JP2009177342A - Ultrasonic probe, ultrasonic diagnosis device, and method of manufacturing ultrasonic probe - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simply and reliably making an upper surface conductive with a lower surface of each element of an acoustic matching layer. <P>SOLUTION: The ultrasonic probe includes: a plurality of piezoelectric bodies 21 arranged in two dimensional shape; a plurality of upper side electrodes 24 formed on the plurality of piezoelectric bodies 21; a plurality of non-conductive bodies 32 which are arranged on the plurality of the upper side electrodes 24, and respectively have wall faces formed by shaving both sides which are nearly parallel to the upper side electrodes 24 for at least one of four edge parts which are contained in a square pole, and perpendicular to the upper side electrodes 24; and a plurality of first conductive thin films 33 respectively formed on a plurality of wall faces. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、2次元アレイ構造を有する超音波探触子、超音波診断装置、及び超音波探触子の製造方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe having a two-dimensional array structure, an ultrasonic diagnostic apparatus, and a method for manufacturing an ultrasonic probe.

一次元アレイ超音波探触子において圧電振動子は、一列に配列された複数の圧電素子を有する。一般的に、圧電振動子の上下両面の電極は、圧電振動子の端部から引き出される。上面電極の引き出しには、様々な工夫がなされている。例えば、圧電振動子の側面をメッキすることにより、上下面を導通させ、FPC(フレキシブルプリント板)により下面から電気的に引き出す技術がある。FPCにより引き出された信号は、プローブケーブルを介して、送受信回路に送信される。   In the one-dimensional array ultrasonic probe, the piezoelectric vibrator has a plurality of piezoelectric elements arranged in a line. In general, the electrodes on the upper and lower surfaces of the piezoelectric vibrator are drawn from the ends of the piezoelectric vibrator. Various ideas have been made for drawing out the upper surface electrode. For example, there is a technique in which the upper and lower surfaces are made conductive by plating the side surfaces of a piezoelectric vibrator and electrically drawn from the lower surface by an FPC (flexible printed board). The signal extracted by the FPC is transmitted to the transmission / reception circuit via the probe cable.

一般的にFPCのベース材料として用いられるポリイミドの音響インピーダンスは、3MRayl程度である。また、圧電振動子の音響インピーダンスは、30MRayl以上である。そのため、FPCを圧電振動子に直接接合させると音響的ミスマッチが発生する。この音響的ミスマッチを緩和するために、3MRaylと30MRaylとの間の音響インピーダンスを有する音響整合層を介して、その上面にFPCを配置して上面電極を電気的に引き出す方法がある。   In general, the acoustic impedance of polyimide used as a base material for FPC is about 3 MRayl. The acoustic impedance of the piezoelectric vibrator is 30 MRayl or more. Therefore, an acoustic mismatch occurs when the FPC is directly joined to the piezoelectric vibrator. In order to alleviate this acoustic mismatch, there is a method in which an FPC is disposed on the upper surface of an acoustic matching layer having an acoustic impedance between 3 MRayl and 30 MRayl to electrically draw out the upper electrode.

圧電振動子に3層の音響整合層を付加する仕様の場合における、第1層目の音響整合層に好適な音響インピーダンスは、9〜15MRayl程度である。このような音響インピーダンスを有する材料は、マシナブルセラミックスとして知られる雲母を主成分としたセラミックである。マシナブルセラミックスは非導電性を有する。この非導電性材料を用いた第1層目の音響整合層を全周にわたってメッキ処理し、音響整合層上面に圧電体の上面電極を電気的に引き出す方法がとられる。   In the case of a specification in which three acoustic matching layers are added to the piezoelectric vibrator, an acoustic impedance suitable for the first acoustic matching layer is about 9 to 15 MRayl. The material having such acoustic impedance is a ceramic mainly composed of mica known as machinable ceramics. Machinable ceramics are non-conductive. A method is adopted in which the first acoustic matching layer using the non-conductive material is plated over the entire circumference, and the upper surface electrode of the piezoelectric body is electrically drawn out on the upper surface of the acoustic matching layer.

ところで、3層仕様の二次元アレイ超音波探触子においては、板状の圧電体と第1層、第2層の音響整合層部材との積層体は、格子状に切断される。切断により、各音響整合層は、2次元状に配置された複数の音響整合素子に分割される。従って、上記に述べた周囲にメッキ処理を施す上面電極の引き出し方法では、第1層の音響整合層の外側以外の音響整合素子は上下面が導通されない。   By the way, in the three-layered two-dimensional array ultrasonic probe, the laminate of the plate-like piezoelectric body and the first and second acoustic matching layer members is cut into a lattice shape. By cutting, each acoustic matching layer is divided into a plurality of acoustic matching elements arranged two-dimensionally. Therefore, in the above-described method for extracting the upper surface electrode in which the periphery is plated, the acoustic matching elements other than the outside of the first acoustic matching layer are not electrically connected to each other.

上面電極を音響整合層上面に電気的に引き出すその他の方法としては、音響整合層側面に導体パターンを付加する方法も提案されている。しかしこの方法の場合、一列ごとにパターン付加の処理を行う必要があり、工程の増加からコストアップしてしまう。   As another method of electrically drawing the upper surface electrode to the upper surface of the acoustic matching layer, a method of adding a conductor pattern to the side surface of the acoustic matching layer has been proposed. However, in this method, it is necessary to perform pattern addition processing for each column, which increases the cost due to an increase in the number of steps.

本発明の目的は、簡便且つ確実に音響整合層の各素子の上下面を導通することを可能とする2次元アレイの超音波探触子、超音波診断装置、及び超音波探触子の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to produce a two-dimensional array ultrasonic probe, an ultrasonic diagnostic apparatus, and an ultrasonic probe that can easily and surely connect the upper and lower surfaces of each element of an acoustic matching layer. It is to provide a method.

本発明の第1の局面に係る超音波探触子は、2次元状に配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体に形成された複数の電極と、前記複数の電極上に配置され、四角柱に含まれ前記電極に垂直な4つの稜部のうちの少なくとも一つが前記電極に略平行する両面にわたって欠かれたことによって形成された壁面をそれぞれ有する複数の非導電体と、前記複数の壁面にそれぞれ形成された複数の第1導電性薄膜と、を具備する。
The ultrasonic probe according to the first aspect of the present invention includes a plurality of piezoelectric bodies arranged two-dimensionally,
A plurality of electrodes formed on the plurality of piezoelectric bodies, and both surfaces disposed on the plurality of electrodes and including at least one of four ridges included in the quadrangular column and perpendicular to the electrodes. A plurality of non-conductors each having a wall surface formed by being cut off, and a plurality of first conductive thin films respectively formed on the plurality of wall surfaces.

本発明の第2の局面に係る超音波診断装置は、超音波探触子を介して超音波で被検体をスキャンする超音波診断装置において、前記超音波探触子は、2次元状に配置された複数の圧電体と、前記複数の圧電体に形成された複数の電極と、前記複数の電極上に配置され、四角柱に含まれ前記電極に垂直な4つの稜部のうちの少なくとも一つが前記電極に略平行する両面にわたって欠かれたことによって形成された壁面をそれぞれ有する複数の非導電体と、前記複数の壁面にそれぞれ形成された複数の第1導電性薄膜と、を具備する超音波診断装置。   An ultrasonic diagnostic apparatus according to a second aspect of the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus that scans a subject with ultrasonic waves via an ultrasonic probe, wherein the ultrasonic probes are arranged in a two-dimensional manner. A plurality of piezoelectric bodies formed, a plurality of electrodes formed on the plurality of piezoelectric bodies, and at least one of four ridges disposed on the plurality of electrodes and included in a quadrangular prism and perpendicular to the electrodes A plurality of non-conductors each having a wall surface formed by notching over both surfaces substantially parallel to the electrode, and a plurality of first conductive thin films respectively formed on the plurality of wall surfaces Ultrasonic diagnostic equipment.

本発明の第3の局面に係る超音波探触子の製造方法は、所定の厚みを有する板状の非導電性部材に、前記厚みの方向に略直交する縦方向に沿って第1間隔をおいて、前記厚みの方向と前記縦方向とに略直交する横方向に沿って第2間隔をおいて複数の貫通孔を形成し、前記形成された複数の貫通孔の内面に複数の導電性薄膜をそれぞれ形成する。   In the method of manufacturing an ultrasonic probe according to the third aspect of the present invention, a first interval is formed in a plate-like non-conductive member having a predetermined thickness along a vertical direction substantially orthogonal to the thickness direction. And forming a plurality of through holes at a second interval along a lateral direction substantially perpendicular to the thickness direction and the vertical direction, and forming a plurality of conductive properties on the inner surfaces of the formed through holes. Each thin film is formed.

本発明の第4の局面に係る超音波探触子の製造方法は、厚さ方向に略直交する表面に電極が形成された板状の圧電体部材と、前記厚さ方向に略直交する縦方向に沿って第1間隔をおいて、前記厚さ方向と前記縦方向とに略直交する横方向に沿って第2間隔おいて設けられた複数の貫通孔を有し、前記複数の貫通孔の内面に導電性薄膜がそれぞれ形成された板状の非導電性部材と、を前記厚さ方向に沿って接合することによってブロックを構成し、前記構成されたブロックを、切削溝が前記貫通孔と隣り合う2つの前記貫通孔の中心とを通るように、前記縦方向に沿って前記第1間隔の半分の間隔で、前記横方向に沿って前記第2間隔の半分の間隔で切削することにより、複数の素子を形成する。   An ultrasonic probe manufacturing method according to a fourth aspect of the present invention includes a plate-like piezoelectric member having an electrode formed on a surface substantially orthogonal to the thickness direction, and a longitudinal direction substantially orthogonal to the thickness direction. A plurality of through holes provided at a second interval along a lateral direction substantially perpendicular to the thickness direction and the longitudinal direction at a first interval along the direction; A block is formed by joining, along the thickness direction, plate-like non-conductive members each having a conductive thin film formed on the inner surface thereof, and the cutting groove is formed in the through-hole. And the center of the two through holes adjacent to each other, cutting along the longitudinal direction at half the first interval and cutting along the transverse direction at half the second interval. Thus, a plurality of elements are formed.

本発明の第5の局面に係る超音波探触子は、2次元上に配置された複数の圧電体と前記複数の圧電体にそれぞれ形成された複数の電極とを有する複数の圧電素子と、前記複数の電極上に配置される複数の音響整合素子と、を具備し、前記複数の音響整合素子のそれぞれは、前記複数の電極上に配置され、交点部分に円柱形状の空洞領域を有する略十字状の切削溝が形成された非導電体と、前記空洞領域の内面に形成された導電性薄膜と、を具備する。   An ultrasonic probe according to a fifth aspect of the present invention includes a plurality of piezoelectric elements each having a plurality of piezoelectric bodies arranged two-dimensionally and a plurality of electrodes formed on the plurality of piezoelectric bodies, respectively. A plurality of acoustic matching elements disposed on the plurality of electrodes, each of the plurality of acoustic matching elements being disposed on the plurality of electrodes and having a cylindrical cavity region at the intersection. A non-conductor having a cross-shaped cutting groove formed thereon; and a conductive thin film formed on the inner surface of the cavity region.

本発明の第6の局面に係る超音波探触子は、格子状に設けられた切削溝が形成された圧電振動子と、前記圧電振動子上に設けられ、前記切削溝が形成された非導電性を有する音響整合層とを具備し、前記音響整合層は、前記切削溝の複数の交点位置に、前記音響整合層を貫通する複数の貫通孔を有し、前記複数の貫通孔の内面には第1導電性薄膜が形成されている。   An ultrasonic probe according to a sixth aspect of the present invention includes a piezoelectric vibrator in which cutting grooves provided in a lattice shape are formed, and a non-passage in which the cutting grooves are formed on the piezoelectric vibrator. An acoustic matching layer having conductivity, and the acoustic matching layer has a plurality of through holes penetrating the acoustic matching layer at a plurality of intersection positions of the cutting groove, and inner surfaces of the plurality of through holes. A first conductive thin film is formed.

本発明によれば、簡便且つ確実に音響整合層の各素子の上下面を導通することを可能とする。   According to the present invention, it is possible to conduct the upper and lower surfaces of each element of the acoustic matching layer easily and reliably.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る超音波探触子1の概略的構造を示す斜視図である。図1に示すように、超音波探触子1は、吸音材としてのバッキング10を有している。バッキング10は矩形ブロック状に形成され、その上面には図示しない第1フレキシブルプリント板(以下、FPCと呼ぶ)を介して圧電振動子20が接合されている。圧電振動子20の上面には第1音響整合層30が接合され、第1音響整合層30の上面には第2音響整合層40が接合され、第2音響整合層40の上面には第2FPC50を介して第3音響整合層60が接合さている。図示はしないが、第3音響整合層60の上面には、音響レンズが接合される。ここで、各部材の積層方向(厚さ方向)をZ軸に規定し、Z軸に直交する平面をXY平面に規定する。XY平面は、互いに直交するX軸及びY軸により規定される。   FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of an ultrasonic probe 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the ultrasonic probe 1 has a backing 10 as a sound absorbing material. The backing 10 is formed in a rectangular block shape, and a piezoelectric vibrator 20 is bonded to the upper surface of the backing 10 via a first flexible printed board (hereinafter referred to as FPC) (not shown). The first acoustic matching layer 30 is bonded to the upper surface of the piezoelectric vibrator 20, the second acoustic matching layer 40 is bonded to the upper surface of the first acoustic matching layer 30, and the second FPC 50 is bonded to the upper surface of the second acoustic matching layer 40. 3rd acoustic matching layer 60 is joined via. Although not shown, an acoustic lens is bonded to the upper surface of the third acoustic matching layer 60. Here, the stacking direction (thickness direction) of each member is defined as the Z axis, and the plane orthogonal to the Z axis is defined as the XY plane. The XY plane is defined by an X axis and a Y axis that are orthogonal to each other.

図1に図示しない送信回路からの駆動パルスを受けた圧電振動子20は、プラスZ方向に超音波を放射する。放射された超音波は、被検体により反射される。反射された超音波は、圧電振動子20によりエコー信号として受信される。   The piezoelectric vibrator 20 that has received a drive pulse from a transmission circuit (not shown in FIG. 1) emits ultrasonic waves in the plus Z direction. The emitted ultrasonic wave is reflected by the subject. The reflected ultrasonic wave is received as an echo signal by the piezoelectric vibrator 20.

圧電振動子20は、音響インピーダンスが30Mrayl(Mrayl=10kg/ms)以上である圧電セラミック、例えば、PZTによって形成される。第1FPC及び第2FPC50のベース材料であるポリイミドの音響インピーダンスは約3Mraylである。第1音響整合層30は、音響インピーダンスが9〜15Mrayl程度である非導電性の材料、例えば、マシナブルセラミックと呼ばれる雲母を主成分とするセラミックによって形成される。第2音響整合層40は、音響インピーダンスが4〜7Mrayl程度である導電性の材料、例えば、カーボン(等方性黒鉛やグラファイト)によって形成される。第3音響整合層60は、音響インピーダンスが1.8〜2.5Mrayl程度である非導電性の材料、例えば、樹脂によって形成される。被検体の音響インピーダンスは、水の音響インピーダンスにほぼ等しく、約1.5MRaylである。この様に、各音響整合層30、40、60の音響インピーダンスは、3層仕様におけるλ/4音響整合層の最適音響インピーダンスが実現されている。この結果、超音波の広帯域特性が可能となる。 The piezoelectric vibrator 20 is formed of a piezoelectric ceramic, for example, PZT, whose acoustic impedance is 30 Mrayl (Mrayl = 10 6 kg / m 2 s) or more. The acoustic impedance of the polyimide that is the base material of the first FPC and the second FPC 50 is about 3 Mrayl. The first acoustic matching layer 30 is formed of a non-conductive material having an acoustic impedance of about 9 to 15 Mrayl, for example, a ceramic mainly composed of mica called machinable ceramic. The second acoustic matching layer 40 is formed of a conductive material having an acoustic impedance of about 4 to 7 Mrayl, such as carbon (isotropic graphite or graphite). The third acoustic matching layer 60 is formed of a non-conductive material having an acoustic impedance of about 1.8 to 2.5 Mrayl, for example, a resin. The acoustic impedance of the subject is approximately equal to the acoustic impedance of water, and is about 1.5 MRayl. Thus, the acoustic impedance of each acoustic matching layer 30, 40, 60 is the optimum acoustic impedance of the λ / 4 acoustic matching layer in the three-layer specification. As a result, the broadband characteristics of ultrasonic waves are possible.

図2は、図1の超音波探触子1から第2FPC50と第3音響整合層60とを除き、一部切り欠いて示す斜視図である。図2に示すように、超音波探触子1は、2次元アレイ構造を有している。圧電振動子20は、X方向Y方向それぞれにそれぞれのピッチで配置された複数の柱状の圧電素子21を有する。各圧電素子21は、例えばPZTからなる圧電体22と、圧電体22の下面に形成された平面状の下側電極23と、圧電体22の上面に形成された平面状の上側電極24とで構成される。   FIG. 2 is a perspective view in which the second FPC 50 and the third acoustic matching layer 60 are removed from the ultrasonic probe 1 of FIG. As shown in FIG. 2, the ultrasonic probe 1 has a two-dimensional array structure. The piezoelectric vibrator 20 includes a plurality of columnar piezoelectric elements 21 arranged at respective pitches in the X direction and the Y direction. Each piezoelectric element 21 includes, for example, a piezoelectric body 22 made of PZT, a planar lower electrode 23 formed on the lower surface of the piezoelectric body 22, and a planar upper electrode 24 formed on the upper surface of the piezoelectric body 22. Composed.

第1音響整合層30は、2次元状に配置された複数の柱状の第1音響整合素子31を有する。各第1音響整合素子31は、各圧電素子21に接合されている。第1音響整合素子31は、柱状に加工されたマシナブルセラミック等の非導電性の部材(以下、非導電体と呼ぶ)32を有する。非導電体32は、四角柱に含まれ上側電極24に垂直な4つの稜部のうちの少なくとも一つが前記電極に略平行する両面にわたって欠かれたことによって形成された壁面(以下、ホール内面と呼ぶ)をそれぞれ有する。非導電体32は、上下面と上下面に略直交する5つの側面とを有する7面体である。5つの側面のうちの一つの側面は、ホール内面である。ホール内面は、隣り合う両側面何れにも直交しない。ホール内面は、非導電体32の長軸(Z軸に略平行)に向かって湾曲している。第1音響整合層30の詳細は後述する。   The first acoustic matching layer 30 has a plurality of columnar first acoustic matching elements 31 arranged two-dimensionally. Each first acoustic matching element 31 is joined to each piezoelectric element 21. The first acoustic matching element 31 includes a non-conductive member (hereinafter referred to as a non-conductor) 32 such as a machinable ceramic processed into a columnar shape. The non-conductor 32 includes a wall surface (hereinafter referred to as a hole inner surface and a hole inner surface) formed by removing at least one of the four ridges included in the quadrangular prism and perpendicular to the upper electrode 24 over both surfaces substantially parallel to the electrode. Respectively). The non-conductor 32 is a seven-sided body having an upper and lower surface and five side surfaces substantially orthogonal to the upper and lower surfaces. One of the five side surfaces is a hole inner surface. The inner surface of the hole is not orthogonal to any of the adjacent side surfaces. The inner surface of the hole is curved toward the long axis of the non-conductor 32 (substantially parallel to the Z axis). Details of the first acoustic matching layer 30 will be described later.

ホール内面には、メッキ加工により中間メッキ層33が形成されている。中間メッキ層33は、導電性の薄膜である、例えば、金属薄膜である。この中間メッキ層33と上側電極24との直交関係により、中間メッキ層33による超音波の散乱を最小限に留めている。   An intermediate plating layer 33 is formed on the inner surface of the hole by plating. The intermediate plating layer 33 is a conductive thin film, for example, a metal thin film. Due to the orthogonal relationship between the intermediate plating layer 33 and the upper electrode 24, scattering of ultrasonic waves by the intermediate plating layer 33 is kept to a minimum.

非導電体32の下面にはメッキ加工により下側メッキ層34が、非導電体32の上面には上側メッキ層35が形成されている。下側メッキ層34と上側メッキ層35とは、導電性の薄膜である、例えば、金属薄膜である。   A lower plating layer 34 is formed on the lower surface of the non-conductor 32 by plating, and an upper plating layer 35 is formed on the upper surface of the non-conductor 32. The lower plating layer 34 and the upper plating layer 35 are conductive thin films, for example, metal thin films.

各メッキ層33、34、35により、各音響整合素子31の上下面は導通する。中間メッキ層33は、上側電極24を第1音響整合素子31の上面へ引き出すために形成される。下側メッキ層34と上側メッキ層35とは、第1音響整合素子31の上下面の導通の確実性・信頼性を向上させるために形成される。換言すれば、中間メッキ層33のみで上下面を導通できるのであれば、下側メッキ層34と上側と上側メッキ層35とは必要ない。   The upper and lower surfaces of each acoustic matching element 31 are electrically connected by the plated layers 33, 34, and 35. The intermediate plating layer 33 is formed to draw the upper electrode 24 to the upper surface of the first acoustic matching element 31. The lower plating layer 34 and the upper plating layer 35 are formed in order to improve the reliability and reliability of conduction between the upper and lower surfaces of the first acoustic matching element 31. In other words, if the upper and lower surfaces can be conducted only by the intermediate plating layer 33, the lower plating layer 34, the upper side, and the upper plating layer 35 are not necessary.

各メッキ層33、34、35は、一般的には、銅メッキやニッケル、クロム等の無機物に対して密着強度を確保しやすい材質の無電解メッキを下地に、耐腐食性の良い金等の電解メッキが行なわれて形成される。また、各メッキ層33、34,35は、スパッタリングや蒸着等のドライ工程によっても形成可能である。各メッキ層33、34,35の幅(X方向の幅)は、接続の信頼性や音響的な悪影響の回避、切削加工に対する快削性を満たすことが可能な2〜5μm程度である。   Each of the plating layers 33, 34, and 35 is generally made of, for example, gold having good corrosion resistance with an electroless plating made of a material that can easily secure adhesion strength to inorganic materials such as copper plating, nickel, and chromium. It is formed by electrolytic plating. The plated layers 33, 34, and 35 can also be formed by a dry process such as sputtering or vapor deposition. The width (width in the X direction) of each of the plated layers 33, 34, and 35 is about 2 to 5 μm that can satisfy the reliability of connection, avoidance of an adverse acoustic effect, and free cutting ability for cutting.

第2音響整合層40は、2次元状に配置された複数の第2音響整合素子41を有する。第2音響整合素子41は、導電性を有する、例えばカーボンで形成される。各第2音響整合素子41は、各第1音響整合素子31と接合されている。   The second acoustic matching layer 40 includes a plurality of second acoustic matching elements 41 that are two-dimensionally arranged. The second acoustic matching element 41 is made of, for example, carbon having conductivity. Each second acoustic matching element 41 is joined to each first acoustic matching element 31.

図1に示すように、第2音響整合層40の上面には第2FPC50が取り付けられている。第2FPC50は、各下側メッキ層34、各中間メッキ層33、各上側メッキ層35、及び各第2音響整合素子41を介して各上面電極24を独立して電気的に引き出している。   As shown in FIG. 1, a second FPC 50 is attached to the upper surface of the second acoustic matching layer 40. The second FPC 50 electrically draws out each upper surface electrode 24 independently through each lower plating layer 34, each intermediate plating layer 33, each upper plating layer 35, and each second acoustic matching element 41.

それでは、第1音響整合層30の構造の詳細を説明する。図3は、第1音響整合層30の一部のXY断面を示す図である。図3に示すように、第1音響整合層30には、X軸に沿って切削ピッチPSXで形成され、Y軸に沿って切削ピッチPSYで形成された格子状の切削溝Sが形成されている。複数の第1音響整合素子31は、切削溝Sを隔ててそれぞれ配置されている。切削ピッチPSXと切削ピッチPSYとは、等しくても等しくなくてもどちらでもよい。以下、切削ピッチPSXと切削ピッチPSYとは等しい(切削ピッチPS)とする。   Now, the details of the structure of the first acoustic matching layer 30 will be described. FIG. 3 is a diagram showing an XY cross section of a part of the first acoustic matching layer 30. As shown in FIG. 3, the first acoustic matching layer 30 is formed with a grid-like cutting groove S formed at a cutting pitch PSX along the X axis and at a cutting pitch PSY along the Y axis. Yes. The plurality of first acoustic matching elements 31 are arranged with a cutting groove S therebetween. The cutting pitch PSX and the cutting pitch PSY may be equal or not equal. Hereinafter, it is assumed that the cutting pitch PSX and the cutting pitch PSY are equal (cutting pitch PS).

図3に示すように、切削溝Sの交点には、スルーホールHが形成されている。スルーホールは、X軸及びY軸に沿って一定ピッチ(以下、ホールピッチと呼ぶ)PHで配置される。切削溝Sの交点とスルーホールHの中心とは、略一致する。   As shown in FIG. 3, through holes H are formed at the intersections of the cutting grooves S. The through holes are arranged at a constant pitch (hereinafter referred to as a hole pitch) PH along the X axis and the Y axis. The intersection of the cutting grooves S and the center of the through hole H substantially coincide.

典型的には、スルーホールHは、各第1音響整合素子31に一つのホール内面36が形成されるように形成される。すなわち、スルーホールHは、縦方向(Y方向)、横方向(X方向)、斜め方向に沿って交点一個おきに形成される。この場合、切削溝Sは、スルーホールHを通過するものと、隣り合うスルーホールH間の中心を通過するものとがある。ホールピッチPHは、切削ピッチPSの略2倍である。なお、スルーホールHには、切削溝Sと重なる部分を除いて樹脂が充填されている。   Typically, the through hole H is formed such that one hole inner surface 36 is formed in each first acoustic matching element 31. That is, the through holes H are formed at every other intersection along the vertical direction (Y direction), the horizontal direction (X direction), and the oblique direction. In this case, the cutting groove S includes one that passes through the through hole H and one that passes through the center between adjacent through holes H. The hole pitch PH is approximately twice the cutting pitch PS. The through hole H is filled with resin except for a portion overlapping the cutting groove S.

スルーホールHを中心とした4つの音響整合素子31を一つの音響整合素子ユニット37としてみると、この音響整合素子ユニット37には、交点部分にスルーホールHを有する略十字状の切削溝が形成されている。   When the four acoustic matching elements 31 around the through hole H are regarded as one acoustic matching element unit 37, a substantially cross-shaped cutting groove having a through hole H at the intersection is formed in the acoustic matching element unit 37. Has been.

切削溝90の幅WSは、典型的には、30〜50μmである。各第1音響整合素子31に必ずホール内壁36が形成されるためには、スルーホール径WHは切削溝90の幅より広くなければならない。そのため、スルーホール径WHは、100μm以上であることが望ましい。   The width WS of the cutting groove 90 is typically 30 to 50 μm. In order to form the hole inner wall 36 in each first acoustic matching element 31, the through hole diameter WH must be wider than the width of the cutting groove 90. Therefore, the through hole diameter WH is desirably 100 μm or more.

100μm径のスルーホールHに50μm幅の切削溝90を十文字に形成した場合、切削溝90と重ならないスルーホールHの残存部分の幅は、25μmとなる。切削工程におけるスルーホールHの位置と切削溝90の位置との位置ずれを考慮すれば、この切削溝90の幅WSは、最低限必要な幅であるといえる。   When a 50 μm wide cutting groove 90 is formed in the 100 μm diameter through hole H, the width of the remaining portion of the through hole H that does not overlap the cutting groove 90 is 25 μm. Considering the positional deviation between the position of the through hole H and the position of the cutting groove 90 in the cutting process, it can be said that the width WS of the cutting groove 90 is a minimum necessary width.

スルーホールHが形成されることによる音響的悪影響を回避するために、切削により残された第1音響整合素子31の超音波放射面(上面)の面積は、スルーホールがないとした場合の第1音響整合素子31の放射面の面積の90%以上は確保する必要がある。このことを考慮すると、第1音響整合素子ピッチPAを400μm、切削溝90の幅WSを50μmの場合、スルーホール径WHは300μm以下であることが望ましい。   In order to avoid an adverse acoustic effect due to the formation of the through hole H, the area of the ultrasonic radiation surface (upper surface) of the first acoustic matching element 31 left by cutting is the same as that when there is no through hole. It is necessary to secure 90% or more of the area of the radiation surface of one acoustic matching element 31. In consideration of this, when the first acoustic matching element pitch PA is 400 μm and the width WS of the cutting groove 90 is 50 μm, the through-hole diameter WH is desirably 300 μm or less.

以上の二つの観点から、スルーホール径WHは、100〜300μmの範囲であることが望ましい。   From the above two viewpoints, the through-hole diameter WH is desirably in the range of 100 to 300 μm.

切削溝Sの交点位置にスルーホールHを形成することで、例えば、第1音響整合素子31の中心にスルーホールが形成された場合に比して、スルーホールHによって削り取られる第1音響整合素子31部分の量を低減することができる。これにより、スルーホールHによる、感度低下や超音波の散乱等の音響的悪影響を最小限に留めることが可能となる。   By forming the through hole H at the intersection of the cutting grooves S, for example, the first acoustic matching element that is scraped off by the through hole H compared to the case where the through hole is formed at the center of the first acoustic matching element 31. The amount of 31 parts can be reduced. As a result, it is possible to minimize acoustic adverse effects such as sensitivity reduction and ultrasonic scattering due to the through hole H.

なお、スルーホールの形成パターンは、上記の形成パターンに限定されない。例えば、頭4に示すように、上下面の電気的接続をより確実にするために、各第1音響整合素子31に2つのホール内面が形成されるように、切削溝90の交点2箇所に対して一箇所形成しても良い。さらには、全ての交点にスルーホールを形成しても良い。   The through hole formation pattern is not limited to the above formation pattern. For example, as shown in the head 4, in order to make the electrical connection between the upper and lower surfaces more reliable, at the two intersections of the cutting groove 90, two inner surfaces of the holes are formed in each first acoustic matching element 31. Alternatively, it may be formed at one place. Furthermore, through holes may be formed at all intersections.

次に、第1音響整合層30の製造工程を説明する。図4は、第1音響整合層30の製造工程の流れを示す図である。まず、図5に示すように、穴あけ加工によって、板形状を有する非導電体(以下、非導電体板と呼ぶ)70にX軸及びY軸に沿ってホールピッチPHでスルーホール(貫通孔)Hを形成する。(ステップS1)。スルーホールHの中心軸は、Z軸に略平行である。なお、図5は、非導電体板70の一部を示した斜視図である。   Next, the manufacturing process of the first acoustic matching layer 30 will be described. FIG. 4 is a diagram showing the flow of the manufacturing process of the first acoustic matching layer 30. First, as shown in FIG. 5, through holes (through holes) are formed in a non-conductor having a plate shape (hereinafter referred to as a non-conductor plate) 70 with a hole pitch PH along the X-axis and the Y-axis by drilling. H is formed. (Step S1). The central axis of the through hole H is substantially parallel to the Z axis. FIG. 5 is a perspective view showing a part of the non-conductive plate 70.

ホールピッチPHは、第1音響整合素子31の幅WAや後工程での切削ピッチPS、導通の確実性・信頼性等(すなわち、スルーホールの数)に基づいて決定される。例えば、第1音響整合素子ピッチPAを400μm、切削溝90の幅WSを50μmとすると、ホールピッチPHは900μmである。スルーホールHを形成することにより、非導電体板70には、ホール内面71が形成される。   The hole pitch PH is determined based on the width WA of the first acoustic matching element 31, the cutting pitch PS in the subsequent process, the certainty / reliability of conduction (that is, the number of through holes), and the like. For example, when the first acoustic matching element pitch PA is 400 μm and the width WS of the cutting groove 90 is 50 μm, the hole pitch PH is 900 μm. By forming the through hole H, a hole inner surface 71 is formed in the non-conductive plate 70.

スルーホールHの形成手段としては、ドリルを用いた機械加工や、レーザー加工、エッチング加工、ウォータージェット加工等がある。レーザー加工とエッチング加工とでは、ホール内面71に傾斜が生じてしまう。ウォータージェット加工では、スルーホールHの直径が大きくなりすぎてしまう。   As a means for forming the through hole H, there are mechanical processing using a drill, laser processing, etching processing, water jet processing, and the like. In the laser processing and the etching processing, the hole inner surface 71 is inclined. In the water jet processing, the diameter of the through hole H becomes too large.

ドリルによる機械加工では、ホール内面71に傾斜はつかず、最小で100μm径の円形のスルーホールHを形成することが可能である。そのため、ドリルによる機械加工は、本実施形態のスルーホール形成手段に最適である。   In machining with a drill, the hole inner surface 71 is not inclined, and it is possible to form a circular through hole H having a diameter of 100 μm at the minimum. Therefore, machining with a drill is optimal for the through hole forming means of this embodiment.

次に図6に示すように、ホール内面71をメッキ処理し、第1メッキ層72を形成する(ステップS2)。第1メッキ層72は、非導電体板70の上下面に達する。   Next, as shown in FIG. 6, the hole inner surface 71 is plated to form a first plating layer 72 (step S2). The first plating layer 72 reaches the upper and lower surfaces of the non-conductive plate 70.

次に図7に示すように、第1メッキ層72が形成された非導電体板70の上下面をメッキし、第2メッキ層73と第3メッキ層74とを形成する(ステップS3)。これにより第1音響整合板775が完成する。上下面へのメッキ層形成工程は、圧電振動子20の上側電極24との導通の確実性・信頼性を向上させるために行なう。従って、導通の確実性・信頼性を問題としないのなら、第2メッキ層73と第3メッキ層74とを形成する必要はない。   Next, as shown in FIG. 7, the upper and lower surfaces of the non-conductive plate 70 on which the first plating layer 72 is formed are plated to form a second plating layer 73 and a third plating layer 74 (step S3). Thereby, the first acoustic matching plate 775 is completed. The plating layer forming step on the upper and lower surfaces is performed in order to improve the reliability and reliability of conduction with the upper electrode 24 of the piezoelectric vibrator 20. Therefore, the second plating layer 73 and the third plating layer 74 do not need to be formed if the reliability and reliability of conduction are not a problem.

次に図8に示すように、板状の圧電体板25と、第1音響整合板75と、第2音響整合板42とを接合し、ブロック80を構成する(ステップS4)。圧電体板25は、板状の圧電体部材26と、圧電体部材26の下面に形成された下側電極27と、圧電体部材26の上面に形成された上側電極28とから構成される。第2音響整合板42は、カーボン等を材料として形成される。圧電体板25と第1音響整合板71とは、上側電極28と第1メッキ層72とが略直交する向きで接合される。   Next, as shown in FIG. 8, the plate-like piezoelectric plate 25, the first acoustic matching plate 75, and the second acoustic matching plate 42 are joined to form a block 80 (step S4). The piezoelectric plate 25 includes a plate-shaped piezoelectric member 26, a lower electrode 27 formed on the lower surface of the piezoelectric member 26, and an upper electrode 28 formed on the upper surface of the piezoelectric member 26. The second acoustic matching plate 42 is formed using carbon or the like as a material. The piezoelectric plate 25 and the first acoustic matching plate 71 are joined in a direction in which the upper electrode 28 and the first plating layer 72 are substantially orthogonal.

接合方法は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とする接着剤を接合面に塗布し、加圧、加温することにより実現される。接着剤としては、快削性の良い、硬度の高いエポキシ樹脂を主成分とする接着剤が良い。なお、上記のブロック80の構成工程は、予め製造された第1音響整合板71を用いてもよい。   The bonding method is realized, for example, by applying an adhesive mainly composed of an epoxy resin to the bonding surface, and applying pressure and heating. As the adhesive, an adhesive mainly composed of an epoxy resin having good free-cutting properties and high hardness is preferable. In addition, you may use the 1st acoustic matching board 71 manufactured previously for the structure process of said block 80. FIG.

接着の結果、スルーホールHに接着剤が充填される。充填された接着剤は、ステップS5における切削によって、第1メッキ層72が剥がれ落ちることを防止する。また、より確実に第1音響整合素子31の上下面を導通させるために、エポキシ樹脂等の接着剤に導電性のフィラーを混入させても良い。フィラーとしては、極めて粒径の小さい、例えばカーボン粉末(すす)がよい。   As a result of adhesion, the through hole H is filled with an adhesive. The filled adhesive prevents the first plating layer 72 from peeling off by cutting in step S5. Moreover, in order to more reliably connect the upper and lower surfaces of the first acoustic matching element 31, a conductive filler may be mixed in an adhesive such as an epoxy resin. As the filler, for example, carbon powder (soot) having a very small particle diameter is preferable.

次に図8の点線で示すように、切削溝SがスルーホールHと隣り合うスルーホールH間の中心とを通るように、ブロック80を、X軸に沿って切削ピッチPSXで、Y軸に沿って切削ピッチPSYで縦横に切削する(ステップS5)。この切削によって、圧電体板25と第1音響整合板75と第2音響整合板42とはそれぞれ、複数の圧電素子21、複数の第1音響整合素子31、複数の第2音響整合素子41に分割される。切削により、第1メッキ層72は中間メッキ層33、第2メッキ層73は下側メッキ層34、第3メッキ層74は上側メッキ層35となる。切削が行なわれると、圧電振動子40と第1音響整合層30と第2音響整合層40とが完成する。切削加工の手段としては、例えば、刃幅30μm〜50μmを有するダイヤモンドブレードが適当である。切削処理によって、スルーホールHに充填された樹脂も切削される。切削処理後には、スルーホールHのうち切削溝Sと重なる部分には樹脂は充填されておらず、スルーホールHのうち切削溝Sち重ならない部分のみに樹脂が充填されている。   Next, as shown by the dotted line in FIG. 8, the block 80 is moved along the X axis at the cutting pitch PSX and along the Y axis so that the cutting groove S passes through the center between the through hole H and the adjacent through hole H. Along with the cutting pitch PSY, it is cut vertically and horizontally (step S5). By this cutting, the piezoelectric body plate 25, the first acoustic matching plate 75, and the second acoustic matching plate 42 are changed into the plurality of piezoelectric elements 21, the plurality of first acoustic matching elements 31, and the plurality of second acoustic matching elements 41, respectively. Divided. By cutting, the first plating layer 72 becomes the intermediate plating layer 33, the second plating layer 73 becomes the lower plating layer 34, and the third plating layer 74 becomes the upper plating layer 35. When the cutting is performed, the piezoelectric vibrator 40, the first acoustic matching layer 30, and the second acoustic matching layer 40 are completed. As a means for cutting, for example, a diamond blade having a blade width of 30 μm to 50 μm is suitable. The resin filled in the through hole H is also cut by the cutting process. After the cutting process, the portion of the through hole H that overlaps with the cutting groove S is not filled with resin, and the portion of the through hole H that does not overlap with the cutting groove S is filled with resin.

上記の第1音響整合層30の製造方法は、ホールピッチPHに応じた切削ピッチの決定や切削位置の調整を除いては、既存技術の方法を用いている。つまり、本実施形態に特有な第1音響整合板74を用いることで、既存技術による低コストの機械加工で、圧電振動子20、第1音響整合層30、及び第2音響整合層40を製造することが可能となる。   The manufacturing method of the first acoustic matching layer 30 uses the method of the existing technology except for the determination of the cutting pitch according to the hole pitch PH and the adjustment of the cutting position. That is, by using the first acoustic matching plate 74 unique to the present embodiment, the piezoelectric vibrator 20, the first acoustic matching layer 30, and the second acoustic matching layer 40 are manufactured by low-cost machining using existing technology. It becomes possible to do.

次に超音波探触子1を備えた超音波診断装置について説明する。図9は、超音波診断装置100の構成を示す図である。図9に示すように、超音波診断装置100は、制御回路110を中枢として、超音波探触子1と、送信回路112、受信回路114、信号処理回路116、及び表示装置118を備える。   Next, an ultrasonic diagnostic apparatus provided with the ultrasonic probe 1 will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 100. As shown in FIG. 9, the ultrasound diagnostic apparatus 100 includes the ultrasound probe 1, a transmission circuit 112, a reception circuit 114, a signal processing circuit 116, and a display device 118 with a control circuit 110 as a center.

超音波探触子1の第2FPC50は、個々の上側電極24を独立して電気的に引き出す。図10は、個々の上側電極24を独立して電気的に引き出すための第2FPCの斜視図である。図10に示すように、第2FPC50は、複数の上側電極24をそれぞれ独立して電気的に引き出すための複数の配線51を有する。配線51は、極薄の銅等によって形成される。複数の配線51が形成された第2FPC50は、切削溝Sの位置に合わせて、第2音響整合層40に加圧接着される。この様に、個々の上面電極24から独立して信号リードをとることが可能であるため、音響的な悪影響を低減することが可能である。従って、発生される画像の解像度が向上する。下側電極23と上側電極24とは、プローブケーブルを介して送信回路112又は受信回路114に接続される。   The second FPC 50 of the ultrasonic probe 1 electrically extracts each upper electrode 24 independently. FIG. 10 is a perspective view of a second FPC for electrically extracting each upper electrode 24 independently. As shown in FIG. 10, the second FPC 50 includes a plurality of wirings 51 for electrically extracting the plurality of upper electrodes 24 independently of each other. The wiring 51 is made of ultrathin copper or the like. The second FPC 50 on which the plurality of wirings 51 are formed is pressure-bonded to the second acoustic matching layer 40 in accordance with the position of the cutting groove S. In this way, since it is possible to take signal leads independently from the individual upper surface electrodes 24, it is possible to reduce adverse acoustic effects. Therefore, the resolution of the generated image is improved. The lower electrode 23 and the upper electrode 24 are connected to the transmission circuit 112 or the reception circuit 114 via a probe cable.

送信回路112は、超音波を発生させるための駆動信号を発生し、発生した駆動信号を各圧電素子21に供給することにより、各圧電素子21に超音波を発生させる。受信回路114は、各圧電素子21からのエコー信号を遅延加算処理する。信号処理回路116は、受信回路114からのエコー信号の供給を受け、Bモード画像のデータやドプラ画像のデータを発生する。表示装置118は、発生されたBモード画像やドプラ画像を表示する。   The transmission circuit 112 generates a drive signal for generating an ultrasonic wave, and supplies the generated drive signal to each piezoelectric element 21 to cause each piezoelectric element 21 to generate an ultrasonic wave. The receiving circuit 114 performs delay addition processing on the echo signals from the piezoelectric elements 21. The signal processing circuit 116 receives the echo signal from the receiving circuit 114 and generates B-mode image data and Doppler image data. Display device 118 displays the generated B-mode image or Doppler image.

上側電極24を送信回路112や受信回路114に接続するのではなく、アース接続が必要な場合がある。図11は、この場合における超音波診断装置200の構成を示す図である。図11に示すように、超音波診断装置200は、制御回路110を中枢として、超音波探触子1´、送受信回路120、信号処理回路116、及び表示装置118を備える。   Rather than connecting the upper electrode 24 to the transmission circuit 112 or the reception circuit 114, an earth connection may be necessary. FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 200 in this case. As shown in FIG. 11, the ultrasonic diagnostic apparatus 200 includes an ultrasonic probe 1 ′, a transmission / reception circuit 120, a signal processing circuit 116, and a display device 118 with the control circuit 110 as a center.

超音波探触子1´の第2FPC50は、FPCベース上に極薄の銅メッキを施したフィルムが加圧接着されている。各上側電極24は、プローブケーブルを介して接地レベルに接続される。各下側電極23は、プローブケーブルを介して送受信回路120に接続される。   In the second FPC 50 of the ultrasonic probe 1 ′, an extremely thin copper-plated film is pressure bonded to the FPC base. Each upper electrode 24 is connected to the ground level via a probe cable. Each lower electrode 23 is connected to the transmission / reception circuit 120 via a probe cable.

送受信回路120は、超音波を発生させるための駆動信号を発生し、発生した駆動信号を各圧電素子21に供給することにより、各圧電素子21に超音波を発生させる。また、送受信部5は、各圧電素子21からのエコー信号を遅延加算処理する。   The transmission / reception circuit 120 generates a drive signal for generating an ultrasonic wave, and supplies the generated drive signal to each piezoelectric element 21 to cause each piezoelectric element 21 to generate an ultrasonic wave. In addition, the transmission / reception unit 5 performs a delay addition process on the echo signals from the piezoelectric elements 21.

なお、第2FPC50は、第2音響整合層40の上面に接合するとしたが、これに限定する必要はない。例えば、第2FPC50は、第1音響整合層の上面に接合しても良い。また、音響整合層は3層用いるとしたが、2層や1層、或いは4層以上用いてもよい。   Although the second FPC 50 is bonded to the upper surface of the second acoustic matching layer 40, it is not necessary to be limited to this. For example, the second FPC 50 may be bonded to the upper surface of the first acoustic matching layer. Further, although three acoustic matching layers are used, two layers, one layer, or four or more layers may be used.

以上述ように本実施形態は、非導電板に複数のスルーホールHを形成し、複数のホール内面に中間メッキ層33を形成する。そして、各音響整合素子31に少なくとも一つの中間メッキ層33が含まれるように非導電体板を切削し、複数の音響整合素子31に分割する。かくして本実施形態によれば、簡便且つ確実に音響整合層30の各素子31の上下面を導通することを可能とする。   As described above, in the present embodiment, the plurality of through holes H are formed in the non-conductive plate, and the intermediate plating layer 33 is formed on the inner surfaces of the plurality of holes. Then, the non-conductive plate is cut so that each acoustic matching element 31 includes at least one intermediate plating layer 33 and divided into a plurality of acoustic matching elements 31. Thus, according to the present embodiment, the upper and lower surfaces of each element 31 of the acoustic matching layer 30 can be conducted easily and reliably.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の実施形態に係る超音波探触子の概略的構造を示す斜視図。1 is a perspective view showing a schematic structure of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention. 図1の超音波探触子から第2FPCと第3音響整合層とを除き、一部切り欠いて示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing the ultrasonic probe of FIG. 1 with a part cut away from the second FPC and a third acoustic matching layer. 図1の第1音響整合層の一部のXY断面を示す図。The figure which shows the XY cross section of a part of 1st acoustic matching layer of FIG. 図1の第1音響整合層の製造工程の流れを示す図。The figure which shows the flow of the manufacturing process of the 1st acoustic matching layer of FIG. 図4のステップS1に係る非導電体板を示す図。The figure which shows the nonelectroconductive board which concerns on step S1 of FIG. 図4のステップS2に係る非導電体板を示す図。The figure which shows the nonelectroconductive board which concerns on step S2 of FIG. 図4のステップS3に係る非導電体板を示す図。The figure which shows the nonelectroconductive board which concerns on step S3 of FIG. 図4のステップS4に係るブロックを示す図。The figure which shows the block which concerns on step S4 of FIG. 図1の超音波探触子を備える超音波診断装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of an ultrasound diagnosing device provided with the ultrasound probe of FIG. 図9の超音波診断装置に係る第2FPC上の配線を示す図。The figure which shows the wiring on 2nd FPC which concerns on the ultrasonic diagnosing device of FIG. 図9とは異なる、図1の超音波探触子を備える超音波診断装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the ultrasonic diagnosing device provided with the ultrasonic probe of FIG. 1 different from FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…超音波探触子、10…バッキング、20…圧電振動子、21…圧電素子、22…圧電体、23…下側電極、24…上側電極、25…圧電体板、26…圧電体部材、30…第1音響整合層、31…音響整合素子、32…非導電性部材(非導電体)、33…中間メッキ層、34…下側メッキ層、35…上側メッキ層、40…第2音響整合層、41…第2音響整合素子、42…第2音響整合板、50…第2フレキシブルプリント版(FPC)、51…配線、60…第3音響整合層、70…非導電性板、80…ブロック、S…切削溝、H…スルーホール、100…超音波診断装置、110…制御回路、112…送信回路、114…受信回路、116…信号処理回路、118…表示装置、120…送受信回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic probe, 10 ... Backing, 20 ... Piezoelectric vibrator, 21 ... Piezoelectric element, 22 ... Piezoelectric body, 23 ... Lower electrode, 24 ... Upper electrode, 25 ... Piezoelectric board, 26 ... Piezoelectric member , 30 ... first acoustic matching layer, 31 ... acoustic matching element, 32 ... non-conductive member (non-conductor), 33 ... intermediate plating layer, 34 ... lower plating layer, 35 ... upper plating layer, 40 ... second Acoustic matching layer, 41 ... second acoustic matching element, 42 ... second acoustic matching plate, 50 ... second flexible printed plate (FPC), 51 ... wiring, 60 ... third acoustic matching layer, 70 ... non-conductive plate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 80 ... Block, S ... Cutting groove, H ... Through-hole, 100 ... Ultrasonic diagnostic apparatus, 110 ... Control circuit, 112 ... Transmission circuit, 114 ... Reception circuit, 116 ... Signal processing circuit, 118 ... Display apparatus, 120 ... Transmission / reception circuit

Claims (18)

2次元状に配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体に形成された複数の電極と、
前記複数の電極上に配置され、四角柱に含まれ前記電極に垂直な4つの稜部のうちの少なくとも一つが前記電極に略平行する両面にわたって欠かれたことによって形成された壁面をそれぞれ有する複数の非導電体と、
前記複数の壁面にそれぞれ形成された複数の第1導電性薄膜と、
を具備する超音波探触子。
A plurality of piezoelectric bodies arranged two-dimensionally;
A plurality of electrodes formed on the plurality of piezoelectric bodies;
A plurality of wall surfaces each formed on the plurality of electrodes, each having a wall surface formed by cutting out at least one of four ridges included in the quadrangular column and perpendicular to the electrodes over both surfaces substantially parallel to the electrode. Non-conductors,
A plurality of first conductive thin films respectively formed on the plurality of wall surfaces;
An ultrasonic probe comprising:
前記非導電体は、前記電極に略平行する上面及び下面と、前記上面及び下面に略直交する5つの側面とを有し、
前記壁面は、前記5つの側面のうちの一つである、
請求項1記載の超音波探触子。
The non-conductor has an upper surface and a lower surface substantially parallel to the electrode, and five side surfaces substantially orthogonal to the upper surface and the lower surface,
The wall surface is one of the five side surfaces.
The ultrasonic probe according to claim 1.
前記複数の音響整合素子は、所定の厚みを有し、格子状の切削溝を隔ててそれぞれ配置され、
前記切削溝は、前記厚み方向に略直交する縦方向に沿って第1間隔をおいて、前記厚み方向と前記縦方向とに略直交する横方向とに沿って第2間隔をおいて複数の交点を有し、
前記複数の交点位置のうちの前記縦方向、前記横方向、及び斜め方向に沿って所定個数おきにある交点位置には、前記切削溝の幅より大きい径を有する略円柱状の貫通孔が形成され、
前記第1導電性薄膜は、前記貫通孔に接する、
請求項1記載の超音波探触子。
The plurality of acoustic matching elements have a predetermined thickness and are arranged with a grid-like cutting groove therebetween,
The cutting groove has a plurality of intervals at a first interval along a vertical direction substantially orthogonal to the thickness direction and at a second interval along a horizontal direction substantially orthogonal to the thickness direction and the vertical direction. Have an intersection,
A substantially cylindrical through hole having a diameter larger than the width of the cutting groove is formed at every predetermined number of intersection points along the vertical direction, the horizontal direction, and the diagonal direction among the plurality of intersection positions. And
The first conductive thin film is in contact with the through hole;
The ultrasonic probe according to claim 1.
前記貫通孔は、前記切削溝の全交点のうち1/4以上の割合で形成される請求項3記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 3, wherein the through holes are formed at a ratio of ¼ or more of all the intersections of the cutting grooves. 前記非導電体は、音響インピーダンスが9〜15MRaylの無機物から構成される請求項1記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the non-conductor is made of an inorganic material having an acoustic impedance of 9 to 15 MRayl. 前記非導電体は、雲母を主成分とするセラミックから構成される請求項1記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the non-conductor is made of a ceramic whose main component is mica. 前記第1導電性薄膜は、ニッケル、クロム、銅、金のうちの少なくとも一つの成分を含む請求項1記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the first conductive thin film includes at least one component of nickel, chromium, copper, and gold. 前記非導電体の前記上下面には、第2導電性薄膜が形成される請求項1記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein a second conductive thin film is formed on the upper and lower surfaces of the non-conductor. 前記第2導電性薄膜は、ニッケル、クロム、銅、金のうちの少なくとも一つの材料を含む請求項8記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 8, wherein the second conductive thin film includes at least one material selected from nickel, chromium, copper, and gold. 前記貫通孔の径は、0.1〜0.3mmである請求項3記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 3, wherein the diameter of the through hole is 0.1 to 0.3 mm. 前記貫通孔には、前記切削溝と重なる部分を除いて樹脂が充填されている、請求項3記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 3, wherein the through hole is filled with a resin except for a portion overlapping the cutting groove. 超音波探触子を介して超音波で被検体をスキャンする超音波診断装置において、
前記超音波探触子は、
2次元状に配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体に形成された複数の電極と、
前記複数の電極上に配置され、四角柱に含まれ前記電極に垂直な4つの稜部のうちの少なくとも一つが前記電極に略平行する両面にわたって欠かれたことによって形成された壁面をそれぞれ有する複数の非導電体と、
前記複数の壁面にそれぞれ形成された複数の第1導電性薄膜と、
を具備する超音波診断装置。
In an ultrasound diagnostic apparatus that scans a subject with ultrasound via an ultrasound probe,
The ultrasonic probe is
A plurality of piezoelectric bodies arranged two-dimensionally;
A plurality of electrodes formed on the plurality of piezoelectric bodies;
A plurality of wall surfaces each formed on the plurality of electrodes, each having a wall surface formed by cutting out at least one of four ridges included in the quadrangular column and perpendicular to the electrodes over both surfaces substantially parallel to the electrode. Non-conductors,
A plurality of first conductive thin films respectively formed on the plurality of wall surfaces;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記複数の電極をそれぞれ電気的に引き出すための複数の配線が形成されたフレキシブルプリント板をさらに備え、
前記複数の電極は、前記フレキシブルプリント板を介して、前記超音波探触子に駆動信号を送信する送信回路、前記超音波探触子からのエコー信号を受信する受信回路、及び接地レベルの少なくとも1つに接続される、
請求項12記載の超音波診断装置。
Further comprising a flexible printed board on which a plurality of wirings for electrically drawing out the plurality of electrodes are formed,
The plurality of electrodes include a transmission circuit that transmits a drive signal to the ultrasonic probe via the flexible printed board, a reception circuit that receives an echo signal from the ultrasonic probe, and at least a ground level Connected to one,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 12.
前記フレキシブルプリント板は、前記複数の非導電体、又は、前記複数の非導電体の上面にそれぞれ接合された複数の導電体に接続される、
請求項13記載の超音波診断装置。
The flexible printed board is connected to the plurality of non-conductors or a plurality of conductors respectively joined to the top surfaces of the plurality of non-conductors.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 13.
所定の厚みを有する板状の非導電性部材に、前記厚みの方向に略直交する縦方向に沿って第1間隔をおいて、前記厚みの方向と前記縦方向とに略直交する横方向に沿って第2間隔をおいて複数の貫通孔を形成し、
前記形成された複数の貫通孔の内面に複数の導電性薄膜をそれぞれ形成する、
超音波探触子の製造方法。
A plate-like non-conductive member having a predetermined thickness has a first interval along a longitudinal direction substantially orthogonal to the thickness direction, and a lateral direction substantially orthogonal to the thickness direction and the longitudinal direction. Forming a plurality of through holes at a second interval along the
Forming a plurality of conductive thin films on the inner surfaces of the plurality of formed through holes,
Manufacturing method of ultrasonic probe.
厚さ方向に略直交する表面に電極が形成された板状の圧電体部材と、前記厚さ方向に略直交する縦方向に沿って第1間隔をおいて、前記厚さ方向と前記縦方向とに略直交する横方向に沿って第2間隔おいて設けられた複数の貫通孔を有し、前記複数の貫通孔の内面に導電性薄膜がそれぞれ形成された板状の非導電性部材と、を前記厚さ方向に沿って接合することによってブロックを構成し、
前記構成されたブロックを、切削溝が前記貫通孔と隣り合う2つの前記貫通孔の中心とを通るように、前記縦方向に沿って前記第1間隔の半分の間隔で、前記横方向に沿って前記第2間隔の半分の間隔で切削することにより、複数の素子を形成する、
超音波探触子の製造方法。
A plate-like piezoelectric member having an electrode formed on a surface substantially orthogonal to the thickness direction, and a first interval along the longitudinal direction substantially orthogonal to the thickness direction, the thickness direction and the longitudinal direction A plate-like non-conductive member having a plurality of through holes provided at a second interval along a lateral direction substantially orthogonal to each other, and a conductive thin film formed on the inner surface of each of the plurality of through holes; A block by joining along the thickness direction,
The configured block is arranged along the horizontal direction at a half interval of the first interval along the vertical direction so that a cutting groove passes through the center of the two through holes adjacent to the through hole. A plurality of elements are formed by cutting at half the second interval.
Manufacturing method of ultrasonic probe.
2次元上に配置された複数の圧電体と前記複数の圧電体にそれぞれ形成された複数の電極とを有する複数の圧電素子と、
前記複数の電極上に配置される複数の音響整合素子と、を具備し、
前記複数の音響整合素子のそれぞれは、
前記複数の電極上に配置され、交点部分に円柱形状の空洞領域を有する略十字状の切削溝が形成された非導電体と、
前記空洞領域の内面に形成された導電性薄膜と、
を具備する超音波探触子。
A plurality of piezoelectric elements each having a plurality of piezoelectric bodies arranged two-dimensionally and a plurality of electrodes respectively formed on the plurality of piezoelectric bodies;
A plurality of acoustic matching elements disposed on the plurality of electrodes,
Each of the plurality of acoustic matching elements is
A non-conductive body disposed on the plurality of electrodes and having a substantially cross-shaped cutting groove having a cylindrical hollow region at an intersection portion; and
A conductive thin film formed on the inner surface of the cavity region;
An ultrasonic probe comprising:
格子状に設けられた切削溝が形成された圧電振動子と、
前記圧電振動子上に設けられ、前記切削溝が形成された非導電性を有する音響整合層とを具備し、
前記音響整合層は、
前記切削溝の複数の交点位置に、前記音響整合層を貫通する複数の貫通孔を有し、
前記複数の貫通孔の内面には第1導電性薄膜が形成されている、
超音波探触子。
A piezoelectric vibrator in which cutting grooves provided in a lattice shape are formed;
A non-conductive acoustic matching layer provided on the piezoelectric vibrator and formed with the cutting grooves,
The acoustic matching layer is
Having a plurality of through holes penetrating the acoustic matching layer at a plurality of intersection positions of the cutting grooves,
A first conductive thin film is formed on the inner surfaces of the plurality of through holes.
Ultrasonic probe.
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