JP2004056504A - Ultrasonic probe and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波探触子及びその製造方法に関し、特にリードアレイを内蔵するバッキングを備えた超音波探触子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の振動素子からなる例えば2Dアレイ振動子においては、各振動素子に対してリード(シグナルリード)を接続するために、リードアレイを内蔵したバッキングが用いられる(例えば、特許第3279375号参照)。ここで、バッキングの上面及び下面には、複数のリードに接続された複数の電極パッドが形成される。上面の各電極パッドが各圧電素子の電極面(下面)に接合される。これにより、各圧電素子に対して各リードが電気的に接続される。
【0003】
従来から、各圧電素子ごとにその前面側に整合層が設けられている。これは、圧電素子の音響インピーダンスと生体の音響インピーダンスの整合を図るためである。その一方、各圧電素子ごとにその背面側に背面中間層を設けることも提案されている。ここで、背面中間層は、その特性如何によって、背面側整合層あるいは背面側反射層として機能させることができるものと考えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の背面中間層を設けると、そのままでは、バッキング内に設けられた複数のリードを各圧電素子に対して電気的に接続することができなくなる。また、そのような背面中間層を設ける合理的な製造プロセスが求められる。
【0005】
本発明の目的は、背面中間層を設けた場合においても、各圧電素子に対してリードを確実に接続できるようにすることにある。
【0006】
本発明の他の目的は、複数の背面中間層及びリードアレイ内蔵のバッキングを有する超音波探触子の製法プロセスを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子の背面側に設けられ、前記複数の圧電素子から背面側へ放射される超音波を吸収するバッキングと、前記各圧電素子と前記バッキングとの間に設けられた複数の背面中間層と、前記バッキング及び前記複数の背面中間層を通過して前記複数の圧電素子に電気的に接続される複数のリードと、を含むことを特徴とする。
【0008】
上記構成によれば、バッキング及び複数の背面中間層を貫通して、複数のリードが設けられ、それらによって、各圧電素子に対してシグナルを供給でき、あるいは、グランドを接続できる。本発明は、1Dアレイ振動子、1.5Dアレイ振動子、2Dアレイ振動子(スパース型アレイ振動子を含む)などの各種のアレイ振動子に適用できる。
【0009】
望ましくは、前記各リードは、前記バッキング内に挿通された第1リード部分と、前記各背面中間層に挿通された第2リード部分と、で構成され、前記第1リード部分と前記第2リード部分は1本の導線からなる。この構成によれば、第1リード部分と第2リード部分とを接続する必要がなくなる。
【0010】
望ましくは、前記各圧電素子の音響インピーダンスをZ1とし、前記各背面中間層の音響インピーダンスをZ2とし、前記バッキングの音響インピーダンスをZ3とした場合に、
Z1>Z2>Z3 ・・・(1)
の関係が成り立ち、前記各背面中間層が背面側整合層として機能する。
【0011】
この構成によれば、背面中間層は、音響インピーダンスを整合させる整合層として機能し、つまり、バッキングにおける超音波の吸収作用をより高めることが可能となる。
【0012】
望ましくは、前記各圧電素子の音響インピーダンスをZ1とし、前記各背面中間層の音響インピーダンスをZ2とし、前記バッキングの音響インピーダンスをZ3とした場合に、
Z1>Z3>Z2 ・・・(2)
の関係が成り立ち、前記各背面中間層が背面側反射層として機能する。
【0013】
この構成によれば、背面中間層が音響インピーダンスの相違を積極的に利用した反射層として機能する。つまり、背面側へ放射させる超音波の一部を前方へ反射して、圧電素子から前方へ放射される超音波の音圧を高めることができる。いずれにしても、背面中間層を整合層又は反射層として機能させるために、その厚さを超音波の波長との関係で適切なものにするのが望ましい。
【0014】
望ましくは、前記各背面中間層は導電性部材で構成され、前記各背面中間層が前記各圧電素子の電極パッドとして兼用される。この構成によれば、各圧電素子ごとに電極パッドを別途設ける必要がないので、構造を簡易化でき、製造コストを低減できる。
【0015】
(2)また、本発明は、複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子の背面側に設けられ、前記複数の圧電素子から背面側へ放射される超音波を吸収するバッキングと、前記各圧電素子と前記バッキングとの間に設けられた電極パッドとして機能する複数の背面中間層と、前記複数の背面中間層に電気的に接続された複数のリードと、を含むことを特徴とする。
【0016】
上記構成において、各リードは、バッキング及び各背面中間層の両者を貫通してもよいし、バッキングだけを貫通して各背面中間層の下面に電気的に接続されてもよい。いずれにしても、各リードは各背面中間層に電気的に接続される。
【0017】
(3)また、本発明は、背面中間部材と基板との間に複数の導線を掛け渡す工程と、前記背面中間部材と前記基板との間にバッキングを設ける工程と、前記背面中間部材の上面側に圧電部材を設ける工程と、前記圧電部材及び前記背面中間部材をカッティングし、これにより、複数の圧電素子及び複数の背面中間層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【0018】
上記構成によれば、背面中間部材と基板に複数の導線を掛け渡した状態でバッキングが形成され、また、圧電部材と背面中間部材とが共にカッティングされる。各背面中間層は、望ましくは絶縁性を有する。
【0019】
望ましくは、前記バッキングを設ける工程と前記圧電部材を設ける工程との間で、前記背面中間部材の上面に電極部材を設ける工程を含み、前記カッティングにより、前記複数の圧電素子、複数の電極パッド及び前記複数の背面中間層が形成される。
【0020】
望ましくは、前記バッキングを設ける工程では、前記背面中間部材と前記基板との間に流動性あるバッキング材料が充填され、且つ、それが硬化され、その際に、前記背面中間部材と前記基板とが前記複数の導線の位置決め部材として機能する。この構成によれば、各導線の位置決めを簡便に行える。
【0021】
望ましくは、前記背面中間部材には複数の貫通孔があらかじめ形成され、前記各貫通孔に前記各導線が挿通される。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
図1には、本発明に係る超音波探触子の製造プロセスの要部がフローチャートとして示されている。以下に、各図を参照しながら、その製造プロセスについて説明すると共に、本実施形態に係る超音波探触子が有する超音波振動子の構造上の特徴についても説明することにする。
【0024】
本実施形態に係る超音波探触子は、超音波診断装置本体に対してケーブルを介して接続される。また、その使用時においては生体の体表面上に当接して用いられ、その状態において超音波の送受波がなされる。もちろん、本実施形態に係る超音波探触子は体腔内に挿入されるものであってもよい。
【0025】
図1に示されるS101の工程について説明する。図2において、背面中間部材10と基板12とが一定の間隔を隔てて位置決めされる。ここで、背面中間部材10は、各振動素子ごとに背面中間層を構成するための部材であり、その背面中間部材10は、図2に示す例において板状の部材として構成されている。背面中間部材10は、例えばエポキシ樹脂に無機粉末などを混入した材料によって構成することができる。またその背面中間部材10には、振動素子の二次元配列に対応して複数の貫通孔10Aが形成されている。貫通孔10Aは例えばレーザー加工や極細径ドリルなどを用いて形成することができる。背面中間部材10は、図2に示す例において、絶縁性をもった部材であるが、後述するようにそれが導電性の部材によって構成されてもよい。背面中間部材10の厚さは超音波の波長との関係において設定され、望ましくはその厚さは4分の1波長の奇数倍に設定される。
【0026】
上述した基板12は絶縁性をもった板状の部材として構成される。また、背面中間部材10に形成された複数の貫通孔10Aと同一の配列で、その基板12にも複数の貫通孔12Aが形成されている。もちろん、背面中間部材10に形成された複数の貫通孔10Aと異なる配列で、その基板12にも複数の貫通孔12Aが形成されていてもよい。基板12の背面側すなわち図において下面側には、それらの複数の貫通孔12Aに対応して複数の電極パッド14が設けられている。この電極パッド14は導電性部材により構成される。各電極パッド14の中央部分には貫通孔14Aが形成され、基板12に形成された各貫通孔12Aと電極パッド14に形成された貫通孔14Aは互いに連通している。
【0027】
図1に示すS101の工程では、図2に示したように、背面中間部材10及び基板12を一定間隔隔てて位置決めした状態において、それらの間に複数の導線18が掛け渡される。具体的には、背面中間部材10に形成された各貫通孔10Aに導線18の一方端側が刺し通され、また基板12の各貫通孔12A(及び貫通孔14A)に導線18の他方端側が刺し通される。
【0028】
そして、各電極パッド14の貫通孔14Aに対して例えば半田付けなどを行なった後、各導線18における電極パッド14から下方に引き出された部分を切断する。図2はその状態を表しており、符号16は半田付け部分を示している。もちろん、そのような導線18の引き出された部分の切断は後の工程において行われてもよい。
【0029】
図1のS102では、図2に示した背面中間部材10と基板12との間の空間20が図示されていない枠体によって取り囲まれ、その空間20内にバッキング材料が充填される。図2には背面中間部材10及び基板12を保持している位置決め部材について図示省略されている。
【0030】
なお、図2においては、発明の理解のため、貫通孔10A、貫通孔12A及び貫通孔14Aがそれぞれ大きく示されているが、実際にはそれらの貫通孔10A,12A,14Aの直径は導線18の直径よりも若干だけ大きいものとして設定される。それらの貫通孔10A,12A,14Aについては、後の図3及び図4などにおいて図示省略されている。
【0031】
ここで、バッキング材料について説明すると、本実施形態においては、そのバッキング材料として、例えば、エポキシ樹脂にタングステン粉末などを混入した材料を用いることができる。ここで、エポキシ樹脂にタングステン粉末などを混入する目的は、所望の音響インピーダンス及び所望の減衰率を得るためである。上記のS102では、充填されたバッキング材料に対する真空脱泡後、例えば80℃で5時間放置し、そのバッキング材料を硬化させる。そして、そのバッキング材料を所定の外形が得られるように加工する。
【0032】
図1のS103では、図3に示されるように、背面中間部材10の上面に電極部材24を形成する。この電極部材24は、図3に示す例において板状の部材として構成されているが、この段階において各振動素子ごとに電極部材24すなわち電極パッドを設けるようにしてもよい。電極部材24は、例えば無電解メッキ法、蒸着法、スパッタ法、導電性塗料の塗布などの手法を用いて形成することができる。
【0033】
図3に示されるように、電極部材24は、後にシグナルリードとして機能する導線18の上端に電気的に接続される。各導線18は、大別して、第1部分18Aと第2部分18Bとからなり、第1部分18Aはバッキング22内を挿通しており、第2部分18Bは背面中間部材10内を挿通している。それらの部分ごとに個別的に導線の埋設を行う場合に比べて、本実施形態においては、背面中間部材10及びバッキング22の両者に対して、導線を一括して設けることができるという利点がある。
【0034】
図1に示すS104の工程では、図3に示したブロック体の上面、すなわち電極部材24の上面に、板状の圧電部材(圧電板)が接着される。この場合においては、例えば導電性接着剤あるいは非導電性接着剤が用いられる。圧電部材は、後に示すように、シグナル電極として機能する下面電極層及びグランド電極として機能する上面電極層を有している。それらの電極層はたとえば蒸着法やスパッタ法など用いて膜状に形成することができる。
【0035】
次に図1のS105の工程では、圧電部材が接着された後の加工体に対してその上面側から、縦方向及び横方向に沿って、複数の分割溝がマトリクス状に形成される。
【0036】
上記の分割溝の形成により、背面中間部材10は、複数の背面中間層に分割され、また、図3に示した電極部材24も複数の電極パッドに分割される。さらに上述した圧電部材も複数の圧電素子に分割される。
【0037】
図1のS106では、複数の圧電素子の上面側にグランドリードが設けられる。このグランドリードは例えば平面的な形状をもった銅箔などによって構成される。そのグランドリードには各圧電素子に設けられた上面電極層が電気的に接続される。そして、その後に、そのグランドリードの上面側に板状の整合部材が接着される。そして、S107では、その整合部材に対して、縦方向及び横方向に沿って、マトリクス状に分割溝が形成され、これにより複数の振動素子に対応して複数の整合層が形成されることになる。
【0038】
図4には、S107の工程を実行した後の状態が示されている。上述したS105の工程では、例えばダイシング・ソーなどを利用して分割溝100が形成され、上述したS107の工程では、上記同様にダイシング・ソーなどを利用して分割溝102が形成される。各振動素子について見ると、バッキング22の上面側には背面中間層10Bが設けられ、その上面側には電極パッド24Aが形成されている。その電極パッド24Aの上面側には圧電素子26が設けられている。圧電素子26の下面電極層26Bは電極パッド24Aと電気的に接続されている。圧電素子26の上面側にはグランドリード28が設けられ、そのグランドリード28は圧電素子26の上面電極層24Aと電気的に接続されている。グランドリード28の上面側には整合層30が設けられている。
【0039】
すなわち、以上の各工程を実行することにより、例えば2Dアレイ振動子を構成することができる。上記の分割溝100は、各振動子素子間において互いに電気的かつ音響的に分離するための溝として機能し、その分離溝100内には必要に応じて電気的かつ音響的な隔絶性を有する部材を充填するようにしてもよい。これは分割溝102についても同様である。
【0040】
次に、各背面中間層10Bの機能について説明する。圧電素子26の音響インピーダンスをZ1とし、各背面中間層10Bの音響インピーダンスをZ2とし、バッキング22の音響インピーダンスをZ3とする。
【0041】
この場合において、各背面中間層10Bを背面側整合層として機能させる場合には、Z1>Z2>Z3の関係が満たされるように、各音響インピーダンスを設定する。
【0042】
一方、各背面中間層10Bを背面側反射層として機能させる場合には、Z1>Z3>Z2の関係が成り立つように、各部材の音響インピーダンスを設定する。
【0043】
各背面中間層10Bが背面側整合層として機能する場合には、バッキング22における不要超音波の吸収作用をより高めることができ、一方、各背面中間層10Bを背面側反射層として機能させる場合には、前方に放射される超音波の音圧をより高めることも可能となる。そのような作用をより生じさせるために、背面中間層10Bの厚さは超音波の波長の4分の1の奇数倍に設定するのが望ましい。
【0044】
図5には、他の実施形態の要部構成が示されている。この実施形態においては、背面中間層30として導電性の部材が用いられる。リード18はバッキング内に挿通された第1部分18Aと背面中間層30に挿通された第2部分18Bとから構成されている。背面中間層30が導電性の部材で構成されているために、図4などに示した電極パッド24Aを排除することができ、その分だけ構造を簡略化でき、製造プロセスを簡略化できるという利点がある。
【0045】
また、図6には、さらに他の実施形態が示されており、この図6に示す構成例では、図5に示す例と同様に導電性の背面中間層30が用いられているが、導線18の上端は背面中間層30の下面レベルまでしか到達しておらず、背面中間層30の全体を貫通していない。
【0046】
バッキング22が導電性の部材で構成される場合には、導線の外側に絶縁性の被覆層を設けるのが望ましい。
【0047】
なお、図2に示した貫通孔10Aには、背面中間部材10と同一の部材を充填硬化するようにしてもよいし、これと同様に、基板12における貫通孔12Aにも基板12と同様の部材を充填硬化するようにしてもよい。さらに、本実施形態においては、背面中間層が一層のみ設けられていたが、複数の背面中間層を積層する構成を採用するようにしてもよい。この場合においては、各層の音響インピーダンスを段階的に異ならせるようにしてもよい。そして、その場合においては各層の厚みを超音波の波長の波長の4分の1の奇数倍とするのが望ましい。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、背面中間層を設けた場合においても各圧電素子に対してリードを確実に接続できる。また、本発明によれば複数の背面中間層及びリードアレイ内蔵のバッキングを有する超音波探触子の製造プロセスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波探触子の製造プロセスを説明するためのフローである。
【図2】導線を挿通する工程を説明するための図である。
【図3】電極部材を形成する工程を説明するための図である。
【図4】最終的に形成された二次元アレイ振動子を示す図である。
【図5】他の実施の形態の構成を示す図である。
【図6】更に他の実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
10 背面中間部材、12 基板、14 電極パッド、18 導線、22 バッキング、24 電極部材、26 圧電素子、28 グランドリード、100,102 分割溝。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic probe and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an ultrasonic probe having a backing having a built-in lead array and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
For example, in a 2D array vibrator including a plurality of vibrating elements, a backing with a built-in lead array is used to connect leads (signal leads) to each vibrating element (for example, see Japanese Patent No. 3279375). Here, a plurality of electrode pads connected to a plurality of leads are formed on the upper surface and the lower surface of the backing. Each electrode pad on the upper surface is joined to the electrode surface (lower surface) of each piezoelectric element. Thus, each lead is electrically connected to each piezoelectric element.
[0003]
Conventionally, a matching layer is provided on the front side of each piezoelectric element. This is for matching the acoustic impedance of the piezoelectric element with the acoustic impedance of the living body. On the other hand, it has been proposed to provide a back intermediate layer on the back side for each piezoelectric element. Here, it is considered that the back intermediate layer can function as a back side matching layer or a back side reflecting layer depending on its characteristics.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the back intermediate layer is provided, it is impossible to electrically connect a plurality of leads provided in the backing to each piezoelectric element as it is. Also, a rational manufacturing process for providing such a back intermediate layer is required.
[0005]
An object of the present invention is to ensure that leads can be connected to each piezoelectric element even when a back intermediate layer is provided.
[0006]
It is another object of the present invention to provide a process for manufacturing an ultrasonic probe having a plurality of back intermediate layers and a backing with a built-in lead array.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of piezoelectric elements and a back side of the plurality of piezoelectric elements, which absorbs ultrasonic waves radiated from the plurality of piezoelectric elements to the back side. A backing, a plurality of back intermediate layers provided between the respective piezoelectric elements and the backing, and a plurality of back intermediate layers electrically connected to the plurality of piezoelectric elements through the backing and the plurality of back intermediate layers. And a lead.
[0008]
According to the above configuration, a plurality of leads are provided so as to penetrate the backing and the plurality of back intermediate layers, whereby a signal can be supplied to each piezoelectric element or a ground can be connected. The present invention can be applied to various array transducers such as a 1D array transducer, a 1.5D array transducer, and a 2D array transducer (including a sparse array transducer).
[0009]
Preferably, each of the leads includes a first lead portion inserted into the backing and a second lead portion inserted into each of the back intermediate layers, and the first lead portion and the second lead The part consists of one conductor. According to this configuration, there is no need to connect the first lead portion and the second lead portion.
[0010]
Preferably, when the acoustic impedance of each of the piezoelectric elements is Z1, the acoustic impedance of each of the back intermediate layers is Z2, and the acoustic impedance of the backing is Z3,
Z1>Z2> Z3 (1)
Holds, and each of the back intermediate layers functions as a back side matching layer.
[0011]
According to this configuration, the back intermediate layer functions as a matching layer for matching acoustic impedance, that is, it is possible to further enhance the ultrasonic wave absorbing action in the backing.
[0012]
Preferably, when the acoustic impedance of each of the piezoelectric elements is Z1, the acoustic impedance of each of the back intermediate layers is Z2, and the acoustic impedance of the backing is Z3,
Z1>Z3> Z2 (2)
Holds, and each of the rear intermediate layers functions as a rear reflective layer.
[0013]
According to this configuration, the back intermediate layer functions as a reflective layer that actively utilizes the difference in acoustic impedance. That is, a part of the ultrasonic wave radiated to the back side is reflected forward, and the sound pressure of the ultrasonic wave radiated forward from the piezoelectric element can be increased. In any case, in order for the back intermediate layer to function as a matching layer or a reflecting layer, it is desirable to make the thickness appropriate in relation to the wavelength of the ultrasonic wave.
[0014]
Preferably, each of the rear intermediate layers is formed of a conductive member, and each of the rear intermediate layers is also used as an electrode pad of each of the piezoelectric elements. According to this configuration, it is not necessary to separately provide an electrode pad for each piezoelectric element, so that the structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
[0015]
(2) Further, the present invention provides a plurality of piezoelectric elements, a backing provided on the back side of the plurality of piezoelectric elements and absorbing ultrasonic waves radiated from the plurality of piezoelectric elements to the back side, The semiconductor device is characterized by including a plurality of back intermediate layers functioning as electrode pads provided between the element and the backing, and a plurality of leads electrically connected to the plurality of back intermediate layers.
[0016]
In the above configuration, each lead may penetrate both the backing and each rear intermediate layer, or may penetrate only the backing and be electrically connected to the lower surface of each rear intermediate layer. In any case, each lead is electrically connected to each back intermediate layer.
[0017]
(3) The present invention also provides a step of bridging a plurality of conductors between the rear intermediate member and the substrate, a step of providing a backing between the rear intermediate member and the substrate, and an upper surface of the rear intermediate member. A step of providing a piezoelectric member on the side, and a step of cutting the piezoelectric member and the rear intermediate member to thereby form a plurality of piezoelectric elements and a plurality of rear intermediate layers.
[0018]
According to the above configuration, the backing is formed in a state where a plurality of conductive wires are bridged between the rear intermediate member and the substrate, and the piezoelectric member and the rear intermediate member are cut together. Each back intermediate layer desirably has insulating properties.
[0019]
Desirably, between the step of providing the backing and the step of providing the piezoelectric member, the method includes a step of providing an electrode member on the upper surface of the rear intermediate member, and the cutting allows the plurality of piezoelectric elements, the plurality of electrode pads and The plurality of back intermediate layers are formed.
[0020]
Preferably, in the step of providing the backing, a liquid backing material is filled between the back intermediate member and the substrate, and is cured, and at this time, the back intermediate member and the substrate are separated from each other. It functions as a positioning member for the plurality of conductors. According to this configuration, the positioning of each conductor can be easily performed.
[0021]
Preferably, a plurality of through-holes are formed in the rear intermediate member in advance, and each of the conductive wires is inserted into each of the through-holes.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a flowchart showing a main part of a manufacturing process of an ultrasonic probe according to the present invention. Hereinafter, the manufacturing process will be described with reference to the drawings, and the structural characteristics of the ultrasonic transducer included in the ultrasonic probe according to the present embodiment will also be described.
[0024]
The ultrasonic probe according to the present embodiment is connected to an ultrasonic diagnostic apparatus main body via a cable. In addition, during use, it is used in contact with the body surface of a living body, and in that state, ultrasonic waves are transmitted and received. Of course, the ultrasonic probe according to the present embodiment may be inserted into a body cavity.
[0025]
The step of S101 shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 2, the rear
[0026]
The above-described
[0027]
In the step of S101 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, in a state where the back
[0028]
Then, after performing, for example, soldering or the like to the through
[0029]
In S102 of FIG. 1, the
[0030]
In FIG. 2, the through-
[0031]
Here, the backing material will be described. In the present embodiment, for example, a material in which an epoxy resin is mixed with tungsten powder or the like can be used as the backing material. Here, the purpose of mixing tungsten powder or the like into the epoxy resin is to obtain a desired acoustic impedance and a desired attenuation rate. In the above-mentioned S102, after the filled backing material is vacuum-degassed, the backing material is cured, for example, at 80 ° C. for 5 hours. Then, the backing material is processed so as to obtain a predetermined outer shape.
[0032]
In S103 of FIG. 1, the electrode member 24 is formed on the upper surface of the rear
[0033]
As shown in FIG. 3, the electrode member 24 is electrically connected to the upper end of the
[0034]
In the step of S104 shown in FIG. 1, a plate-shaped piezoelectric member (piezoelectric plate) is adhered to the upper surface of the block body shown in FIG. In this case, for example, a conductive adhesive or a non-conductive adhesive is used. The piezoelectric member has a lower electrode layer functioning as a signal electrode and an upper electrode layer functioning as a ground electrode, as described later. These electrode layers can be formed in a film shape using, for example, an evaporation method or a sputtering method.
[0035]
Next, in the step of S105 in FIG. 1, a plurality of divided grooves are formed in a matrix along the vertical and horizontal directions from the upper surface side of the workpiece after the piezoelectric member is bonded.
[0036]
Due to the formation of the division grooves, the back
[0037]
In S106 of FIG. 1, ground leads are provided on the upper surface side of the plurality of piezoelectric elements. This ground lead is made of, for example, a copper foil having a planar shape. An upper electrode layer provided on each piezoelectric element is electrically connected to the ground lead. Thereafter, a plate-shaped alignment member is bonded to the upper surface side of the ground lead. Then, in S107, a division groove is formed in the alignment member in a matrix along the vertical and horizontal directions, whereby a plurality of matching layers are formed corresponding to the plurality of vibration elements. Become.
[0038]
FIG. 4 shows a state after the process of S107 is performed. In the above-described step S105, the dividing
[0039]
That is, by performing each of the above-described steps, for example, a 2D array vibrator can be configured. The above-mentioned
[0040]
Next, the function of each back intermediate layer 10B will be described. The acoustic impedance of the
[0041]
In this case, when each back intermediate layer 10B functions as a back side matching layer, each acoustic impedance is set so that the relationship of Z1>Z2> Z3 is satisfied.
[0042]
On the other hand, when each rear intermediate layer 10B functions as a rear reflective layer, the acoustic impedance of each member is set so that the relationship of Z1>Z3> Z2 is satisfied.
[0043]
When each back intermediate layer 10B functions as a back side matching layer, the function of absorbing unnecessary ultrasonic waves in the
[0044]
FIG. 5 shows a main configuration of another embodiment. In this embodiment, a conductive member is used as the rear
[0045]
FIG. 6 shows still another embodiment. In the configuration example shown in FIG. 6, a conductive back
[0046]
When the
[0047]
In addition, the same member as the back surface
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a lead can be reliably connected to each piezoelectric element even when a back intermediate layer is provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a process for manufacturing an ultrasonic probe having a plurality of back intermediate layers and a backing with a built-in lead array.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a manufacturing process of an ultrasonic probe according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a step of inserting a conducting wire.
FIG. 3 is a view for explaining a step of forming an electrode member.
FIG. 4 is a diagram showing a finally formed two-dimensional array transducer.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of another embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of still another embodiment.
[Explanation of symbols]
Claims (10)
前記複数の圧電素子の背面側に設けられ、前記複数の圧電素子から背面側へ放射される超音波を吸収するバッキングと、
前記各圧電素子と前記バッキングとの間に設けられた複数の背面中間層と、
前記バッキング及び前記複数の背面中間層を通過して前記複数の圧電素子に電気的に接続された複数のリードと、
を含むことを特徴とする超音波探触子。A plurality of piezoelectric elements,
A backing provided on the back side of the plurality of piezoelectric elements and absorbing ultrasonic waves emitted from the plurality of piezoelectric elements to the back side,
A plurality of back intermediate layers provided between each of the piezoelectric elements and the backing,
A plurality of leads electrically connected to the plurality of piezoelectric elements through the backing and the plurality of back intermediate layers,
An ultrasonic probe comprising:
前記各リードは、
前記バッキング内に挿通された第1リード部分と、
前記各背面中間層に挿通された第2リード部分と、
で構成され、
前記第1リード部分と前記第2リード部分は1本の導線からなることを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 1,
Each of the leads is
A first lead portion inserted into the backing;
A second lead portion inserted through each of the rear intermediate layers;
Consists of
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the first lead portion and the second lead portion are formed of one conductive wire.
前記各圧電素子の音響インピーダンスをZ1とし、前記各背面中間層の音響インピーダンスをZ2とし、前記バッキングの音響インピーダンスをZ3とした場合に、Z1>Z2>Z3の関係が成り立ち、
前記各背面中間層が背面側整合層として機能することを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 1,
When the acoustic impedance of each piezoelectric element is Z1, the acoustic impedance of each back intermediate layer is Z2, and the acoustic impedance of the backing is Z3, the relationship of Z1>Z2> Z3 holds,
An ultrasonic probe, wherein each of the back intermediate layers functions as a back side matching layer.
前記各圧電素子の音響インピーダンスをZ1とし、前記各背面中間層の音響インピーダンスをZ2とし、前記バッキングの音響インピーダンスをZ3とした場合に、Z1>Z3>Z2の関係が成り立ち、
前記各背面中間層が背面側反射層として機能することを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 1,
When the acoustic impedance of each piezoelectric element is Z1, the acoustic impedance of each back intermediate layer is Z2, and the acoustic impedance of the backing is Z3, the relationship of Z1>Z3> Z2 holds,
An ultrasonic probe, wherein each of the back intermediate layers functions as a back reflection layer.
前記各背面中間層は導電性部材で構成され、
前記各背面中間層が前記各圧電素子の電極パッドとして兼用されたことを特徴とする超音波探触子。The ultrasonic probe according to claim 1,
Each of the back intermediate layers is formed of a conductive member,
An ultrasonic probe, wherein each of the back intermediate layers is also used as an electrode pad of each of the piezoelectric elements.
前記複数の圧電素子の背面側に設けられ、前記複数の圧電素子から背面側へ放射される超音波を吸収するバッキングと、
前記各圧電素子と前記バッキングとの間に設けられた電極パッドとして機能する複数の背面中間層と、
前記複数の背面中間層に電気的に接続された複数のリードと、
を含むことを特徴とする超音波探触子。A plurality of piezoelectric elements,
A backing provided on the back side of the plurality of piezoelectric elements and absorbing ultrasonic waves emitted from the plurality of piezoelectric elements to the back side,
A plurality of back intermediate layers functioning as electrode pads provided between each of the piezoelectric elements and the backing,
A plurality of leads electrically connected to the plurality of back intermediate layers,
An ultrasonic probe comprising:
前記背面中間部材と前記基板との間にバッキングを設ける工程と、
前記背面中間部材の上面側に圧電部材を設ける工程と、
前記圧電部材及び前記背面中間部材をカッティングし、これにより、複数の圧電素子及び複数の背面中間層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする超音波探触子の製造方法。A step of bridging a plurality of conductive wires between the back intermediate member and the board,
Providing a backing between the back intermediate member and the substrate;
Providing a piezoelectric member on the upper surface side of the rear intermediate member;
Cutting the piezoelectric member and the rear intermediate member, thereby forming a plurality of piezoelectric elements and a plurality of rear intermediate layers,
A method for manufacturing an ultrasonic probe, comprising:
前記バッキングを設ける工程と前記圧電部材を設ける工程との間で、前記背面中間層の上面に電極部材を設ける工程を含み、
前記カッティングにより、前記複数の圧電素子、複数の電極パッド及び前記複数の背面中間層が形成されることを特徴とする超音波探触子の製造方法。The manufacturing method according to claim 7,
Between the step of providing the backing and the step of providing the piezoelectric member, including the step of providing an electrode member on the upper surface of the back intermediate layer,
The method for manufacturing an ultrasonic probe, wherein the plurality of piezoelectric elements, the plurality of electrode pads, and the plurality of back intermediate layers are formed by the cutting.
前記バッキングを設ける工程では、前記背面中間部材と前記基板との間に流動性あるバッキング材料が充填され、且つ、それが硬化され、
その際に、前記背面中間部材と前記基板とが前記複数の導線の位置決め部材として機能することを特徴とする超音波探触子の製造方法。The manufacturing method according to claim 8,
In the step of providing the backing, a liquid backing material is filled between the back intermediate member and the substrate, and is cured,
At this time, the method for manufacturing an ultrasonic probe, wherein the back intermediate member and the substrate function as positioning members for the plurality of conductive wires.
前記背面中間部材には複数の貫通孔があらかじめ形成され、
前記各貫通孔に前記各導線が挿通されることを特徴とする超音波探触子の製造方法。The manufacturing method according to claim 9,
A plurality of through holes are previously formed in the back intermediate member,
The method of manufacturing an ultrasonic probe, wherein each of the conductive wires is inserted into each of the through holes.
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