探触子の表面温度を効率良く、かつ、大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】圧電振動子から発生する熱源を効率良く超音波探触子の外部に逃がす放熱構造を備えた本発明の超音波探触子の探触子本体の一部を露出して示した斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示した本発明の超音波探触子のＡ−Ａ’矢視断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ矢視部の拡大図、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示した拡大図のさらなる拡大図である。
【図３】従来の圧電振動子からの熱を超音波探触子の外部に逃がす放熱構造を備えた超音波探触子一部分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、超音波診断装置のプローブとして使用される本発明の超音波探触子の実施例を添付した図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明の超音波探触子１は、仮想線で示す探触子ケース３内に探触子本体２を収納して構成される。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、超音波探触子１の探触子本体２は、圧電セラミックス、例えば、ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、その主面にグランド電極とシグナル電極とが形成された超音波を発生する圧電振動子４と、その一方の主面に、生体内に超音波を生体内に効果的に伝播させる、例えば、エポキシ樹脂からなる、音響整合層５と、他方の主面に、圧電振動子４側から発生する振動をより効果的に制御するゴム材からなるバッキング材７を、また、バッキング材７の背面にゴム材からなるバッキング台８を、さらにバッキング台８の背面に金属材料、例えば、アルミニュウム、からなる基台９を順次接合して形成されている（図２（ｂ）の拡大図を参照のこと）。さらに、音響整合層５の先端に超音波ビームをスライス方向に集束させる、例えば、シリコーンゴムからなる、音響レンズ６が設けられている。  
【００２０】
また、バッキング材７、バッキング台８及び基台９の両側面には、導電路が形成された一対のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１２が設けられ、圧電振動子４の一端側からフレキシブルプリント基板１２によりシグナル電極が、また、圧電振動子４の他端側から他のフレキシブルプリント基板１２によりグランド電極が、それぞれ、導出されている。
【００２１】
ここで、圧電振動子４からのシグナル電極とグランド電極との導出にフレキシブルプリント基板１２を用いることにより、フレキシブルプリント基板１２の有する柔軟性、繰り返し変形可能性とにより、フレキシブルプリント基板１２が変形した場合でも、その電気的特性を充分維持することができるようになる。
【００２２】
さらに、バッキング材７の背面には、同じくゴム材からなるバッキング台８が装着されて形成され、バッキング台８の背面には、アルミニュウム材からなる基台９が装着されている。
【００２３】
とくに、本発明の超音波探触子１では、図２（ｂ）の拡大図に示すように、ゴム材からなるバッキング材７とバッキング台８の両側面部とケース３の側面部３ａの内側面との間に、エポキシ樹脂層１０が充填・固化されて、これらの部品が一体化されるようになっている。
【００２４】
また、フレキシブルプリント基板１２の裏面と、バッキング材７、バッキング台８及び基台９の側面部との間に、熱伝導率の高い材料からなる部材、例えば、肉厚が薄い第１のテープ、例えば、銅テープ１１を、挿入して、熱源である圧電振動子４に近い位置に銅テープ１１を、接続する。
【００２５】
ここで、ケース２ａを省いて見た図２（ｃ）のさらなる拡大図に示すように、圧電振動子４の信号電極は、信号箔１６と銀線１７によりフレキシブルプリント基板１２の表面に、また、圧電振動子４のグランド電極は、複数のグランド電極を銀線１８で共通化して、フレキシブルプリント基板１２の裏面に半田付して、それぞれ接続される。
【００２６】
さらに、探触子本体２のエポキシ樹脂層１０の両側面部とケース３の側面部３ａの内側側面部との間であって、基台９とエポキシ樹脂層１０の外周に、１枚目の第２のテープ１３ａ、例えば、銅テープ、を挿入してアルミニュウム材からなる基台９に伝熱的に接続して、超音波探触子１の内外部で、フレームグランドとして機能させるようにする。
【００２７】
また、１枚目の第２のテープ１３ａの外側の図１のＣ矢視の２点鎖線で囲った枠内に示す位置に、２枚目の第２のテープ１３ｂをケース３の側面部方向に重ねて半田付して接続する。
【００２８】
さらに、図１のＤ矢視の２点鎖線で囲った枠内に示す位置で、１枚目の第２のテープ１３ａは基台９に貼着される。
【００２９】
そして、上方に延出した第２のテープ１３ａ。１３ｂは、探触子ケース３の上端部に形成された導電ケーブル１５の偏組シールド１４に、リード線１４ａを介して、伝熱的に接続されている。
【００３０】
また、前記した鉛直方向に延出して設けられた一対のフレキシブルプリント基板１２の上端部は、同軸線１４ｂを介して導電ケーブル１５の偏組シールド１４に、伝熱的に接続されている。
【００３１】
このように、圧電振動子４は、伝熱的に、第１のテープ（銅テープ）１１、アルミニュウム製の基台９、さらには、エポキシ樹脂層１０の両側面部に設けた１枚目の第２のテープ１３ａと２枚目の第２のテープ１３ｂとにより、偏組シールド１４に直接放熱的に接続されているから、圧電振動子４で発生した熱は、効率良く、第１のテープ１１、アルミニュウム材からなる基台９、さらには、一対のフレキシブルプリント基板１２の表面に設けられた１枚目の第２のテー１３ａと２枚目の第２のテープにより、偏組シールド１４に伝熱され、超音波探触子１の外部へ放熱がなされ、超音波探触子の表面温度の大幅な低減が達成される。
【００３２】
その結果、超音波探触子の表面温度に起因する超音波探触子の操作時の不都合及び超音波探触子からのノイズ発生が抑制されるようになる。
【符号の説明】
【００３３】
１      超音波探触子
２      探触子本体
３      探触子ケース
３ａ    ケースの側面部
３ｂ    ケースの端面部
４      圧電振動子
５      音響整合層
６      音響レンズ
７      バッキング材
８      バッキング台
９      基台
１０    エポキシ樹脂層
１１    第１のテープ
１２    フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１３    第２のテープ
１３ａ  １枚目の第２のテープ
１３ｂ  ２枚目の第２のテープ
１４    偏組シールド
１５    導電ケーブル
１６    信号箔
１７    銀線
１８    銀線
【図１】
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【図２】
2017104203.tif 000004
【図３】
2017104203.tif 000005