JP2006140557A - Ultrasonic probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば超音波を用いて映像化を行なう医療用等の超音波映像装置に用いられる、超音波プローブに関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe used in, for example, a medical ultrasonic imaging apparatus that performs imaging using ultrasonic waves.
マトリクス状に配置された板状の超音波振動子を有する超音波プローブについては、特開2003−149213号公報にその開示がある。板状の超音波振動子は、発生する超音波の周波数を高くすることが可能であり、十分な高解像度化が達成できる利点がある。
このような超音波プローブは、一般に構造が複雑である。そのため超音波プローブを製造・組み立てることは、通常容易ではない。そこで本発明が解決しようとする課題は、製造・組立て容易な超音波プローブを提供することである。 Such an ultrasonic probe generally has a complicated structure. Therefore, it is usually not easy to manufacture and assemble an ultrasonic probe. Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe that is easy to manufacture and assemble.
上記課題を解決するため、本発明の超音波プローブは、マトリクス状に配置された複数の板状の超音波振動子6を有し、当該超音波振動子6各々が板状又は箔状の端子3の厚み方向に積層状態で電気接続且つ固定され、更に当該複数の超音波振動子6がバッキングブロック材1平滑面へ積層固定される超音波プローブであって、前記端子3が絶縁性シート10に固定され、各々の端子3から入出力される電気信号経路11が、当該絶縁性シート10面に沿って形成若しくは配置されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the ultrasonic probe of the present invention has a plurality of plate-like
上記「端子3」は、振動子6の特性情報を超音波プローブ制御機器に出力し、また当該機器から振動子6に超音波発生のための電圧を印加(入力)する部材である。また上記「バッキングブロック材1」は、振動子6に伝播された振動の反射を抑えるダンパーとしての機能を有する。かかる役割を全うするに適したバッキングブロック材1の材質としては、硬質ゴムやエポキシ樹脂を挙げることができる。また上記「絶縁性シート10」には、ガラス繊維混入エポキシ樹脂板やポリイミド系樹脂膜等が好適である。
The “
上記本発明の超音波プローブは、超音波振動子6及び端子3共に板状等であり、製造工程は、それらを厚み方向に、且つバッキングブロック材1平滑面上に一方向に積層する作業となる。当該板状部材等をその厚み方向且つ一方向に積層する作業は、他の形態の作業、例えば棒状部材を穴に挿入する作業や、部材を配置・配列する方向が異なる作業や、柱状部材を長さ方向に積層する作業等に比べて非常に容易である。また、例えばバッキングブロック材1に端子3を挿入するための貫通孔を形成するための高度な加工技術を要しないこと等も、超音波プローブの製造を容易にしている。
In the ultrasonic probe of the present invention, both the
また上記「各々の端子3から入出力される電気信号の経路が、当該絶縁性シート10面に沿って形成若しくは配置されていること」により、超音波プローブの端子3から、超音波プローブが接続される機器までの電気信号経路11を形成する作業(超音波プローブの製造過程の一部)を容易化する。その第1の理由は、端子3形成と同時に前記電気信号経路11の形成が可能な場合があるからである。また第2の理由は、通常、面に沿って形成若しくは配置させる手段には、スクリーン印刷やスパッタリング等の膜形成技術やエッチング、電気線の配置等の簡易な技術等を採用することができるためである。
In addition, the ultrasonic probe is connected from the
以上より、本発明は製造・組立て容易な超音波プローブを提供するものであり、本発明が解決しようとする課題を解決していることがわかる。 From the above, it can be seen that the present invention provides an ultrasonic probe that is easy to manufacture and assemble, and solves the problems to be solved by the present invention.
上記面に沿って形成若しくは配置させる手段が、膜形成技術やエッチング技術であることが好ましい。その理由は、多数且つマトリクス状に密集して配置された端子3から個別に超音波プローブが接続される機器までの電気信号経路11を確保するには、緻密なパターン形成可能な技術が、課題解決の観点から好適だからである。またそのような緻密なパターン形成を簡易にできる技術が好適だからである。膜形成技術やエッチング技術は、これらの好適な利点を有している。膜形成技術は、例えばスクリーン印刷やスパッタリング等の技術である。また前記エッチング技術は、例えば印刷回路板製造技術等であり、いわゆるサブストラクト法、アディティブ法による技術等が含まれる。
The means for forming or arranging along the surface is preferably a film forming technique or an etching technique. The reason is that, in order to secure the electric signal path 11 from the
上記本発明の超音波プローブ及びそれを基本とした好ましい構成の超音波プローブにおいて、絶縁性シート10の一方の面に端子3が形成され、他方の面に電気信号経路11が形成されることが好ましい。絶縁性シート10の同一面が端子3及び電気信号経路11で、その面積が占められることによる、電気信号経路11の配線パターンが受ける制限(配置位置、太さ等)を軽減・除去して、設計の自由度を確保するためである。
In the ultrasonic probe according to the present invention and the ultrasonic probe having a preferable configuration based on the ultrasonic probe, the
図1(d)は、本発明の超音波プローブにおけるバッキングブロック材1、超音波振動子6、端子3、絶縁性シート10及び電気信号経路11の配置状態の一例を示す縦断面図である。同図における絶縁性シート10の一方の面には端子3が形成されており、絶縁性シート10の穴(ヴァイアホール)を経由して他方の面の電気信号経路11へと電気接続されている。このような電気接続を実現するためには、例えばいわゆる両面配線基板製造技術、ビルドアップ基板製造技術、多層配線板製造技術等を適用する。ここで絶縁性シート10の一方の面から他方の面への電気接続手段は、前記ヴァイアホール形成に限られず、絶縁性シート10の端面に導体形成する手段等を採用できることは言うまでもない。
FIG. 1D is a longitudinal sectional view showing an example of an arrangement state of the
上記図1(d)に示すような、絶縁性シート10の一方の面に端子3が形成され、他方の面に電気信号経路11が形成される構成を採用せず、絶縁性シート10の一方の面に端子3及び電気信号経路11等が形成される構成を採用することも出来る。この構成の有利な点は、上記ヴァイアホール等の形成工程を省略できる点である。但し、絶縁性シート10の一方の面に端子3及び電気信号経路11が形成されることで、絶縁性シート10の一方の面を端子3分の面積が占めるため、電気信号経路11に更なる緻密なパターン形成が要求されると考えられること、また端子3上に超音波振動子6との電気接続のために配置される導電性物質が、かかる緻密なパターン上に存在して短絡を引き起こすおそれがあること等の不利な点もある。前記短絡を引き起こすのを抑制するためには、例えば端子3の厚みを電気信号経路11高さよりも大きくする。
As shown in FIG. 1D, the structure in which the
上記本発明の超音波プローブ及びそれを基本とした好ましい構成の超音波プローブにおいて、複数の超音波振動子6と端子3との電気接続且つ固定が一括してなされており、当該電気接続且つ固定が導電性粒子と絶縁性接着剤との混合物からなる異方性導電物質5により実現されていることが好ましい。製造工程の一括化による、製造の容易化を更に図ることができるためである。
In the ultrasonic probe of the present invention and the ultrasonic probe having a preferable configuration based on the ultrasonic probe, the plurality of
上記導電性粒子は、端子3と板状の超音波振動子6との間を電気接続するが、マトリクス状に隣接する超音波振動子6間、及び/又は端子3間を電気接続しない。即ち、各素子間を接続しない。この理由は、端子3と板状の超音波振動子6との距離が、通常前記導電性粒子径以下程度の極めて短距離であるのに対し、マトリクス状に隣接する超音波振動子6間、及び/又は端子3間の距離は、導電性粒子と絶縁性接着剤との混合物からなる異方性導電物質5では導通できない程度の長距離だからである。
The conductive particles electrically connect the
上記異方性導電物質5は、例えばエポキシ系の絶縁性接着剤に導電性粒子としてのSn−Ag−Cu系合金を5乃至50重量%混入したもの等である。他の導電性粒子としては、Ni単体、銅等の導電材料を表面にメッキしたポリマー等が挙げられる。また粒子形状はボール状やフレーク状とすることができる。また粒子径は略一定であることが好ましい。その理由は、マトリクス状に振動子6及び端子3の一端が配置されている場合には、例えば一部の振動子6と端子3の一端の間に過剰に大きな粒径の導電性粒子が存在すると、隣接する他の振動子6と端子3の一端の間に小さな粒径の導電性粒子が存在しても、そこでは両者間の電気接続が確保できない場合があると考えられるためである。また導電性粒子の混入比は、端子3の面積が大きければ小さくて足り、当該面積が小さければ大きくすることが好ましい。その理由は、当該面積が小さければ、全ての端子に前記導電性粒子が接触する確率を大きくすることで確実に端子3と振動子6との電気接続を実現するためである。
The anisotropic
上記本発明の超音波プローブ及びそれを基本とした好ましい構成の超音波プローブにおいて、複数の超音波振動子6と端子3との電気接続が個別になされており、当該電気接続が導電性接着剤により実現されていることとすることが好ましい。上記異方性導電物質5の使用が困難な程まで端子3面積が小さい場合等には非常に有利な構成だからである。当該導電性接着剤は、例えばスクリーン印刷法により配置することにより、作業効率を良好にすることができる。
In the ultrasonic probe of the present invention and the ultrasonic probe having a preferable configuration based on the ultrasonic probe, the plurality of
図2は、絶縁性シート10、端子3及び電気信号経路11の配置状態の概要の一例を示す平面図である。(a)は、電気信号経路11が配されている側の面、(b)は、端子3が配置されている側の面である。(a)(b)におけるAとA’、BとB’、CとC’、DとD’の位置は一致している。外観上端子3と同一視し得る、絶縁性シート10の幅方向両端にある端子は、GND4である。絶縁性シート10の途中で電気信号経路11が途絶え、中間端子群12が形成されている。かかる中間端子12は、図示しないコネクタ14により絶縁性シート10長さ方向端部の外部端子群13へ電気接続される。
FIG. 2 is a plan view showing an example of the outline of the arrangement state of the insulating
上記本発明の超音波プローブ及びそれを基本とした好ましい構成の超音波プローブにおいて、図2に示すように、絶縁性シート10面に形成されたマトリクス状の端子3存在領域から、2以上の方向に電気信号経路11存在領域が伸びていることが好ましい。端子3が多数存在する場合等に、個々の端子3から独立して導出される電気信号経路11存在領域を大きく確保して、配線の緻密化の軽減を図ることができる利点があるためである。図2では、マトリクス状の端子3存在領域から、180°の2方向に電気信号経路11存在領域が伸びている構成を示している。しかし電気信号経路11存在領域が伸びる方向は3以上あっても良いことは言うまでもなく、またそれら相互の角度は任意である。
In the ultrasonic probe of the present invention and the ultrasonic probe having a preferable configuration based on the ultrasonic probe of the present invention, as shown in FIG. 2, two or more directions from the region where the matrix-
本発明により、製造・組立て容易な超音波プローブを提供することができた。 According to the present invention, an ultrasonic probe that is easy to manufacture and assemble can be provided.
図面を参照しながら、本発明の超音波プローブの実施形態の一例を説明する。
図1は、本発明の超音波プローブを製造する過程の一例を順を追って示す図である。まず、少なくとも底面が平滑な、硬質ゴムからなるバッキングブロック材1を用意する(図1(a))。そして当該バッキングブロック材1底面に、絶縁性シート10を固定する。当該絶縁性シート10は、厚みが50乃至300μmであり、一方の面に銅箔の端子3がいわゆるサブストラクト法により形成され、他方の面に同様に銅箔の電気信号経路11が形成されており、当該他方の面と前記バッキングブロック材1底面とが対向するようにし、図示しない絶縁性接着剤にて固定される(図1(b))。前記端子3と前記電気信号経路11との電気接続には、図1(b)に示すように前記絶縁性シート10に穴を設け、その穴の内壁面に無電解メッキ法により銅を被着させることで実現した。
An example of an embodiment of an ultrasonic probe of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a process of manufacturing the ultrasonic probe of the present invention in order. First, a
次に、エポキシ系の絶縁性接着剤に導電性粒子としてのSn−Ag−Cu系合金を5乃至50重量%混入した異方性導電物質5を、マトリクス状に配列された端子3全てを一括に覆うように塗布する(図1(c))。当該エポキシ系の絶縁性接着剤が硬化しない段階で板状の超音波振動子6を端子3に対向させ、当該接着剤の硬化により固定する(図1(d))。かかる固定により、対向する板状超音波振動子6と端子3との電気接続が、前記異方性導電物質5により実現された。しかし、前記異方性導電物質5によっても、隣接する端子3同士の電気接続はされなかった。ここで、板状超音波振動子6を固定させる作業は、固定される側の形状が、板状超音波振動子6同様に平滑なバッキングブロック材1底面及び箔状の端子3であったため、これらの平滑面を合わせて1方向に積層する作業であり、組立てが極めて容易だった。
Next, the anisotropic
上記板状超音波振動子6は、厚みが0.1mm〜0.3mmのPbZrTiO3(PZT)からなるセラミック圧電体である。1枚の大型の板状超音波振動子6に格子状の切れ目8をダイシング等で形成し、マトリクス状に配置された端子3と個々の超音波振動子6(肉厚部)とが対向するようにした(図1(d))。前記切れ目8は、マトリクス状に区画された各々の振動子6が、各々独立した素子の構成部材として機能させるためのものである。
The plate-like
次に、音響整合層9を振動子6の切れ目8存在面とは反対側の面に固定する(図1(e))。音響整合層9は、厚み25μm〜200μmのポリイミドフィルムやセラミック粉末を含有するエポキシ樹脂を好適に使用することができる。本実施の形態では、ポリイミドフィルムをエポキシ系接着剤にて超音波振動子6に貼付する工程を経た。音響整合層9は、端子3の振動面と空気間の音響インピーダンスの差を軽減し、効率よく超音波を送受信するための役割を担う。以上の過程を経ることで本発明の超音波プローブの製造法が完了し、本発明の超音波プローブを得ることができる。外観の概要を図3に示す。
Next, the acoustic matching layer 9 is fixed to the surface of the
本発明は、例えば超音波を用いて映像化を行なう医療用等の超音波映像装置及びその関連産業における利用可能性がある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in, for example, medical ultrasonic imaging apparatuses that perform imaging using ultrasonic waves and related industries.
1. バッキングブロック材
3.端子
4.GND
5. 異方性導電物質
6. 超音波振動子
8.切れ目
9.音響整合層
10.絶縁性シート
11.電気信号経路
12.中間端子群
13.外部端子群
14.コネクタ
1. 2. Backing
5. 5. Anisotropic conductive material
Claims (6)
前記端子が絶縁性シートに固定され、各々の端子から入出力される電気信号の経路が、当該絶縁性シート面に沿って形成若しくは配置されていることを特徴とする超音波プローブ。 A plurality of plate-like ultrasonic transducers arranged in a matrix, each of the ultrasonic transducers being electrically connected and fixed in the thickness direction of the plate-like or foil-like terminals in a laminated state; An ultrasonic probe in which an ultrasonic transducer is laminated and fixed to a smooth surface of a backing block material,
An ultrasonic probe, wherein the terminal is fixed to an insulating sheet, and a path of an electric signal input / output from each terminal is formed or arranged along the surface of the insulating sheet.
Priority Applications (1)
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JP2004326038A JP2006140557A (en) | 2004-11-10 | 2004-11-10 | Ultrasonic probe |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
WO2007135975A1 (en) | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Mitsubishi Chemical Corporation | Nitrogen-containing alloy and method for producing phosphor by using the same |
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2004
- 2004-11-10 JP JP2004326038A patent/JP2006140557A/en active Pending
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