(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波振動子を有する電子スキャン型超音波診断装置に用いられ、複数の高耐圧アナログスイッチ出力部と、それを駆動する制御回路と、外部付加の余剰電荷放電用のブリーダー抵抗とを備え、それらを１チップに集積した高耐圧アナログスイッチＩＣにおいて、
前記高耐圧アナログスイッチ出力端子とは独立しているブリーダー抵抗端子を備えていることを特徴とする高耐圧アナログスイッチＩＣ。
【請求項２】
請求項１に記載の高耐圧アナログスイッチＩＣにおいて、
出力スイッチは双方向のスイッチであり、各チャネル毎に２端子の出力端子が備わり、各チャネルに独立したブリーダー抵抗端子は、搭載基板のパターンによって出力端子の２端子のうちどちらか一方への接続を選択可能なことを特徴とする高耐圧アナログスイッチＩＣ。
【請求項３】
請求項１に記載の高耐圧アナログスイッチＩＣにおいて、
複数の前記高耐圧アナログスイッチは、複数の出力チャネル数分の独立したブリーダー抵抗用のパッドを備えていることを特徴とする高耐圧アナログスイッチＩＣ。
【請求項４】
請求項１に記載の高耐圧アナログスイッチＩＣにおいて、
複数の前記高耐圧アナログスイッチは、複数の出力チャネル数分の２倍の独立したブリーダー抵抗と、それに対応した数のパッドを備え、ワイヤーボンディングにより、各チャネル当たりのブリーダー抵抗を１つないしは、２並列接続か選択可能なことを特徴とする高耐圧アナログスイッチＩＣ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の高耐圧アナログスイッチＩＣは、表面実装形パッケージにパッケージされていることを特徴とする高耐圧アナログスイッチＩＣ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高耐圧アナログスイッチＩＣに係り、特に、被検体に超音波信号を送信し、反射波を受信して被検体の内部情報を得る超音波診断装置に用いられる高耐圧アナログスイッチＩＣに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、圧電素子である超音波振動子が内蔵されたプローブを被検体にあてることにより、超音波信号を送信し、反射波を受信して画像処理をして超音波断層像を得るものである。
【０００３】
電子スキャン型超音波診断装置では、超音波振動子を切り替えるスイッチとして、送信パルスが高圧であるために高耐圧アナログスイッチＩＣが用いられている。
【０００４】
図７を用いて、従来例の構成と動作について説明する。
【０００５】
図７は超音波診断装置の一例を示す構成図である。該図に示す如く、超音波診断装置１は、装置本体２と被検体に直接あてがうための超音波プローブ３から概略構成されている。装置本体２には、送信回路４と受信回路９およびリミッタ１０を備え、これらは信号線６と制御回路７および高耐圧アナログスイッチ５ａ〜５ｈを介して超音波プローブ３に備えられた超音波振動子８と接続されている。超音波プローブ３は、通常６０〜２００素子程度の超音波振動子８により構成されている。それに対応した数の高耐圧アナログスイッチＩＣ、即ち超音波振動子の数を１ＩＣ当たりのチャネル数で除した数分のＩＣが使用されている。
【０００６】
制御回路７によって、高耐圧アナログスイッチ５ａ〜５ｈのうち複数のチャネルが選択されてオン状態となり、その期間送信回路４と選択された超音波振動子および受信回路９が信号線６によって導通状態となる。その間、高圧のパルス信号が送信回路４から入力され、選択された高耐圧アナログスイッチを通って、同じく選択された超音波振動子に印加される。このとき選択された超音波振動子は電気信号を超音波信号に変換して被検体に超音波信号を送信する。被検体内では、反射波が発生して選択された超音波振動子に戻り、電気信号に変換されて受信信号としてリミッタ１０を介して受信回路９に入力される。ここでリミッタ１０は、送信回路４の高圧パルス信号は通さず、受信信号のみを通す役目をなす。次に制御回路７によって、別の複数のチャネルが選択されて、上記と同様の動作がなされる。高耐圧アナログスイッチの切替えは順次行われる。図７には省略されているが、受信回路９に戻った受信信号は、増幅されて画像処理され、超音波診断画像として装置本体に備えられた画面上に表示される。
【０００７】
高耐圧アナログスイッチＩＣの既存製品としては、８チャネルないし１６チャネルのものがある。超音波装置の小型化の目的で、超音波振動子の余剰電荷を放電するためのブリーダー抵抗を内蔵するタイプの高耐圧アナログスイッチＩＣがある。図８はブリーダー抵抗を内蔵する高耐圧アナログスイッチＩＣのブロック図、図９はそれを複数個接続した状態の超音波診断装置の構成を示したブロック図を示す。
【０００８】
図８によりこのＩＣの機能を簡単に説明する。この例では、８チャネルの出力スイッチが内蔵された例を示す。シフトレジスタ１２とラッチ１３により、出力スイッチ１５のオンオフが制御される。出力スイッチは高圧パルス信号を通す必要上から定格２２０Ｖの高耐圧アナログスイッチで構成されている。レベルシフタ１４は、制御信号を高耐圧アナログスイッチ駆動信号に変換する役目を担っている。ブリーダー抵抗１６は、高耐圧アナログスイッチの出力端子１７ａ，１７ｂの両方に接続され、ＲＧＮＤ端子１８により、外部で接地できる様になっている。図８の構成のＩＣは、出力スイッチ１５が双方向のスイッチであるため、ブリーダー抵抗１６は出力端子１７ａ及び１７ｂの両方に備わっている。このとき、アナログスイッチＩＣを複数個接続した場合の超音波診断装置の構成を図９に示す。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１３１４４０号公報
【特許文献２】特開２００６−８７６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８の構成のＩＣは、出力スイッチ１５が双方向のスイッチであるため、ブリーダー抵抗１６は出力端子１７ａ及び１７ｂの両方に備わっている。このときの、アナログスイッチＩＣを複数個接続した場合の超音波診断装置の構成を図９に示すが、ブリーダー抵抗１６が出力スイッチの両側についているために、圧電素子側のみならず、信号送信回路４側にも付加されることになる。送信回路４側からみると、ブリーダー抵抗１６が複数個のチャネル数分並列接続されることになる。このため、送信回路から送られる高圧パルス信号が、アナログスイッチを通過する前にブリーダー抵抗で消費電流としてロスしてしまうという問題が生じる。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、上記問題点を解決し、ユーザがプリント基板のパターン設計の際に、ブリーダー抵抗を本来必要な負荷で有る圧電素子側のみに接続できるようＩＣ内部ブリーダー抵抗をチャネル当たり１素子にしてかつパッド配置と面実装タイプのパッケージの端子を工夫した高耐圧アナログスイッチＩＣを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の高耐圧アナログスイッチＩＣは、上記目的を達成するために、複数の超音波振動子を有する電子スキャン型超音波診断装置に用いられ、複数の高耐圧アナログスイッチ出力部と、それを駆動する制御回路と、外部付加の余剰電荷放電用のブリーダー抵抗とを備え、それらを１チップに集積した高耐圧アナログスイッチＩＣにおいて、前記高耐圧アナログスイッチ出力端子とは独立しているブリーダー抵抗端子を備えていることを特徴とする。つまり、ＩＣ内部の各チャネル毎にブリーダー抵抗を１個として、各チャネル出力スイッチ素子に対応した出力端子の一方及び出力端子のもう一方から独立したブリーダー抵抗用端子を設けて、ユーザがプリント基板設計の際に任意に圧電素子側のみにブリーダー抵抗を接続できるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ブリーダー抵抗内蔵の高耐圧アナログスイッチＩＣを用いた超音波診断装置において、負荷である圧電素子側にのみブリーダー抵抗を接続できるので、送信回路からの高圧パルス信号をアナログスイッチの手前側で減衰することなく効率良く伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施例を図面を用いながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本実施例の高耐圧アナログスイッチＩＣを示すブロック図である。該図に示す如く、ブリーダー抵抗を各チャネル毎に１つとして、アナログスイッチ出力端子１７ａ，１７ｂから切り離した新たに独立した端子２２を設けている。
【００１６】
図２に本実施例の高耐圧アナログスイッチＩＣを複数個接続した超音波診断装置を示す。圧電素子と送信回路部の以外は省略してある。ブリーダー抵抗をアナログスイッチ出力端子から切り離し、さらに独立した端子を設けたことにより、図２に示す様にＩＣを搭載するプリント基板上で圧電素子側に対応するアナログスイッチ出力端子側のみに、ブリーダー抵抗を接続することが可能となる。送信回路４側にはブリーダー抵抗が接続されないために、高圧パルス信号を減衰させることなく負荷である圧電素子側に伝達することができる。
【００１７】
図３は、図２で示した本実施例の高耐圧アナログスイッチＩＣの出力部を示すチップ平面図、図４はＩＣチップ３１にワイヤーボンディングした状態の模式図である。
【００１８】
本実施例のブロック図では出力は８チャネルで構成されているが、図３は、そのうちの１チャネル分を示しており、残りのチャネルは同様であるので省略している。本ＩＣは、高耐圧が必要な出力素子が複数個必要なため、誘電体分離による素子分離構造のＩＣを使用したが、ｐｎ接合分離あるいは、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）分離技術を使用しても良い。ＩＣチップ３１のアナログ出力スイッチの領域を３２ａ及び３３ａに示している。この例では、ＭＯＳＦＥＴ３２ｂ，３３ｂで構成している。双方向スイッチであるため、３２ｂのソースが３３ｂのソースと共通、３２ｂのドレインと３３ｂのドレインがそれぞれ出力パッド３４，３５と接続されている。一方、ブリーダー抵抗３６は片側がパッド３７、もう片方はＲＧＮＤ端子に配線で接続される。出力端子はインナーリード３９ａと４１ａにワイヤ３８で接続され、樹脂３０で封止されアウターリード３９ｂが出力の片方の端子、アウターリード４１ｂが出力のもう一方の端子、アウタールード４０が独立したブリーダー抵抗の端子となる。
【００１９】
図４は図３のＩＣ部分の断面構造を示す。この実施例では表面実装型のパッケージに実装した例を示す。図５にこのＩＣをプリントパターンに実装した例を示す。アナログスイッチ出力の１チャネル分を示しており、他のチャネル部は同様であるので省略する。図５に示す様に、ブリーダー抵抗の出力端子４０ｂが高耐圧アナログスイッチ出力端子３９ｂまたは、４１ｂと独立にしていることにより、プリントパターンの４３ａを負荷となる超音波振動子側に選んだ場合、アナログスイッチＩＣ３１のアウターリードの３９ｂと４０ｂを共通のパターンとし、もう一方のアナログスイッチ出力端子である４１ｂを送信回路側と選んだパターン４３ｂと接続することによって、ブリーダー抵抗は負荷である超音波振動子側のみに接続することができる。また、４１ｂ側を超音波振動子側に選ぶ場合にはプリント基板のパターンを上記と逆にすれば良い。
【００２０】
本実施例では、８チャネルのマルチ出力高耐圧アナログスイッチＩＣの例を示したが、複数チャネル例えば４チャネル，１６チャネル等の高耐圧アナログスイッチＩＣであっても良い。また、本実施例では出力デバイスは高耐圧ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであるが、高耐圧ＰチャネルＭＯＳまたはバイポーラトランジスタであってもよい。
【実施例２】
【００２１】
図６は本発明の第２の実施例を示すＩＣチップ平面図を示す。図３と同様にアナログスイッチ出力１チャネル分のみを示している。本実施例では、ブリーダー抵抗を１チャネル当たり２個備えており、ワイヤーボンディングによりブリーダー抵抗３６ａと３６ｂとを並列接続してインナーリード４０ａに接続可能なようにＩＣチップ内に配置されている。この様にすれば、ブリーダー抵抗３６ａもしくは３６ｂの片方のみインナーリード３０ａに接続する場合と両方を接続する場合を選択でき、ブリーダー抵抗３６ａまたは３６ｂ１個分の抵抗値をＲとすれば並列接続した場合に１／２Ｒの抵抗値のＩＣと２種類のバージョンを得ることができる。ブリーダー抵抗３６ａと３６ｂの抵抗値は同じでなくすれば、２並列時に所望の抵抗値とすることも可能である。これにより、ブリーダー抵抗値に対してはユーザにより異なる値のニーズが有った場合でも、本実施例によりそれらに柔軟に対応することができる。また、本実施例では、ワイヤーボンディングで選択するとしているが、チップ上の電極工程（たとえばＡＬ）にて、その工程のみのマスクを２種類用意することでも実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１の高耐圧アナログスイッチＩＣを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の高耐圧アナログスイッチＩＣを複数個接続した超音波診断装置を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例１の高耐圧アナログスイッチＩＣを示す１チャネル分のＩＣ構成図である。
【図４】図３に示したＩＣ部分の断面図である。
【図５】図３及び図４に示したＩＣをプリントパターンに実装した例を示す図である。
【図６】本発明の実施例２を示す１チャネル分のＩＣ構成図である。
【図７】従来の超音波診断装置の一例を示す構成図である。
【図８】従来のブリーダー抵抗を内蔵した高耐圧アナログスイッチＩＣを示すブロック図である。
【図９】図８の高耐圧アナログスイッチＩＣを複数個接続した状態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１，２，３  超音波診断装置
４  送信回路
５ａ〜５ｈ  高耐圧アナログスイッチ
６  信号線
７  制御回路
８  超音波振動子
９  受信回路
１０  リミッタ
１１，２１  高耐圧アナログスイッチＩＣ
１２  シフトレジスタ
１３  ラッチ
１４  レベルシフタ
１５  出力スイッチ
１６  ブリーダー抵抗
１７  出力端子
１８  ＲＧＮＤ端子
２２  ブリーダー抵抗端子
３０  樹脂
３１  高耐圧アナログスイッチＩＣチップ
３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ  出力ＭＯＳＦＥＴ
３４，３５  アナログ出力パッド
３６，３６ａ，３６ｂ  ブリーダー抵抗
３７，３７ａ，３７ｂ  ブリーダー抵抗パッド
３８  ワイヤ
３９ａ，４０ａ，４１ａ  インナーリード
３９ｂ，４０ｂ，４１ｂ  アウターリード
４２  ＩＣタブ
４３ａ，４３ｂ  プリントパターン
【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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