JP2002027594A - Ultrasonic probe and method for manufacturing the same - Google Patents

Ultrasonic probe and method for manufacturing the same

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JP2002027594A JP2000209927A JP2000209927A JP2002027594A JP 2002027594 A JP2002027594 A JP 2002027594A JP 2000209927 A JP2000209927 A JP 2000209927A JP 2000209927 A JP2000209927 A JP 2000209927A JP 2002027594 A JP2002027594 A JP 2002027594A
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喬 黒木
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秀造 佐野
Takaya Osawa
孝也 大澤
Shosaku Ishihara
昌作 石原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe structure optimal to the high density mounting of a vibrator. SOLUTION: This ultrasonic probe 100 is provided with a circuit mounted board 110, a semiconductor device 120 in which a plurality of changeover switch circuits are integrated, and an electric/acoustic converting layer 130 formed on a back face 120a of the semiconductor device 120. Then, the electric/acoustic layer 130 is provided with driving electrodes 132 respectively formed on electrodes connected to the contacts of the respective changeover switch circuits, piezoelectric thin films 131 formed as vibrators on the respective driving electrodes 132, a ground electrode 134 commonly formed to all the piezoelectric thin films 131, insulating layers 133 packed between the respective driving electrodes 131 and the ground electrode 134, and an acoustic matching layer 135 formed on the ground electrode 134 as the outermost layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探傷の応用
技術に係り、特に、断層画像の取得に適した超音波探触
子およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an applied technique of ultrasonic flaw detection, and more particularly to an ultrasonic probe suitable for obtaining a tomographic image and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波断層画像表示装置は、小型で移動
が容易、操作性に優れる等の利点から、医療診断、構造
物の内部探傷検査等、様々な分野で利用されている。こ
の超音波断層画像表示装置の構造例を図5に示す。
2. Description of the Related Art Ultrasonic tomographic image display apparatuses are used in various fields such as medical diagnosis and internal flaw detection of structures because of their advantages such as small size, easy movement, and excellent operability. FIG. 5 shows a structural example of this ultrasonic tomographic image display device.

【0003】超音波断層画像表示装置本体500には、
超音波を送受波するためのアレイ型の超音波探触子60
0が、ケーブル700を介して接続されている。そし
て、超音波断層画像表示本体500には、モニタ50
1、超音波探触子600からの出力をモニタ501上の
輝度情報に変換する信号処理システム502、等が搭載
されている。
The ultrasonic tomographic image display main body 500 includes:
Array type ultrasonic probe 60 for transmitting and receiving ultrasonic waves
0 is connected via the cable 700. The monitor 50 is provided on the ultrasonic tomographic image display main body 500.
1. A signal processing system 502 for converting the output from the ultrasonic probe 600 into luminance information on the monitor 501 is mounted.

【0004】さて、超音波探触子600は、2枚の配線
基板630,660を有している。
[0004] The ultrasonic probe 600 has two wiring boards 630 and 660.

【0005】一方の配線基板660には、他方の配線基
板630上の圧電セラミック振動子の1個ずつに直列接
続された切替スイッチ回路661、その他の回路(メモ
リ、バッファ等)662が搭載されている。なお、これ
らの回路661,662は、超音波断層画像表示装置本
体500の信号処理システムに設けられていてもよい
が、ケーブル700における信号遅延および信号減衰を
防止するため、通常は、可能な限り、超音波探触子60
0の回路実装基板上に集約されている。
[0005] On one wiring board 660, a changeover switch circuit 661 and other circuits (memory, buffer, etc.) 662 connected in series to each of the piezoelectric ceramic vibrators on the other wiring board 630 are mounted. I have. Note that these circuits 661 and 662 may be provided in the signal processing system of the ultrasonic tomographic image display device main body 500. However, in order to prevent signal delay and signal attenuation in the cable 700, usually, , Ultrasonic probe 60
0 on the circuit mounting board.

【0006】他方の配線基板630(回路実装基板)に
は、図6に示すように、短冊状の圧電セラミック振動子
631が複数並んで固定されている。より具体的には、
各圧電セラミック振動子631の両面の電極631a,
631bのうちの一方の電極631aが、それぞれ、配
線基板630の電極面630a側の電極632にはんだ
633で接合されている。そして、すべての圧電セラミ
ック振動子631の他方の電極631bに、1枚のグラ
ンド電極板635が導電接着剤634で貼り付けられて
いる。なお、636は、グランド電極板635に貼り付
けられた音響整合層であり、637は、圧電セラミック
振動子631の間に充填された絶縁物であり、638
は、配線基板630の裏面630b(電極面630aの
反対側の面630b)からの音波を吸収するための吸収
層である。
As shown in FIG. 6, a plurality of strip-shaped piezoelectric ceramic vibrators 631 are fixed to the other wiring board 630 (circuit mounting board). More specifically,
Electrodes 631a on both surfaces of each piezoelectric ceramic vibrator 631,
One of the electrodes 631a among the electrodes 631b is joined to the electrode 632 on the electrode surface 630a side of the wiring board 630 by solder 633. One ground electrode plate 635 is attached to the other electrode 631b of all the piezoelectric ceramic vibrators 631 with a conductive adhesive 634. Note that 636 is an acoustic matching layer attached to the ground electrode plate 635, 637 is an insulator filled between the piezoelectric ceramic vibrators 631, and 638
Is an absorption layer for absorbing a sound wave from the back surface 630b of the wiring board 630 (the surface 630b opposite to the electrode surface 630a).

【0007】さて、この配線基板630上における圧電
セラミック振動子631の配列構造には、1D(Dimensi
onal)アレイと2Dアレイ(Dimensional)とがある。
The arrangement structure of the piezoelectric ceramic vibrators 631 on the wiring board 630 includes 1D (Dimensi
onal) array and 2D array (Dimensional).

【0008】1Dアレイと呼ばれる配列構造の超音波探
触子(以下、これを1Dアレイ探触子と呼ぶ)であれば、
所定のピッチで複数の圧電セラミック振動子631が配
線基板630の面内に一列に並べられる。この1Dアレ
イ探触子によれば、切替スイッチ回路661の切替えに
よる電子走査で、観察対象の断層像を得ることができ
る。
An ultrasonic probe having an array structure called a 1D array (hereinafter referred to as a 1D array probe)
The plurality of piezoelectric ceramic vibrators 631 are arranged at a predetermined pitch in a line on the surface of the wiring board 630. According to the 1D array probe, a tomographic image of an observation target can be obtained by electronic scanning by switching of the changeover switch circuit 661.

【0009】また、2Dアレイと呼ばれる配列構造の超
音波探触子(以下、これを2Dアレイ探触子と呼ぶ)であ
れば、複数の圧電セラミック振動子631が配線基板6
30の面内に2次元のマトリックス状に並べられる。こ
の2Dアレイ探触子によれば、切替スイッチ回路661
の切替による電子走査で、観察対象の3次元像を得るこ
とができる。なお、この2Dアレイ探触子に関する技術
が、1996 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM pp1523〜pp
1526、1996 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUMpp1573〜pp
1576に記載されている。例えば、後者の文献には、40
96個の圧電セラミック振動子(幅0.22mm×長さ
0.22mm)が0.3mmピッチで64×64行列に配
列された2Dアレイ探触子が記載されている。
In the case of an ultrasonic probe having an array structure called a 2D array (hereinafter referred to as a 2D array probe), a plurality of piezoelectric ceramic vibrators 631 are connected to the wiring board 6.
30 in a two-dimensional matrix. According to this 2D array probe, the changeover switch circuit 661
The three-dimensional image of the observation target can be obtained by the electronic scanning by the switching. The technology related to this 2D array probe is described in 1996 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM pp1523-pp.
1526, 1996 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUMpp1573-pp
1576. For example, in the latter document, 40
A 2D array probe in which 96 piezoelectric ceramic transducers (0.22 mm in width × 0.22 mm in length) are arranged in a 64 × 64 matrix at a pitch of 0.3 mm is described.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】超音波探触子におい
て、振動子の高密度搭載は、超音波探触子の小型化、画
像の解像度向上、という観点から重要な課題とされてい
る。特に、2Dアレイ探触子については、振動子の高密
度搭載に対する要求が高い。
In an ultrasonic probe, high-density mounting of transducers is an important issue from the viewpoint of miniaturization of the ultrasonic probe and improvement of image resolution. In particular, with respect to the 2D array probe, there is a high demand for high-density mounting of transducers.

【0011】しかしながら、配線基板と振動子とのはん
だ接合部の信頼性(接続精度、接続強度等)を考慮する
と、上記従来の探触子構造(図6参照)では、1Dアレイ
探触子および2Dアレイ探触子の双方とも、振動子の微
細化に限界がある。また、振動子が微細化されると、そ
れを搭載する配線基板の高密度配線化も必要となる。
However, considering the reliability (connection accuracy, connection strength, etc.) of the solder joint between the wiring board and the vibrator, the above-described conventional probe structure (see FIG. 6) has a 1D array probe and a Both 2D array probes have limitations on the miniaturization of transducers. In addition, when the vibrator is miniaturized, a high-density wiring of a wiring board on which the vibrator is mounted is required.

【0012】そこで、本発明は、振動子の高密度実装に
最適な構造の超音波探触子およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。また、この超音波探触子を有する
超音波断層画像表示装置を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe having a structure optimal for high-density mounting of a transducer and a method of manufacturing the same. It is another object of the present invention to provide an ultrasonic tomographic image display device having the ultrasonic probe.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、複数の圧電素子への印加電圧を
オンオフする半導体素子に、前記圧電素子として圧電薄
膜を成長させることとした。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a piezoelectric thin film is grown as a piezoelectric element on a semiconductor element for turning on / off a voltage applied to a plurality of piezoelectric elements.

【0014】なお、以下において、本発明の実施の一形
態を具体的に説明するが、そこで挙げる構成に含まれる
事項は、可能な限りの組合せの自由度を有し、その組合
せのいずれもが発明を構成するものとする。したがっ
て、例えば、以下において、本発明の実施の一形態とし
て挙げる構成の一部を適宜に削除した形態も、また、本
発明の実施の形態のうちの1つである。
In the following, an embodiment of the present invention will be described in detail. However, the matters included in the configuration have a degree of freedom of combination as much as possible, and any of the combinations is It constitutes the invention. Therefore, for example, an embodiment in which a part of the configuration described as an embodiment of the present invention is appropriately deleted below is also one of the embodiments of the present invention.

【0015】また、以下において具体的に示された構成
に含まれる各事項は、いずれも、機能において同一の他
の構成によって代替することができ、また、それと同一
の機能により特定された手段として包括的に表現するこ
とができる。
[0015] Further, each of the items included in the configuration specifically shown below can be replaced by another configuration having the same function, and as a means specified by the same function. Can be comprehensively expressed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0017】まず、図1および図2により、本実施の形
態に係る超音波探触子について説明する。ただし、ここ
では、2D探触子を一例として挙げることとする。
First, an ultrasonic probe according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. However, here, a 2D probe is taken as an example.

【0018】図1に示すように、本超音波探触子100
は、回路実装基板110、複数の振動子131(圧電薄
膜)を含んだ電気音響変換層130、メモリその他の回
路素子(不図示)、振動子131の1個ずつに直列接続さ
れた複数の切替スイッチ回路(図2の121)が作り込ま
れた半導体素子120、超音波画像表示装置からのケー
ブル111aが接続されるコネクタ111、を有してい
る。
As shown in FIG. 1, the present ultrasonic probe 100
Is a circuit mounting board 110, an electroacoustic conversion layer 130 including a plurality of transducers 131 (piezoelectric thin films), a memory and other circuit elements (not shown), and a plurality of switching units connected in series to each of the transducers 131. It has a semiconductor element 120 in which a switch circuit (121 in FIG. 2) is built, and a connector 111 to which a cable 111a from the ultrasonic image display device is connected.

【0019】半導体素子120、コネクタ111、およ
び、メモリその他の回路素子は、それぞれ、回路実装基
板110の最上配線層110aに実装されている。な
お、ここでは、フリップチップ方式で半導体素子120
と回路実装基板110とを電気的に接続しているが、半
導体素子120の背面120a(回路実装基板110と
反対側の面)に、回路実装基板110の電極パッドに接
続するための電極パッドを形成し、ワイヤーボンディン
グ方式で半導体素子120と回路実装基板110とを電
気的に接続してもよい。
The semiconductor element 120, the connector 111, the memory, and other circuit elements are mounted on the uppermost wiring layer 110a of the circuit mounting board 110, respectively. Here, the semiconductor element 120 is formed by a flip chip method.
And the circuit mounting board 110 are electrically connected, but an electrode pad for connecting to an electrode pad of the circuit mounting board 110 is provided on the back surface 120a (the surface opposite to the circuit mounting board 110) of the semiconductor element 120. The semiconductor element 120 and the circuit mounting substrate 110 may be formed and electrically connected by a wire bonding method.

【0020】半導体素子120には、複数の切替スイッ
チ回路121の他、複数の切替スイッチ回路121の接
点(図2の121a,121b)からの引出し配線、各引
出し線につながる複数の電極(回路実装基板110の電
極パッドにはんだ付けされた前述の電極を含む)、等が
作り込まれている。各切替スイッチ回路121の一方の
接点121bからの引出し配線(図2の122)は、1本
の配線(図2の122a)に合流してから、回路実装基板
110の電極パッドにはんだ付けされた電極のうちの1
つに接続されている。このように、すべての切替スイッ
チ回路121からの一方の接点121bからの引出し配
線を共通化することによって、半導体素子120と回路
実装基板110との間の接続点数の削減が図られてい
る。
In the semiconductor element 120, in addition to the plurality of changeover switch circuits 121, lead wires from the contacts (121a, 121b in FIG. 2) of the plurality of changeover switch circuits 121, and a plurality of electrodes (circuit mounting) connected to the respective lead lines (Including the aforementioned electrodes soldered to the electrode pads of the substrate 110). The lead wiring (122 in FIG. 2) from one contact 121b of each changeover switch circuit 121 merges with one wiring (122a in FIG. 2), and is then soldered to the electrode pad of the circuit board 110. One of the electrodes
Connected to one. As described above, the number of connection points between the semiconductor element 120 and the circuit mounting board 110 is reduced by using a common lead wiring from one contact point 121b from all the changeover switch circuits 121.

【0021】また、各切替スイッチ回路121の他方の
接点(図2の121a)からの引出し配線(図2の123)
につながる複数の電極は、半導体素子の背面120b内
においてn行m列(ここでは一例として3×3)のマトリ
クス状に配列している。そして、この背面120aに電
気音響変換層130が形成されている。
Wiring (123 in FIG. 2) extending from the other contact (121a in FIG. 2) of each changeover switch circuit 121
Are arranged in a matrix of n rows and m columns (here, for example, 3 × 3) in the back surface 120b of the semiconductor element. The electroacoustic conversion layer 130 is formed on the back surface 120a.

【0022】電気音響層130には、半導体素子120
の背面120aの各電極にそれぞれ成膜された駆動電極
132、各駆動電極132にそれぞれ振動子として成膜
された圧電薄膜131、すべての圧電薄膜131に共通
に形成されたグランド電極134(基準電位を与えるた
めの電極)、各駆動電極131とグランド電極134と
の間に充填された絶縁層133、最外層としてグランド
電極134上に形成された音響整合層135、が含まれ
ている。なお、音響整合層135は、各振動子131と
被検体(例えば生体等)との音響インピーダンスの整合を
とるためのものである。
The electroacoustic layer 130 includes a semiconductor element 120
Drive electrodes 132 formed on the respective electrodes on the back surface 120a of each of them, a piezoelectric thin film 131 formed as a vibrator on each of the drive electrodes 132, and a ground electrode 134 (reference potential) formed in common on all the piezoelectric thin films 131. ), An insulating layer 133 filled between each drive electrode 131 and the ground electrode 134, and an acoustic matching layer 135 formed on the ground electrode 134 as the outermost layer. The acoustic matching layer 135 is for matching acoustic impedance between each transducer 131 and a subject (for example, a living body).

【0023】このように、本実施の形態に係る探触子構
造によれば、複数の切替スイッチ回路121を含む半導
体素子120の電極上に、順次、駆動電極132、圧電
薄膜131が成膜され、振動子の接続にはんだ付けが使
用されないため、振動子が微細化されても、接続の信頼
性を維持することができる。もちろん、従来技術の欄で
説明した超音波探触子と同程度の寸法の振動子が実装さ
れる場合であっても、振動子の接続の信頼性向上という
効果を得ることができる。
As described above, according to the probe structure according to the present embodiment, the drive electrode 132 and the piezoelectric thin film 131 are sequentially formed on the electrode of the semiconductor element 120 including the plurality of changeover switch circuits 121. Since soldering is not used for connecting the vibrator, the reliability of the connection can be maintained even if the vibrator is miniaturized. Of course, even when a transducer having the same size as the ultrasonic probe described in the section of the related art is mounted, the effect of improving the reliability of the connection of the transducer can be obtained.

【0024】また、各切替スイッチ回路121の接点1
21aからの引出し配線123は、半導体プロセス技術
を用いて半導体基板上に形成されるものである。したが
って、サブミクロンオーダの配線ピッチを実現し得る。
The contact 1 of each changeover switch circuit 121
The lead wiring 123 from the terminal 21a is formed on a semiconductor substrate by using a semiconductor process technology. Therefore, a wiring pitch on the order of submicrons can be realized.

【0025】このように、本実施の形態に係る探触子構
造によれば、微細な振動子の高密度実装の妨げとなって
いた2つの要因が解決されるため、微細な振動子の高密
度実装を実現することが可能である。そして、この探触
子構造によって微細な振動子を高密度実装すれば、超音
波探触子の小型化、超音波像の解像度の向上を図ること
ができる。
As described above, according to the probe structure according to the present embodiment, two factors that have hindered the high-density mounting of the fine vibrator can be solved, and the height of the fine vibrator can be reduced. It is possible to realize density packaging. If a fine transducer is mounted at a high density using this probe structure, the size of the ultrasonic probe can be reduced and the resolution of an ultrasonic image can be improved.

【0026】また、半導体素子120の背面120aの
各電極に、駆動電極134および圧電薄膜131を成膜
したことにより、半導体素子と各振動子との間の配線を
省略することができるため、従来の探触子構造において
必要とされていた、振動子と切替スイッチ回路との間の
配線が形成された配線基板(図6の630)が不要とな
る。このため、超音波探触子の構成を簡略化させること
ができる。
Further, since the drive electrode 134 and the piezoelectric thin film 131 are formed on each electrode on the back surface 120a of the semiconductor element 120, wiring between the semiconductor element and each vibrator can be omitted. The wiring board (630 in FIG. 6) on which the wiring between the vibrator and the changeover switch circuit is formed, which is required in the probe structure of (1), becomes unnecessary. For this reason, the configuration of the ultrasonic probe can be simplified.

【0027】なお、本実施の形態では、半導体素子に切
替スイッチ回路だけが作り込まれているが、半導体素子
には、切替スイッチ回路とともにその他の回路が作り込
まれていてもよい。また、本実施の形態では、ケーブル
接続用のコネクタを回路実装基板に設けているが、コネ
クタを用いずに、はんだ付け等によって、ケーブルを回
路実装基板に直接接続してもよい。
In this embodiment, only the changeover switch circuit is formed in the semiconductor element, but other circuits may be formed in the semiconductor element together with the changeover switch circuit. Further, in the present embodiment, the connector for connecting the cable is provided on the circuit mounting board. However, the cable may be directly connected to the circuit mounting board by soldering or the like without using the connector.

【0028】つぎに、図3により、本実施の形態に係る
超音波探触子の製造方法について説明する。なお、ここ
で用いる半導体素子には、前述の切替スイッチ回路等が
作り込まれている。
Next, a method of manufacturing the ultrasonic probe according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that the above-described changeover switch circuit and the like are built in the semiconductor element used here.

【0029】半導体素子120の裏面120b(回路実
装基板110に対向させる面120b)側の電極に、そ
れぞれ、回路実装基板110側の電極パッドとの接続の
ためのはんだバンプ124を形成する。一方、半導体素
子120の背面120a内にマトリクス状に配列した各
電極には、スパッタ等の薄膜技術により、それぞれ、振
動子の駆動電極132として導電性薄膜(例えば、アル
ミ二ウム、銅、ITO等)を形成する(図3(a))。
Solder bumps 124 for connection to electrode pads on the circuit mounting substrate 110 are formed on the electrodes on the back surface 120b (surface 120b facing the circuit mounting substrate 110) of the semiconductor element 120, respectively. On the other hand, each electrode arranged in a matrix on the back surface 120a of the semiconductor element 120 is provided with a conductive thin film (for example, aluminum, copper, ITO, or the like) as a driving electrode 132 of the vibrator by a thin film technique such as sputtering. ) Is formed (FIG. 3A).

【0030】そして、フォトエッチング技術によって、
半導体素子120の背面120内の所定領域(絶縁層1
33が形成されるべき領域)にマスクパターンを形成す
る(図3(b))。
Then, by the photo etching technique,
A predetermined region in the back surface 120 of the semiconductor element 120 (the insulating layer 1
A mask pattern is formed in a region where the layer 33 is to be formed (FIG. 3B).

【0031】その後、真空雰囲気、適当な制御雰囲気内
等において、圧電材料(PZT等の圧電セラミックス、
ZnO等)の圧電薄膜131を、各駆動電極133にそ
れぞれ成膜する(図3(c))。これらの圧電薄膜131の
成膜方法としては、例えば、電子ビーム蒸着法、活性化
反応性蒸着(ARE)法、スパッタ法、クラスタイオンビ
ーム(ICB)法、イオンビームスパッタ(IBS)法、化
学気相結晶成長(CVD)法、原子層エピタキシャル(A
LE)成長法、分子線エピタキシャル(MBE)成長法、
ガスソース(MBEまたはCBE)法、エレクトロンサイ
クロトロン共鳴(ECR)等を用いることができる。
Thereafter, in a vacuum atmosphere, an appropriate control atmosphere, or the like, a piezoelectric material (piezoelectric ceramics such as PZT,
A piezoelectric thin film 131 of ZnO or the like is formed on each drive electrode 133 (FIG. 3C). Examples of a method for forming these piezoelectric thin films 131 include an electron beam evaporation method, an activated reactive evaporation (ARE) method, a sputtering method, a cluster ion beam (ICB) method, an ion beam sputtering (IBS) method, and a chemical vapor deposition method. Phase crystal growth (CVD) method, atomic layer epitaxy (A
LE) growth method, molecular beam epitaxial (MBE) growth method,
A gas source (MBE or CBE) method, electron cyclotron resonance (ECR), or the like can be used.

【0032】その後、絶縁層133上に成長してしまっ
た圧電薄膜を除去してから、マスクパターン300を除
去する。そして、マスクパターン300が除去された領
域に、低粘度の絶縁性樹脂等を流し込み、これを硬化さ
せることによって、絶縁層133を形成する。ただし、
マスクパターン300がフォトレジスト等の絶縁材料で
形成されている場合には、マスクパターン300をその
まま絶縁層133として利用してもよい。
Then, after removing the piezoelectric thin film that has grown on the insulating layer 133, the mask pattern 300 is removed. Then, a low-viscosity insulating resin or the like is poured into the region from which the mask pattern 300 has been removed, and is cured to form the insulating layer 133. However,
When the mask pattern 300 is formed of an insulating material such as a photoresist, the mask pattern 300 may be used as the insulating layer 133 as it is.

【0033】そして、すべての圧電薄膜131にかぶさ
るグランド電極134を形成する(図3(d))。なお、こ
のグランド電極134は、例えば、スパッタ等の薄膜技
術によって成長させた導電性薄膜、導電性樹脂の塗布に
よって形成された導電性樹脂層、金属箔の接着によって
形成された金属層等であればよい。
Then, a ground electrode 134 covering all the piezoelectric thin films 131 is formed (FIG. 3D). The ground electrode 134 may be a conductive thin film grown by a thin film technique such as sputtering, a conductive resin layer formed by applying a conductive resin, a metal layer formed by bonding a metal foil, or the like. I just need.

【0034】その後、被検体との音響インピーダンスの
整合をとるため材料(例えば、金属粉とエポキシ樹脂と
の混合物等)をグランド電極134に接着等することに
よって、グランド電極134上に音響整合層135を形
成する(図3(e))。なお、被検体との音響インピーダン
スの整合をとるため材料を接着するとによって音響整合
層135を形成する場合に、その材料の接着のために導
電接着剤を用いるならば、その導電接着剤層をグラウン
ド電極として利用することにしてもよい。
Thereafter, a material (for example, a mixture of a metal powder and an epoxy resin) for matching the acoustic impedance with the test object is adhered to the ground electrode 134, so that the acoustic matching layer 135 is formed on the ground electrode 134. Is formed (FIG. 3E). In the case where the acoustic matching layer 135 is formed by adhering a material to match the acoustic impedance with the subject, if a conductive adhesive is used for bonding the material, the conductive adhesive layer is grounded. It may be used as an electrode.

【0035】このようにして、半導体素子120の背面
120a側の電気音響変換層130が完成したら、この
半導体素子120およびその他の回路等を回路実装基板
110に実装する。これにより、超音波探触子100が
完成する。
When the electroacoustic conversion layer 130 on the back surface 120a side of the semiconductor element 120 is completed in this way, the semiconductor element 120 and other circuits and the like are mounted on the circuit mounting board 110. Thus, the ultrasonic probe 100 is completed.

【0036】なお、本実施の形態では、1つの超音波探
触子100を製造しているが、複数の超音波探触子を製
造する場合等には、複数の半導体素子が形成されたウェ
ハを準備し、このウェハに形成された複数の半導体素子
に一工程で電気音響変換層130を形成するようにして
もよい。
In this embodiment, one ultrasonic probe 100 is manufactured. However, when a plurality of ultrasonic probes are manufactured, a wafer on which a plurality of semiconductor elements are formed is used. May be prepared, and the electroacoustic conversion layer 130 may be formed in a single step on a plurality of semiconductor elements formed on the wafer.

【0037】最後に、図4により、本実施の形態に係る
超音波探触子100の一利用例である超音波画像表示装
置について説明しておく。
Finally, with reference to FIG. 4, an ultrasonic image display device which is an example of the ultrasonic probe 100 according to the present embodiment will be described.

【0038】本超音波画像表示装置400は、モニタ4
01、超音波探触子100からのケーブル111aが接
続される信号処理システム402、等を備えている。
The present ultrasonic image display device 400 includes a monitor 4
01, a signal processing system 402 to which the cable 111a from the ultrasonic probe 100 is connected, and the like.

【0039】そして、信号処理システム402は、超音
波探触子100の各振動子を駆動するための電圧を発生
する電圧発生部(不図示)、超音波探触子100からの出
力をモニタ401上の輝度情報に変換する変換処理部、
超音波探触子100の切替スイッチ回路および本超音波
画像表示装置全体を制御する制御部等を有している。
The signal processing system 402 includes a voltage generator (not shown) for generating a voltage for driving each transducer of the ultrasonic probe 100, and monitors an output from the ultrasonic probe 100. A conversion processing unit for converting into the above luminance information,
It has a changeover switch circuit of the ultrasonic probe 100 and a control unit for controlling the entire ultrasonic image display device.

【0040】このような構成により、超音波探触子10
0からの超音波ビームの焦点深度がXY二軸方向に移動
されると、観察対象の3次元超音波像がモニタ401に
表示される。
With such a configuration, the ultrasonic probe 10
When the focal depth of the ultrasonic beam from 0 is moved in the XY biaxial directions, a three-dimensional ultrasonic image of the observation target is displayed on the monitor 401.

【0041】なお、以上においては、本発明を2Dアレ
イ探触子に適用した場合を例に挙げたが、本発明は、2
Dアレイ探触子以外の探触子、例えば、1Dアレイ探触
子等にも適用可能である。
In the above, the case where the present invention is applied to a 2D array probe has been described as an example.
The present invention is also applicable to a probe other than the D array probe, for example, a 1D array probe.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、微細な振動子の高密度
実装に最適な探触子構造を得ることができる。
According to the present invention, a probe structure optimal for high-density mounting of a fine vibrator can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は、本発明の実施の一形態に係る超音波探
触子の正面図であり、(b)は、そのA−A断面図であ
る。
FIG. 1A is a front view of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA.

【図2】本発明の実施の一形態に係る半導体素子の切替
スイッチ回路部の配線図である。
FIG. 2 is a wiring diagram of a changeover switch circuit section of the semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の一形態に係る、超音波探触子の
製造方法を説明するあめの図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の一形態に係る超音波画像表示装
置の概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic image display device according to an embodiment of the present invention.

【図5】従来の超音波画像表示装置の概略構成図であ
る。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional ultrasonic image display device.

【図6】従来の超音波探触子の構造を説明するための図
である。
FIG. 6 is a view for explaining the structure of a conventional ultrasonic probe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…超音波探触子 110…回路実装基板 111…コネクタ 111a…ケーブル 120…半導体素子 121…切替スイッチ回路 130…電気音響変換層 131…圧電薄膜 132…駆動電極 133…絶縁層 134…グランド電極 135…音響整合層 400…超音波画像表示装置本体 REFERENCE SIGNS LIST 100 ultrasonic probe 110 circuit board 111 connector 111 a cable 120 semiconductor element 121 switch circuit 130 electroacoustic conversion layer 131 piezoelectric thin film 132 drive electrode 133 insulating layer 134 ground electrode 135 ... Acoustic matching layer 400 ... Ultrasonic image display device main body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04R 3/00 330 H04R 3/00 330 31/00 330 31/00 330 (72)発明者 黒木 喬 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 佐野 秀造 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内 (72)発明者 大澤 孝也 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内 (72)発明者 石原 昌作 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Fターム(参考) 2G047 EA00 GA00 GB02 GB21 4C301 EE20 GB09 GB18 5C054 AA05 CA08 CB03 EA01 EA05 FD05 HA05 HA12 5D019 AA06 AA26 BB02 BB19 BB28 EE06 FF04 GG01 GG11 HH01 HH02 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H04R 3/00 330 H04R 3/00 330 31/00 330 31/00 330 (72) Inventor Takashi Kuroki Kanagawa 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama, Japan Inside Hitachi, Ltd.Production Technology Laboratory (72) Inventor Hidezo Sano 1-1-14 Uchikanda, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Hitachi Medical Corporation (72) Inventor Takaya Osawa Tokyo Hitachi Medical Co., Ltd. 1-11-1 Uchikanda, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Masasaku Ishihara 292 Yoshidacho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. GA00 GB02 GB21 4C301 EE20 GB09 GB18 5C054 AA05 CA08 CB03 EA01 EA05 FD05 HA05 HA12 5D019 AA06 AA26 BB02 BB19 BB28 EE06 FF04 GG01 GG11 HH01 HH02

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子へ
の印加電圧をオンオフする半導体素子とを備えた超音波
探触子であって、 前記各圧電素子として、前記半導体素子に成膜された複
数の圧電薄膜を有することを特徴とする超音波探触子。
An ultrasonic probe comprising: a plurality of piezoelectric elements; and a semiconductor element for turning on and off a voltage applied to the plurality of piezoelectric elements, wherein each of the piezoelectric elements is formed on the semiconductor element. An ultrasonic probe comprising a plurality of formed piezoelectric thin films.
【請求項2】複数の圧電素子への供給電圧を半導体素子
でオンオフさせる超音波探触子を製造する、超音波探触
子の製造方法であって、 前記各圧電素子として、前記半導体素子に複数の圧電薄
膜を成長させるステップを含むことを特徴とする、超音
波探触子の製造方法。
2. An ultrasonic probe manufacturing method for manufacturing an ultrasonic probe for turning on and off a supply voltage to a plurality of piezoelectric elements by a semiconductor element, wherein each of said piezoelectric elements is provided to said semiconductor element. A method for manufacturing an ultrasonic probe, comprising a step of growing a plurality of piezoelectric thin films.
【請求項3】超音波送受波器で検出されたエコー信号に
応じた映像をモニタに表示させる画像処理装置であっ
て、 前記超音波送受波器として、請求項1記載の超音波探触
子を備えることを特徴とする画像処理装置。
3. An ultrasonic probe according to claim 1, wherein said image processing apparatus displays an image corresponding to an echo signal detected by said ultrasonic transducer on a monitor. An image processing apparatus comprising:
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