JP2010075367A - Medical array-type ultrasonic probe and medical ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Medical array-type ultrasonic probe and medical ultrasonic diagnostic apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2010075367A
JP2010075367A JP2008245971A JP2008245971A JP2010075367A JP 2010075367 A JP2010075367 A JP 2010075367A JP 2008245971 A JP2008245971 A JP 2008245971A JP 2008245971 A JP2008245971 A JP 2008245971A JP 2010075367 A JP2010075367 A JP 2010075367A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
acoustic matching
control signal
ultrasonic probe
matching layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008245971A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriko Yamamoto
紀子 山本
Yohachi Yamashita
洋八 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2008245971A priority Critical patent/JP2010075367A/en
Publication of JP2010075367A publication Critical patent/JP2010075367A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the pitch variation when a plurality of channels are formed by cutting a piezoelectric element and at least two acoustic matching layers, to effectively join a first control signal substrate to the piezoelectric element, and to effectively secure the conductivity between the members. <P>SOLUTION: The ultrasonic probe includes: a packing material; the first control signal substrate formed on the packing material; the plurality of channels formed by layering the piezoelectric element and the at least two acoustic matching layers on the first control signal substrate and by dicing from the uppermost acoustic matching layer to the surface of the first control signal substrate; and a second control signal substrate formed on these channels. The ultrasonic probe is characterized by a lead-free soldered alloy including at least 88 wt.% tin which is interposed at least between the first control signal substrate and the piezoelectric element among the adjacent members from the first control signal substrate to the second control signal substrate to join the members. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、医療用アレイ式超音波プローブおよび医療用超音波診断装置に関する。   The present invention relates to a medical array type ultrasonic probe and a medical ultrasonic diagnostic apparatus.

医療用の超音波診断装置や超音波画像検査装置は、対象物に対し超音波信号を送信し、その対象物内からの反射信号(エコー信号)を受信して対象物内を画像化するものである。この医療用の超音波診断装置や超音波画像検査装置は、超音波信号送受信機能を有する電子操作式のアレイ式超音波プローブが主に用いられている。   A medical ultrasonic diagnostic apparatus or ultrasonic image inspection apparatus transmits an ultrasonic signal to an object, receives a reflection signal (echo signal) from the object, and images the inside of the object It is. In this medical ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic image inspection apparatus, an electronically operated array ultrasonic probe having an ultrasonic signal transmission / reception function is mainly used.

一般的な超音波プローブは、バッキング材と、バッキング材上に接合され、圧電体の両面に電極を形成した圧電素子と、圧電素子上に接合された音響整合層とを有する。圧電素子および音響整合層は、アレイ加工により複数のチャンネルが形成される。音響整合層上には音響レンズが形成される。各チャンネルの圧電素子の電極は、制御信号基板(フレキシブル印刷配線板(FPC))を通して、またはケーブルを介して診断装置に接続される。   A general ultrasonic probe has a backing material, a piezoelectric element bonded on the backing material and having electrodes formed on both sides of the piezoelectric body, and an acoustic matching layer bonded on the piezoelectric element. In the piezoelectric element and the acoustic matching layer, a plurality of channels are formed by array processing. An acoustic lens is formed on the acoustic matching layer. The electrodes of the piezoelectric elements of each channel are connected to a diagnostic device through a control signal board (flexible printed wiring board (FPC)) or via a cable.

このような超音波プローブにおいて、バッキング材は圧電素子の背面から放射される不要な超音波を吸収する。圧電素子は超音波の送受信素子として用いられる。音響整合層は圧電素子と人体との音響的なインピーダンスを整合し、超音波の送受信効率を上げる。したがって、音響整合層の音響インピーダンスは、圧電素子の圧電体(20〜38MRayls)と人体(1.5MRayls)の中間の値に設定される。複数層の音響整合層が用いられる場合には、各層の音響インピーダンスは人体に向かって徐々に小さくなるように設定される。アレイ加工によるチャンネルの配列ピッチは、50μm〜300μm程度である。音響レンズは超音波の送受信時に超音波の焦点を絞る役割をなす。   In such an ultrasonic probe, the backing material absorbs unnecessary ultrasonic waves emitted from the back surface of the piezoelectric element. The piezoelectric element is used as an ultrasonic transmission / reception element. The acoustic matching layer matches the acoustic impedance between the piezoelectric element and the human body, and improves the transmission / reception efficiency of ultrasonic waves. Accordingly, the acoustic impedance of the acoustic matching layer is set to an intermediate value between the piezoelectric body (20 to 38 MRayls) of the piezoelectric element and the human body (1.5 MRayls). When a plurality of acoustic matching layers are used, the acoustic impedance of each layer is set so as to gradually decrease toward the human body. The arrangement pitch of the channels by array processing is about 50 μm to 300 μm. The acoustic lens plays a role of focusing the ultrasonic wave when transmitting and receiving the ultrasonic wave.

従来、音響整合層は1層構造、2層構造または3層以上の多層傾斜構造のものが知られている。特に、最近では広帯域化のために3層以上の音響整合層が好適に用いられている(非特許文献1参照)。   Conventionally, an acoustic matching layer having a one-layer structure, a two-layer structure, or a multilayer gradient structure having three or more layers is known. In particular, three or more acoustic matching layers have recently been suitably used for broadening the bandwidth (see Non-Patent Document 1).

一方、特許文献1には超音波プローブの一般的な製造方法が開示されている。すなわち、バッキング材上の第1制御信号基板(例えばフレキシブル印刷配線板;FPC)を接合する。チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のような圧電材料からなる圧電体の両面に電極を形成した圧電素子をFPCに貼り付ける。圧電素子上に音響整合層を接着して積層体とする。この接着工程において、加熱処理を施して接着を行う場合がある。つづいて、積層体を音響整合層側から圧電素子までをダイサーで50〜300μm程度の幅にアレイ状に切断して複数のチャンネルを形成する。この切断時に、音響整合層および接着層は高い切断加工性が要求される。アレイ切断後、各チャンネル間の切断溝に例えば低音響インピーダンス、高減衰性のシリコーンゴムのような比較的柔らかい樹脂を充填して機械的な強度を保持することもある。ひきつづき、複数のチャンネルの音響整合層上に第2制御信号基板(例えばアース板)および音響レンズをこの順序で接着することにより超音波プローブを製造する。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a general method for manufacturing an ultrasonic probe. That is, a first control signal board (for example, a flexible printed wiring board; FPC) on the backing material is bonded. A piezoelectric element having electrodes formed on both sides of a piezoelectric body made of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) is attached to the FPC. An acoustic matching layer is adhered on the piezoelectric element to form a laminate. In this bonding process, heat treatment may be performed for bonding. Subsequently, the multilayer body is cut from the acoustic matching layer side to the piezoelectric element into an array having a width of about 50 to 300 μm with a dicer to form a plurality of channels. At the time of this cutting, the acoustic matching layer and the adhesive layer are required to have high cutting workability. After cutting the array, the cutting grooves between the channels may be filled with a relatively soft resin such as low acoustic impedance and high damping silicone rubber to maintain mechanical strength. Subsequently, an ultrasonic probe is manufactured by adhering a second control signal substrate (for example, a ground plate) and an acoustic lens in this order on the acoustic matching layers of a plurality of channels.

このような超音波プローブの製造において、接着時の加熱、切断加工時に発生する熱などの負荷によって、圧電素子の圧電体のキュリー点を越え、圧電素子の分極が消失する、脱分極現象が起こる。この場合、第2制御信号基板の接続後に再分極処理が施される。   In the production of such an ultrasonic probe, a depolarization phenomenon occurs in which the polarization of the piezoelectric element disappears by exceeding the Curie point of the piezoelectric element of the piezoelectric element due to a load such as heating during bonding or heat generated during cutting. . In this case, the repolarization process is performed after the connection of the second control signal board.

圧電素子上の音響整合層は、人体への超音波の入・出射を効率よく行うために、有機樹脂中に酸化亜鉛粒子を分散した音響整合層(特許文献2参照)、固体無機物で形成された音響整合層、有機樹脂に酸化物粉末を分散させた混合物で形成された音響整合層(特許文献3参照)が用いられている。   The acoustic matching layer on the piezoelectric element is formed of an acoustic matching layer in which zinc oxide particles are dispersed in an organic resin (see Patent Document 2) and a solid inorganic material in order to efficiently input and output ultrasonic waves to and from the human body. And an acoustic matching layer (see Patent Document 3) formed of a mixture in which an oxide powder is dispersed in an organic resin.

従来、制御信号基板、圧電素子および音響整合層を互いに接合するには、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂が用いられている。この接着工程は、室温から150℃の加熱処理を施して熱硬化性樹脂の接着剤層を硬化する。加熱処理は、適度に加圧しながら行なわれる。これは、接着後の切断加工において接着強度を保ち、かつ制御信号基板(FPC)と圧電素子の接合のような導電性を保つ必要のある部分で、薄く一様な接着層を実現するためである。   Conventionally, a thermosetting resin such as an epoxy resin is used to join the control signal substrate, the piezoelectric element, and the acoustic matching layer to each other. In this bonding step, a heat treatment from room temperature to 150 ° C. is performed to cure the thermosetting resin adhesive layer. The heat treatment is performed while applying moderate pressure. This is to realize a thin and uniform adhesive layer in a portion where it is necessary to maintain adhesive strength in the cutting process after bonding and to maintain conductivity such as bonding of a control signal board (FPC) and a piezoelectric element. is there.

一方、特許文献4には導電性を必要とする部材間を板状の低融点のインジウム系または鉛系ハンダで接合することが記載されている。   On the other hand, Patent Document 4 describes joining members that need conductivity with a plate-like low melting point indium-based or lead-based solder.

また、特許文献5には制御信号基板の信号線部分と予め短冊状に加工した圧電素子とを低融点のSn系鉛フリーハンダボールで接続し、圧電素子をアレイ状に配列することが記載されている。
特開2005−198261号公報 特開2004−104629号公報 特開2006−95167号公報 特開昭52−132789号公報 特開2008−47971号公報 T. Inoue et al., IEEE, UFFC, vol.34 No.1, 1987, pp.8-15
Patent Document 5 describes that a signal line portion of a control signal board and a piezoelectric element previously processed into a strip shape are connected with a low melting point Sn-based lead-free solder ball, and the piezoelectric elements are arranged in an array. ing.
JP 2005-198261 A JP 2004-104629 A JP 2006-95167 A JP 52-132789 A JP 2008-47971 A T. Inoue et al., IEEE, UFFC, vol.34 No.1, 1987, pp.8-15

しかしながら、制御信号基板(例えばFPC)、圧電素子および音響整合層を互いに接合するにあたり、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂が用いると、制御信号基板と圧電素子の間の導通を良好に確保することが困難になる。特に、チャンネルの微細化が進み、分割された各圧電素子の面積が小さくなると、熱硬化性樹脂の接合では制御信号基板との導電性の確保が困難になる。   However, when a thermosetting resin such as an epoxy resin is used to join the control signal board (for example, FPC), the piezoelectric element, and the acoustic matching layer to each other, good conduction between the control signal board and the piezoelectric element is ensured. It becomes difficult. In particular, as the channel becomes finer and the area of each divided piezoelectric element becomes smaller, it becomes difficult to ensure conductivity with the control signal substrate by bonding the thermosetting resin.

一方、板状のハンダで制御信号基板(例えばFPC)、圧電素子および音響整合層を互いに接合する場合、インジウム系または鉛系のハンダ材料では次のような問題がある。すなわち、圧電素子および音響整合層の積層体はダイサーでアレイ状に切断される。アレイ切断は、狭いピッチ(幅)で数十回繰返される。インジウム系や鉛系のハンダは、比較的柔らかい、機械強度特性では硬度が低く、伸びが大きい、ため、切断時のピッチが変動して、均一な切断加工を行なうことが困難になる。その結果、圧電素子が均等に分割されず、チャンネル毎の容量ばらつきが生じる。容量ばらつきは、超音波プローブの感度ばらつきに影響し、超音波画像の品質を低下させる。また、切断性の低下は、インジウム系や鉛系のハンダがダイシングブレードを介して積層体の切断面、特に圧電素子の下部電極を含む切断面、にスミア(塑性流動による汚れ)となって付着する恐れがある。スミアは、圧電素子に高電圧を印加して再分極を行う際、放電を発生して圧電素子を破壊して超音波プローブの製造歩留まりの低下を招く。   On the other hand, when a control signal board (for example, FPC), a piezoelectric element, and an acoustic matching layer are bonded to each other with a plate-shaped solder, there are the following problems with an indium-based or lead-based solder material. That is, the laminate of the piezoelectric element and the acoustic matching layer is cut into an array by a dicer. The array cutting is repeated several tens of times at a narrow pitch (width). Indium-based and lead-based solders are relatively soft and have low mechanical strength characteristics and high elongation. Therefore, the pitch at the time of cutting varies, making it difficult to perform uniform cutting. As a result, the piezoelectric elements are not evenly divided, and capacity variation occurs for each channel. The capacity variation affects the sensitivity variation of the ultrasonic probe, and degrades the quality of the ultrasonic image. In addition, the degradation of cutting performance is caused by smear (dirt due to plastic flow) that indium or lead solder adheres to the cut surface of the laminate, particularly the cut surface including the lower electrode of the piezoelectric element, through the dicing blade. There is a fear. Smear generates a discharge when a high voltage is applied to the piezoelectric element to cause repolarization, thereby destroying the piezoelectric element and reducing the manufacturing yield of the ultrasonic probe.

ハンダボールによる接合は前記問題を生じない。しかしながら、高分解能を目的としたチャンネルの狭ピッチ化が進むと、位置合せ、接着強度の確保に困難が生じ、加工作業が煩雑化する。   Bonding with solder balls does not cause the above problem. However, when the pitch of the channel is narrowed for the purpose of high resolution, it becomes difficult to align and secure the adhesive strength, and the processing work becomes complicated.

本発明は、圧電素子および2層以上の音響整合層を切断して複数のチャンネルを形成するときのピッチ変動を低減し、かつ第1制御信号基板と圧電素子を良好に接合できると共にそれら部材間の導電性を良好に確保することが可能な医療用アレイ式超音波プローブおよびこの超音波プローブを備える医療用超音波診断装置を提供することを目的とする。   The present invention reduces the pitch fluctuation when the piezoelectric element and two or more acoustic matching layers are cut to form a plurality of channels, and can satisfactorily join the first control signal substrate and the piezoelectric element, and between them. It is an object of the present invention to provide a medical array type ultrasonic probe capable of ensuring good electrical conductivity and a medical ultrasonic diagnostic apparatus including the ultrasonic probe.

本発明の第1態様によると、バッキング材と、このバッキング材上に形成された第1制御信号基板と、第1制御信号基板上に圧電素子および2層以上の音響整合層を積層し、最上層の音響整合層から第1制御信号基板表面までをダイシングして形成された複数のチャンネルと、これらのチャンネル上に形成された第2制御信号基板とを具備する医療用アレイ式超音波プローブであって、
88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層は、前記第1制御信号基板から前記第2制御信号基板までの部材の隣接する間のうち、少なくとも前記第1制御信号基板と圧電素子の間に介在されてそれら部材同士を接合することを特徴とする医療用アレイ式超音波プローブが提供される。
According to the first aspect of the present invention, a backing material, a first control signal substrate formed on the backing material, a piezoelectric element and two or more acoustic matching layers are laminated on the first control signal substrate, A medical array ultrasonic probe comprising a plurality of channels formed by dicing from the upper acoustic matching layer to the surface of the first control signal substrate, and a second control signal substrate formed on these channels. There,
The lead-free solder alloy layer containing tin of 88% by weight or more is at least between the first control signal board and the piezoelectric element among the adjacent members from the first control signal board to the second control signal board. A medical array type ultrasonic probe characterized in that the members are joined to each other by being interposed between the members.

本発明の第2態様によると、医療用アレイ式超音波プローブと、前記超音波プローブにケーブルを通して接続された超音波プローブ制御器とを具備したことを特徴とする医療用超音波診断装置が提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a medical ultrasonic diagnostic apparatus comprising a medical array type ultrasonic probe and an ultrasonic probe controller connected to the ultrasonic probe through a cable. Is done.

本発明によれば、高性能、高信頼性の医療用アレイ式超音波プローブを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a medical array type ultrasonic probe with high performance and high reliability.

本発明によれば、前記高性能、高信頼性の医療用アレイ式超音波プローブを備え、画像の画質向上および感度向上が達成された超音波診断装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that includes the above-described high-performance and high-reliability medical array-type ultrasonic probe and that has improved image quality and sensitivity.

以下、本発明の実施形態に係る医療用アレイ式超音波プローブおよび医療用超音波診断装置を詳細に説明する。   Hereinafter, a medical array type ultrasonic probe and a medical ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

実施形態に係る医療用アレイ式超音波プローブは、上面に第1制御信号基板(例えばフレキシブル印刷配線板;FPC)が形成されたバッキングを備える。複数のチャンネルは、第1制御信号基板上に圧電素子および2層以上の音響整合層を積層し、最上層の音響整合層から第1制御信号基板表面までをダイシングすることにより形成されている。これらのチャンネルは、第1制御信号基板上に配置される圧電素子と、この圧電素子上に形成される2層以上の音響整合層とを有する。第2制御信号基板は、各チャンネルの最上層の音響整合層上に形成されている。音響レンズは、第2制御信号基板に直接または別の音響整合層を介して形成されている。   The medical array type ultrasonic probe according to the embodiment includes a backing on which a first control signal board (for example, a flexible printed wiring board; FPC) is formed on an upper surface. The plurality of channels are formed by stacking a piezoelectric element and two or more acoustic matching layers on the first control signal substrate and dicing from the uppermost acoustic matching layer to the surface of the first control signal substrate. Each of these channels has a piezoelectric element disposed on the first control signal substrate and two or more acoustic matching layers formed on the piezoelectric element. The second control signal board is formed on the uppermost acoustic matching layer of each channel. The acoustic lens is formed on the second control signal substrate directly or via another acoustic matching layer.

88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層は、第1制御信号基板から前記第2制御信号基板までの部材のうち、少なくとも第1制御信号基板と圧電素子間に介在されてそれら部材同士を接合している。   The lead-free solder alloy layer containing tin of 88 wt% or more is interposed between at least the first control signal board and the piezoelectric element among the members from the first control signal board to the second control signal board. Are joined.

圧電素子は、例えばジルコンチタン酸鉛(PZT)系圧電セラミック材料、リラクサ系およびチタン酸バリウム系のセラミック、単結晶材料からなる圧電体とこの圧電体の第1制御信号基板側および音響整合層側にそれぞれ形成された電極とから構成される。特に、ジルコンチタン酸鉛(PZT)系圧電セラミックのようなキュリー点が300℃以下の圧電体を用いることが超音波を高効率で発生できるために好ましい。   The piezoelectric element includes, for example, a lead zirconate titanate (PZT) piezoelectric ceramic material, a relaxor-based and barium titanate-based ceramic, a piezoelectric body made of a single crystal material, a first control signal substrate side and an acoustic matching layer side of the piezoelectric body. And electrodes formed respectively. In particular, it is preferable to use a piezoelectric body having a Curie point of 300 ° C. or lower, such as a lead zirconate titanate (PZT) piezoelectric ceramic, because ultrasonic waves can be generated with high efficiency.

2層以上の音響整合層は、音響レンズに向けて音響インピーダンスが段階的に小さくなっている。音響整合層が例えば2層の場合は、圧電素子上の1番目の音響整合層(第1音響整合層)が25℃にて6〜10MRaylsの音響インピーダンスを有し、圧電素子上の2番目の音響整合層(第2音響整合層)が25℃にて2〜6MRaylsの音響インピーダンスを有することが好ましい。音響整合層が例えば3層の場合は、圧電素子上の1番目の音響整合層(第1音響整合層)が25℃にて7〜20MRaylsの音響インピーダンスを有し、圧電素子上の2番目の音響整合層(第2音響整合層)が25℃にて7〜14MRaylsの音響インピーダンスを有し、圧電素子上の3番目の音響整合層(第2音響整合層)が25℃にて2〜4MRaylsの音響インピーダンスを有することが好ましい。   The acoustic impedance of the two or more acoustic matching layers gradually decreases toward the acoustic lens. For example, when there are two acoustic matching layers, the first acoustic matching layer (first acoustic matching layer) on the piezoelectric element has an acoustic impedance of 6 to 10 MRayls at 25 ° C., and the second acoustic matching layer on the piezoelectric element The acoustic matching layer (second acoustic matching layer) preferably has an acoustic impedance of 2 to 6 MRayls at 25 ° C. For example, when there are three acoustic matching layers, the first acoustic matching layer (first acoustic matching layer) on the piezoelectric element has an acoustic impedance of 7 to 20 MRayls at 25 ° C., and the second acoustic matching layer on the piezoelectric element The acoustic matching layer (second acoustic matching layer) has an acoustic impedance of 7 to 14 MRayls at 25 ° C., and the third acoustic matching layer (second acoustic matching layer) on the piezoelectric element is 2 to 4 MRayls at 25 ° C. It is preferable to have an acoustic impedance of

音響整合層が2層の場合、第1音響整合層は例えば石英、マコールガラスの材料から作られ、第2音響整合層は例えば酸化物含有樹脂、カーボンの材料から作られることが好ましい。   When there are two acoustic matching layers, it is preferable that the first acoustic matching layer is made of, for example, quartz or macor glass, and the second acoustic matching layer is made of, for example, an oxide-containing resin or carbon.

音響整合層が3層の場合、第1音響整合層は例えばフリントガラス、シリコンの材料から作られ、第2音響整合層は例えばカーボン、酸化物含有樹脂の材料から作られ、第3音響整合層は例えばポリエチレン、シリコーン、ウレタン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)から作られることが好ましい。   When there are three acoustic matching layers, the first acoustic matching layer is made of, for example, a flint glass or silicon material, and the second acoustic matching layer is made of, for example, a material of carbon or oxide-containing resin. Is preferably made of, for example, polyethylene, silicone, urethane resin, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA).

なお、別の音響整合層は前記チャンネルを構成する最上層の音響整合層に比べて小さい音響インピーダンスを示す材料から作られる。   The other acoustic matching layer is made of a material that exhibits a smaller acoustic impedance than the uppermost acoustic matching layer constituting the channel.

また、第2制御信号基板は複数のチャンネルのスペースに対応する箇所で分離された形態であってもよい。   Further, the second control signal board may be separated at locations corresponding to the spaces of the plurality of channels.

88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金は、一般式SnxM1yM2z、ただしM1はAgおよびBiから選ばれる少なくとも1つの金属、M2はZn,Cu,AlおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属を示し、xは88重量%以上で、x+y+zが100重量%である、にて表されることが好ましい。具体的な鉛フリーハンダ合金は、Sn−3.5%Ag、Sn−3.5%Ag−0.7%Cu、Sn−3.5%Ag−0.5%Bi−8.0%In、Sn−3.0%Bi−8.0%Bi,Sn−3.0%Bi−8.0%Cu,Sn−3.0%Ag−0.5%Cuを用いることができる。ここで%は重量%である。 The lead-free solder alloy containing tin of 88% by weight or more has the general formula Sn x M1 y M2 z , where M1 is at least one metal selected from Ag and Bi, and M2 is from the group consisting of Zn, Cu, Al and In It is preferably represented by at least one metal selected, wherein x is 88% by weight or more and x + y + z is 100% by weight. Specific lead-free solder alloys are Sn-3.5% Ag, Sn-3.5% Ag-0.7% Cu, Sn-3.5% Ag-0.5% Bi-8.0% In. Sn-3.0% Bi-8.0% Bi, Sn-3.0% Bi-8.0% Cu, Sn-3.0% Ag-0.5% Cu can be used. Here,% is% by weight.

鉛フリーハンダ合金層は、第1制御信号基板と圧電素子の間のみならず、圧電素子とその上の音響整合層の間に介在してそれら部材同士を接合することが好ましい。また、鉛フリーハンダ合金層は第1制御信号基板から前記第2制御信号基板までの部材の隣接する間の全てに介在してそれら部材間を接合することが最も好ましい。このように複数の部材を鉛フリーハンダ合金層で接合する場合、鉛フリーハンダ合金層は同一の組成を有することが好ましい。すなわち、鉛フリーハンダ合金層による各部材の接合は合金層を加熱溶融するため、各合金層を同一組成にすることにより加熱温度を統一化できる。その結果、例えば各部材間に合金層を介在した後に同じ温度で全ての合金層を加熱溶融、冷却により各部材間の接合が可能になり、接合操作を簡便化できる。   It is preferable that the lead-free solder alloy layer is interposed not only between the first control signal substrate and the piezoelectric element but also between the piezoelectric element and the acoustic matching layer thereon to bond the members. Most preferably, the lead-free solder alloy layer is interposed between all adjacent members from the first control signal board to the second control signal board to join the members. Thus, when joining a some member with a lead-free solder alloy layer, it is preferable that a lead-free solder alloy layer has the same composition. That is, since joining of each member by the lead-free solder alloy layer heats and melts the alloy layer, the heating temperature can be unified by making each alloy layer have the same composition. As a result, for example, all the alloy layers can be joined by heating, melting and cooling at the same temperature after interposing the alloy layers between the members, and the joining operation can be simplified.

鉛フリーハンダ合金層は、0.1〜10μm、より好ましくは0.5〜5μmの厚さを有することが望ましい。このような厚さの鉛フリーハンダ合金層は、第1制御信号基板から前記第2制御信号基板までの部材同士を高強度で接合することを可能にし、かつ複数のチャンネルを形成する際の切断時において、切断の直線性をより向上させることが可能になる。鉛フリーハンダ合金層の音響インピーダンスは、音響整合層よりも高いが、前記厚さに調節することにより、送受信効率の影響を低減することが可能になる。   It is desirable that the lead-free solder alloy layer has a thickness of 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm. The lead-free solder alloy layer having such a thickness enables the members from the first control signal board to the second control signal board to be bonded with high strength, and cutting when forming a plurality of channels. Sometimes, it becomes possible to further improve the linearity of cutting. The acoustic impedance of the lead-free solder alloy layer is higher than that of the acoustic matching layer. However, by adjusting the thickness, the influence of transmission / reception efficiency can be reduced.

次に、実施形態に係るアレイ式超音波プローブを図1および図2を参照して詳細に説明する。図1は、実施形態に係るアレイ式超音波プローブを示す斜視図、図2は図1のアレイ式超音波プローブの断面図である。   Next, the array type ultrasonic probe according to the embodiment will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a perspective view showing an array-type ultrasonic probe according to the embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the array-type ultrasonic probe of FIG.

アレイ式超音波プローブ1は、バッキング2を備えている。第1制御信号基板(例えば信号制御側フレキシブル印刷配線板:信号制御側FPC)3は、バッキング2上に例えばエポキシ樹脂系接着剤層(図示せず)で固定されている。信号制御側FPC3は、例えばポリイミド、シリコーンエポキシ樹脂のフィルムに配線を形成した構造を有する。圧電素子4は信号制御側FPC3上に88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層5で接合、固定されている。圧電素子4は、例えばジルコンチタン酸鉛(PZT)系圧電セラミック材料からなる圧電体6と、この圧電体6の両面に形成された第1、第2の電極71,72とから構成されている。圧電体6は、前記圧電材料と有機樹脂からなる複合体を用いることもできる。第1音響整合層8は、圧電素子4の第2電極72上に88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層9で接合、固定されている。第1音響整合層8に比べて音響インピーダンスの小さい第2音響整合層10は、第1音響整合層8上に88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層11で接合、固定されている。 The array type ultrasonic probe 1 includes a backing 2. A first control signal board (for example, signal control side flexible printed wiring board: signal control side FPC) 3 is fixed on the backing 2 with, for example, an epoxy resin adhesive layer (not shown). The signal control side FPC 3 has a structure in which, for example, a wiring is formed on a film of polyimide or silicone epoxy resin. The piezoelectric element 4 is joined and fixed on the signal control side FPC 3 by a lead-free solder alloy layer 5 containing 88 wt% or more of tin. The piezoelectric element 4 includes a piezoelectric body 6 made of, for example, a lead zirconate titanate (PZT) piezoelectric ceramic material, and first and second electrodes 7 1 and 7 2 formed on both surfaces of the piezoelectric body 6. ing. The piezoelectric body 6 may be a composite made of the piezoelectric material and an organic resin. The first acoustic matching layer 8 is joined by a lead-free solder alloy layer 9 containing 88 wt% or more tin on the second electrode 7 2 of the piezoelectric element 4, it is fixed. The second acoustic matching layer 10 having a smaller acoustic impedance than the first acoustic matching layer 8 is joined and fixed on the first acoustic matching layer 8 with a lead-free solder alloy layer 11 containing tin of 88 wt% or more. .

鉛フリーハンダ合金層5、圧電素子4、鉛フリーハンダ合金層9、第1音響整合層8,鉛フリーハンダ合金層11および第2音響整合層10の積層体は、例えばダイシングブレードを用いる切断によって複数に分割され、スペース12をあけて1次元的に配列される複数のチャンネル13が形成される。これらのスペース12には、例えば低音響インピーダンス、高減衰性のシリコーンゴムのような比較的に柔らかい樹脂を充填することを許容する。   The laminate of the lead-free solder alloy layer 5, the piezoelectric element 4, the lead-free solder alloy layer 9, the first acoustic matching layer 8, the lead-free solder alloy layer 11 and the second acoustic matching layer 10 is obtained by cutting using, for example, a dicing blade. A plurality of channels 13 are formed which are divided into a plurality and are arranged one-dimensionally with spaces 12 therebetween. These spaces 12 are allowed to be filled with a relatively soft resin such as low acoustic impedance, high damping silicone rubber.

第2制御信号基板(例えばアース側フレキシブル印刷配線板:アース側FPC)14は、複数のチャンネル13の第2音響整合層10上に88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層15で接合、固定されている。   The second control signal board (for example, ground side flexible printed wiring board: ground side FPC) 14 is joined to the second acoustic matching layer 10 of the plurality of channels 13 with a lead-free solder alloy layer 15 containing at least 88 wt% tin. It has been fixed.

最上層の音響整合層である第2音響整合層10に比べて音響インピーダンスの小さい3番目の音響整合層16は、アース側FPC14上に例えばエポキシ樹脂系接着剤層(図示せず)で固定されている。音響レンズ17は、3番目の音響整合層16上に例えばゴム系接着剤層(図示せず)により固定されている。   The third acoustic matching layer 16 having a smaller acoustic impedance than the second acoustic matching layer 10 which is the uppermost acoustic matching layer is fixed on the ground side FPC 14 with, for example, an epoxy resin adhesive layer (not shown). ing. The acoustic lens 17 is fixed on the third acoustic matching layer 16 by, for example, a rubber adhesive layer (not shown).

バッキング2は、支持台(図示せず)に載置され、かつバッキング2、複数のチャンネル13、3番目の音響整合層16および音響レンズ17は、上端に開口部を有するケース(図示せず)内に収納されている。ケース13内には、各チャンネル13の圧電素子4の駆動タイミングを制御する制御回路および圧電素子4に受信された受信信号を増幅するためのアンプ回路を含む信号処理回路(図示せず)が内蔵されている。制御信号側FPC3の他端は制御回路に接続されている。アース側FPC14は、一端が圧電素子4の第1電極71に接続され、他端が信号処理回路に接続されている。ケーブル(図示せず)は、音響レンズ16と反対側のケース部分から挿入され、その先端が信号処理回路および制御回路(いずれも図示せず)と接続されている。 The backing 2 is placed on a support base (not shown), and the backing 2, the plurality of channels 13, the third acoustic matching layer 16 and the acoustic lens 17 have an opening at the upper end (not shown). It is stored inside. The case 13 includes a signal processing circuit (not shown) including a control circuit for controlling the driving timing of the piezoelectric element 4 of each channel 13 and an amplifier circuit for amplifying the received signal received by the piezoelectric element 4. Has been. The other end of the control signal side FPC 3 is connected to a control circuit. Ground side FPC14 has one end connected to the first electrode 7 1 of the piezoelectric element 4 is connected to the other end signal processing circuitry. The cable (not shown) is inserted from the case part opposite to the acoustic lens 16, and its tip is connected to a signal processing circuit and a control circuit (both not shown).

このような構成のアレイ式超音波プローブ1において、各チャンネル13における圧電素子4の第1、第2の電極71,72間に電圧を印加して、圧電体6を共振させることにより超音波を各チャンネル13の第1、第2の音響整合層8,10、3番目の音響整合層16および音響レンズ17を通して人体に放射(送信)する。受信時には、人体から音響レンズ17、3番目の音響整合層16および各チャンネル13の第1、2の音響整合層8,10を通して受信された超音波によって各チャンネル13の圧電素子4の圧電体6を振動させ、この振動を電気的に変換して信号とし、画像を得る。また、第1、第2の音響整合層8,10、3番目の音響整合層16の音響インピーダンスを圧電体(音響インピーダンス:20〜38MRayls)と人体(音響インピーダンス:1.5MRayls)の間で徐々に人体のそれに近付くように設定することよって、超音波の送受信効率を向上することが可能になる。 In the array-type ultrasonic probe 1 having such a configuration, a voltage is applied between the first and second electrodes 7 1 and 7 2 of the piezoelectric element 4 in each channel 13 to resonate the piezoelectric body 6. Sound waves are radiated (transmitted) to the human body through the first and second acoustic matching layers 8, 10, the third acoustic matching layer 16 and the acoustic lens 17 of each channel 13. At the time of reception, the piezoelectric body 6 of the piezoelectric element 4 of each channel 13 is received from the human body through the acoustic lens 17, the third acoustic matching layer 16, and the first and second acoustic matching layers 8, 10 of each channel 13. Is vibrated, and the vibration is electrically converted into a signal to obtain an image. In addition, the acoustic impedance of the first, second acoustic matching layers 8, 10, and the third acoustic matching layer 16 is gradually changed between the piezoelectric body (acoustic impedance: 20 to 38 MRayls) and the human body (acoustic impedance: 1.5 MRayls). By setting so as to approach that of the human body, it is possible to improve the transmission / reception efficiency of ultrasonic waves.

なお、チャンネルを構成する音響整合層は2層に限らず、3層以上(例えば3層または4層)にしてもよい。この場合、アース側FPC上に音響整合層を形成しても、省略してもよい。   The acoustic matching layer constituting the channel is not limited to two layers, and may be three or more layers (for example, three layers or four layers). In this case, an acoustic matching layer may be formed on the ground side FPC or may be omitted.

次に、実施形態に係る超音波プローブの製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the ultrasonic probe according to the embodiment will be described.

まず、バッキング材上に信号制御側FPC、圧電素子、第1音響整合層、第2音響整合層をこの順で、かつこれらの部材間に88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層を介在させて積層する。つづいて、例えばボンディング装置のような熱圧着装置を用いて前記各部材同士を鉛フリーハンダ合金層で融着固定する。なお、密着強度をより高めるために、各部材の接合面にフラックスのような表面処理剤を塗布してもよい。鉛フリーハンダ合金層は、例えば圧延加工した箔を用いることができる。また、各部材の接合面に蒸着、スパッタもしくはメッキにより鉛フリーハンダ合金層を形成してもよい。各部材間に介在する鉛フリーハンダ合金層は、同一組成で、接合時に0.1〜10μm、より好ましくは0.5〜5μmの厚さになるよう形成することが望ましい。   First, a signal-control-side FPC, a piezoelectric element, a first acoustic matching layer, and a second acoustic matching layer are arranged in this order on the backing material, and a lead-free solder alloy layer containing 88% by weight or more of tin is interposed between these members. Laminate with interposition. Subsequently, the members are fused and fixed with a lead-free solder alloy layer using a thermocompression bonding apparatus such as a bonding apparatus. In addition, in order to raise adhesive strength more, you may apply | coat a surface treating agent like a flux to the joint surface of each member. For the lead-free solder alloy layer, for example, a rolled foil can be used. In addition, a lead-free solder alloy layer may be formed on the bonding surfaces of the members by vapor deposition, sputtering, or plating. It is desirable to form the lead-free solder alloy layer interposed between the members so as to have the same composition and a thickness of 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm at the time of joining.

次いで、前記積層体の信号制御側FPCをバッキング材に例えばエポキシ樹脂系接着剤により90℃で50分程度圧着加熱し、接着剤を硬化させることによりバッキング材、信号制御側FPC、圧電素子、第1音響整合層および第2音響整合層で構成される積層構造体を作製する。つづいて、第2音響整合層側からバッキングに向かって、ダイシングブレードにて例えば50〜200μmの幅(ピッチ)で切断処理してアレイ状に複数分割し、スペースをあけて1次元的に配列する圧電素子および第1、第2音響整合層を有する複数のチャンネルを形成する。ひきつづき、必要に応じて各チャンネル間のスペースに例えば低音響インピーダンス、高減衰性のシリコーンゴムのような比較的柔らかい樹脂を充填して各チャンネルの機械的な強度を保持することもある。各チャンネルの第2音響整合層上にアース側FPCを88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層で接合する。その後、アース側FPC上に音響整合層、音響レンズをそれぞれエポキシ樹脂系接着剤層、シリコーンゴム系接着層で接着固定し、ケース内に収納してアレイ式超音波プローブを製造する。   Next, the signal control side FPC of the laminate is heated by pressure bonding to the backing material with an epoxy resin adhesive at 90 ° C. for about 50 minutes, and the adhesive is cured to cure the backing material, the signal control side FPC, the piezoelectric element, A laminated structure composed of one acoustic matching layer and a second acoustic matching layer is produced. Subsequently, from the second acoustic matching layer side toward the backing, the substrate is cut with a dicing blade with a width (pitch) of, for example, 50 to 200 μm, divided into a plurality of arrays, and one-dimensionally arranged with a space. A plurality of channels having a piezoelectric element and first and second acoustic matching layers are formed. Subsequently, if necessary, the space between the channels may be filled with a relatively soft resin such as silicone rubber having a low acoustic impedance and a high damping property to maintain the mechanical strength of each channel. The ground side FPC is joined to the second acoustic matching layer of each channel with a lead-free solder alloy layer containing 88 wt% or more of tin. Thereafter, an acoustic matching layer and an acoustic lens are bonded and fixed on the ground side FPC with an epoxy resin adhesive layer and a silicone rubber adhesive layer, respectively, and housed in a case to manufacture an array-type ultrasonic probe.

このような超音波プローブの製造において、圧電素子の圧電体が300℃を超えるキュリー点を有する場合は、ダイシングブレードによる切断加工および鉛フリーハンダ合金層で接合するための加熱処理で脱分極される恐れが小さい。しかしながら、超音波を高効率に発生するPZT系圧電体を用いた場合、キュリー点が130〜300℃であるため、切断加工および接合時で熱処影響を受けると脱分極が生じる。そのため、信号制御側FPCとアース側FPCの間に高電圧を印加して再分極を行う。この処理によって、超音波プローブとして最良の特性を保証できる。   In the production of such an ultrasonic probe, when the piezoelectric body of the piezoelectric element has a Curie point exceeding 300 ° C., it is depolarized by cutting with a dicing blade and heat treatment for joining with a lead-free solder alloy layer. Fear is small. However, when a PZT-based piezoelectric body that generates ultrasonic waves with high efficiency is used, since the Curie point is 130 to 300 ° C., depolarization occurs when affected by heat treatment during cutting and joining. Therefore, repolarization is performed by applying a high voltage between the signal control side FPC and the ground side FPC. This process can guarantee the best characteristics as an ultrasonic probe.

なお、アレイ状の複数分割によりチャンネルを形成する際、第2音響整合層の上に鉛フリーハンダ合金層を圧着した後に行なってもよい。   In addition, when forming a channel by dividing into multiple arrays, it may be performed after a lead-free solder alloy layer is pressure-bonded on the second acoustic matching layer.

実施形態に係る超音波プローブを備えた医療用超音波診断装置を、図3を参照して説明する。   A medical ultrasonic diagnostic apparatus including the ultrasonic probe according to the embodiment will be described with reference to FIG.

対象物に対し超音波信号を送信し、その対象物からの反射信号(エコー信号)を受信して対象物を画像化する医療用超音波診断装置(または医療用超音波画像検査装置)は、超音波信号送受信機能を有するアレイ式超音波プローブを備えている。この超音波プローブは、例えば前述した図1、図2に示す1次元アレイ構造を有する。この超音波プローブ1は、ケーブル21を通して超音波診断装置本体22に接続されている。超音波診断装置本体22内には超音波プローブの超音波信号の送信、受信処理等を行う図示しない超音波プローブ制御器、およびディスプレイ23等が設けられている。   A medical ultrasonic diagnostic apparatus (or a medical ultrasonic image inspection apparatus) that transmits an ultrasonic signal to an object, receives a reflection signal (echo signal) from the object, and images the object. An array type ultrasonic probe having an ultrasonic signal transmission / reception function is provided. This ultrasonic probe has, for example, the one-dimensional array structure shown in FIGS. The ultrasonic probe 1 is connected to an ultrasonic diagnostic apparatus main body 22 through a cable 21. In the ultrasonic diagnostic apparatus main body 22, an ultrasonic probe controller (not shown) that performs transmission and reception processing of ultrasonic signals of the ultrasonic probe, a display 23, and the like are provided.

以上説明した実施形態に係わるアレイ式超音波プローブは、バッキング材と、このバッキング材上に形成された第1制御信号基板と、第1制御信号基板上に圧電素子および2層以上の音響整合層を積層し、最上層の音響整合層から第1制御信号基板表面までをダイシングして形成された圧電素子および2層以上の音響整合層を有する複数のチャンネルと、これらのチャンネル上に形成された第2制御信号基板とを具備する。88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層は、第1制御信号基板から前記第2制御信号基板までの部材の隣接する間のうち、少なくとも前記第1制御信号基板と圧電素子の間に介在されてそれら部材同士を接合している。このような構成の超音波プローブは以下のような効果を奏する。   The array-type ultrasonic probe according to the embodiment described above includes a backing material, a first control signal board formed on the backing material, a piezoelectric element and two or more acoustic matching layers on the first control signal board. And a plurality of channels having a piezoelectric element and two or more acoustic matching layers formed by dicing from the uppermost acoustic matching layer to the surface of the first control signal substrate, and formed on these channels And a second control signal board. The lead-free solder alloy layer containing tin of 88% by weight or more is at least between the first control signal board and the piezoelectric element among adjacent members from the first control signal board to the second control signal board. The members are joined to each other. The ultrasonic probe having such a configuration has the following effects.

(1)前記鉛フリーハンダ合金は、耐熱性に優れ、高い接着性を有するため、超音波エネルギーの吸収、減衰に伴って音響整合層に熱および機械的な圧力が加わっても、少なくとも前記第1制御信号基板と圧電素子の間の鉛フリーハンダ合金層からなる接合層での剥離を防止できる。その結果、高い長期信頼性を有するアレイ式超音波プローブを提供できる。   (1) Since the lead-free solder alloy is excellent in heat resistance and has high adhesiveness, even if heat and mechanical pressure are applied to the acoustic matching layer along with absorption and attenuation of ultrasonic energy, at least the first 1 Separation at the bonding layer made of a lead-free solder alloy layer between the control signal substrate and the piezoelectric element can be prevented. As a result, an array-type ultrasonic probe having high long-term reliability can be provided.

(2)鉛フリーハンダ合金層で第1制御信号基板と圧電素子とを接合することによって、それらの間の導電性を良好に確保することができる。その結果、超音波のエネルギーを効率的に送受信できる高性能のアレイ式超音波プローブを提供できる。   (2) By bonding the first control signal substrate and the piezoelectric element with the lead-free solder alloy layer, it is possible to ensure good electrical conductivity between them. As a result, a high-performance array-type ultrasonic probe that can efficiently transmit and receive ultrasonic energy can be provided.

(3)前記鉛フリーハンダ合金は、一般の鉛ハンダに比べて高硬度、低伸張性を有する。このため、少なくとも前記第1制御信号基板と圧電素子同士を鉛フリーハンダ合金層で接合した後のダイシングブレードによるアレイ切断を行う際、切断の直線性が向上して目的とする幅を持つ均一なピッチでチャンネルを形成することが可能になる。特に、前記第1制御信号基板から前記第2制御信号基板までの部材の隣接する間の全てに鉛フリーハンダ合金層を介在して接合した後、ダイシングブレードによるアレイ切断を行うことによって、より一層均一なピッチでチャンネルを形成することが可能になる。その結果、チャンネル間のクロストークを低減できるため、高解像度のアレイ式超音波プローブを実現できる。   (3) The lead-free solder alloy has high hardness and low extensibility compared with general lead solder. For this reason, when performing array cutting by a dicing blade after joining at least the first control signal substrate and the piezoelectric elements with a lead-free solder alloy layer, the linearity of the cutting is improved and the target width is uniform. It becomes possible to form channels with a pitch. In particular, by joining the members between the first control signal board and the second control signal board all adjacent to each other with a lead-free solder alloy layer interposed therebetween, and then performing array cutting with a dicing blade, further Channels can be formed with a uniform pitch. As a result, since crosstalk between channels can be reduced, a high-resolution array ultrasonic probe can be realized.

(4)前記鉛フリーハンダ合金は、高硬度、低伸張性を有するため、少なくとも前記第1制御信号基板と圧電素子同士を鉛フリーハンダ合金層で接合した後のダイシングブレードによるアレイ切断を行う際、圧電素子の切断面(特に下部電極を含む切断面)にスミア(塑性流動による汚れ)となって付着する現象を鉛ハンダで接合する場合に比較して低減できる。その結果、チャンネルの圧電素子に第1、第2の制御信号基板から高電圧を印加して再分極を行う際、スミアに起因する圧電素子の下部電極付近からの放電発生、放電による圧電素子の破壊を防止でき、超音波プローブの歩留まりを向上できる。   (4) Since the lead-free solder alloy has high hardness and low extensibility, when performing array cutting with a dicing blade after at least the first control signal board and the piezoelectric elements are joined with a lead-free solder alloy layer. The phenomenon that smears (dirt due to plastic flow) adhere to the cut surface of the piezoelectric element (particularly the cut surface including the lower electrode) can be reduced as compared with the case of joining with lead solder. As a result, when repolarization is performed by applying a high voltage from the first and second control signal substrates to the piezoelectric element of the channel, discharge from the vicinity of the lower electrode of the piezoelectric element caused by smear, Breakage can be prevented and the yield of the ultrasonic probe can be improved.

実施形態に係る超音波診断装置は、クロストークが小さく、高性能、高信頼性のアレイ式超音波プローブを備えるため、断層像の画質向上および感度向上を達成できる。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes a high-performance, high-reliability array-type ultrasonic probe with low crosstalk, and thus can improve image quality and sensitivity of a tomographic image.

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

(実施例1)
素子制御側FPC上に長さ25mm、幅10mm、厚さ5μmで、Sn−3.5%Ag−0.7%Cuの組成の鉛フリーハンダ箔を載置し、この鉛フリーハンダ箔上に圧電素子を積層した。圧電素子は、長さ25mm、幅10mm、厚さ0.4mmのPZT系圧電セラミックスからなる圧電体の両面にそれぞれチタン30nm/金100nmをスパッタして電極を形成することにより作製した。FPC、鉛フリーハンダ箔および圧電素子の積層物をボンディング装置(FCボンダ)により250℃、荷重10Nで5秒間、加熱圧着することにより、FPCと圧電素子とを鉛フリーハンダ箔で接合した。つづいて、圧電素子上に同寸法、同組成の鉛フリーハンダ箔を載置し、この鉛フリーハンダ箔上に長さ25mm、幅10mm、厚さ0.4mmのマコールガラス製の第1音響整合層を重ねた後、ボンディング装置により同様な条件で加熱圧着することにより、圧電素子と第1音響整合層とを鉛フリーハンダ箔で接合した。ひきつづき、第1音響整合層上に同寸法、同組成の鉛フリーハンダ箔を載置し、この鉛フリーハンダ箔上に長さ25mm、幅10mm、厚さ0.2mmのカーボンからなる第2音響整合層を重ねた後、ボンディング装置により同様な条件で加熱圧着することにより、圧電素子と第1音響整合層とを鉛フリーハンダ箔で接合した。さらに、第2音響整合層上に同寸法、同組成の鉛フリーハンダ箔を載置した後、第2音響整合層上に鉛フリーハンダ箔を圧着した。この圧着時には、鉛フリーハンダ箔上にフッ素樹脂シートを載せ、ボンダ押圧面への鉛フリーハンダ箔の付着を防いだ。
Example 1
On the element control side FPC, a lead-free solder foil having a length of 25 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 μm and a composition of Sn-3.5% Ag-0.7% Cu was placed, and this lead-free solder foil was placed on the lead-free solder foil Piezoelectric elements were stacked. The piezoelectric element was fabricated by forming electrodes by sputtering titanium 30 nm / gold 100 nm on both sides of a piezoelectric body made of PZT piezoelectric ceramic having a length of 25 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 0.4 mm. The laminate of FPC, lead-free solder foil, and piezoelectric element was heat-pressed for 5 seconds at 250 ° C. under a load of 10 N using a bonding apparatus (FC bonder), thereby joining the FPC and the piezoelectric element with lead-free solder foil. Next, a lead-free solder foil of the same size and composition is placed on the piezoelectric element, and the first acoustic matching made of Macol glass having a length of 25 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 0.4 mm is provided on the lead-free solder foil. After the layers were stacked, the piezoelectric element and the first acoustic matching layer were joined with a lead-free solder foil by thermocompression bonding under the same conditions using a bonding apparatus. Subsequently, a lead-free solder foil of the same size and composition is placed on the first acoustic matching layer, and the second sound made of carbon having a length of 25 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 0.2 mm is placed on the lead-free solder foil. After the matching layers were stacked, the piezoelectric element and the first acoustic matching layer were joined with a lead-free solder foil by thermocompression bonding under the same conditions using a bonding apparatus. Furthermore, after placing a lead-free solder foil having the same dimensions and composition on the second acoustic matching layer, the lead-free solder foil was pressure-bonded on the second acoustic matching layer. At the time of this crimping, a fluororesin sheet was placed on the lead-free solder foil to prevent the lead-free solder foil from adhering to the bonder pressing surface.

次いで、圧電素子が接着されていない信号制御側FPCの面に長さ25mm、幅10mm、厚さ10mmのシリコーン樹脂製バッキング材を有機系接着剤により接着した。有機系接着材は、2液混合タイプのエポキシ樹脂(エコボンド27;エマーソン&カミング社製)を使用し、90℃、50分で熱硬化させた。つづいて、第1音響整合層と第2音響整合層の長手方向に沿う側面にスパッタで20nmのクロム層、100nmの金層を成膜して電極層を形成した。この電極層は、第1音響整合層との接合側の圧電素子の電極(上部側電極)と後述するアース側FPCとの導通を取るためである。   Subsequently, a silicone resin backing material having a length of 25 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 10 mm was bonded to the surface of the signal control side FPC to which the piezoelectric element was not bonded with an organic adhesive. As the organic adhesive, a two-component mixed type epoxy resin (Ecobond 27; manufactured by Emerson & Cumming) was used and thermally cured at 90 ° C. for 50 minutes. Subsequently, a 20 nm chromium layer and a 100 nm gold layer were formed by sputtering on the side surfaces along the longitudinal direction of the first acoustic matching layer and the second acoustic matching layer to form electrode layers. This electrode layer is for establishing electrical connection between the electrode (upper side electrode) of the piezoelectric element on the bonding side with the first acoustic matching layer and an earth side FPC described later.

このような工程によりバッキング材/エポキシ樹脂/信号制御側FPC/鉛フリーハンダ箔/圧電体/鉛フリーハンダ箔/第1音響整合層/鉛フリーハンダ箔/第2音響整合層/鉛フリーハンダ箔が一体化した積層構造体を作製した後、ダイシングブレードにより第2音響整合層側上の鉛フリーハンダ箔から圧電素子下の鉛フリーハンダ箔までを第1整合層と第2整合層の長手方向に沿う側面の電極層に対して直角になるように切断してアレイ分割することにより複数(96個)のチャンネルを形成した。この工程において、信号制御側FPCの上面までわずかに切断することにより、圧電素子が確実に分割される。アレイ分割幅は長手方向に200μmピッチで行った。ダイシングブレードの厚さは、50μmで、切断スピードは1mm/sとした。切断時において、ピッチのぶれの問題は起こらず、すべての分割幅は同じサイズであった。また、切断後の断面観察において、スミアが現われない良好な切断面が形成されていることがわかった。   By such a process, backing material / epoxy resin / signal control side FPC / lead-free solder foil / piezoelectric body / lead-free solder foil / first acoustic matching layer / lead-free solder foil / second acoustic matching layer / lead-free solder foil After the laminated structure in which the first and second matching layers are integrated, a dicing blade extends from the lead-free solder foil on the second acoustic matching layer side to the lead-free solder foil under the piezoelectric element in the longitudinal direction of the first matching layer and the second matching layer. A plurality of (96) channels were formed by dividing the array so as to be perpendicular to the electrode layer on the side surface along the line. In this step, the piezoelectric element is reliably divided by cutting slightly to the upper surface of the signal control side FPC. The array division width was 200 μm pitch in the longitudinal direction. The thickness of the dicing blade was 50 μm, and the cutting speed was 1 mm / s. At the time of cutting, the problem of pitch fluctuation did not occur, and all the division widths were the same size. Moreover, it was found in the cross-sectional observation after cutting that a good cut surface where smear does not appear was formed.

次いで、切断後の第2音響整合層上の鉛フリーハンダ箔にアース側FPCをボンディング装置で加熱圧着して第2音響整合層とアース側FPCとを接合した。つづいて、アース側FPC上に厚さ0.15mmの3番目のポリエチレン製音響整合層をエポキシ系樹脂:エコボンドにより接着し、さらに音響整合層上にシリコーン樹脂製の音響レンズをエコボンドにより接着して超音波プローブ素体を製造した。さらに、得られた超音波プローブ素体を40℃の恒温オーブン内で前記2つのFPC間に圧電素子の圧電体の厚さ1μmあたり1Vの電界、すなわち400Vの直流電圧を1分間印加し、圧電体を再分極した。分極工程において、放電、ショートなどは発生しなかった。その後、超音波プローブ素体をケーシングして超音波プローブサンプルを製造した。   Next, the ground-side FPC was heat-pressed to the lead-free solder foil on the second acoustic matching layer after cutting with a bonding apparatus to join the second acoustic matching layer and the ground-side FPC. Next, a third polyethylene acoustic matching layer having a thickness of 0.15 mm is bonded to the ground side FPC by epoxy resin: Ecobond, and an acoustic lens made of silicone resin is bonded to the acoustic matching layer by Ecobond. An ultrasonic probe body was manufactured. Further, an electric field of 1 V per piezoelectric material thickness of 1 μm, that is, a DC voltage of 400 V, was applied for 1 minute between the two FPCs in the constant temperature oven at 40 ° C. with respect to the obtained piezoelectric probe body. The body was repolarized. In the polarization process, no discharge or short circuit occurred. Thereafter, an ultrasonic probe sample was manufactured by casing the ultrasonic probe element body.

得られた超音波プローブサンプルの各チャンネルのインピーダンス特性をインピーダンスアナライザにより測定した。その結果、96チャンネル全てが動作し、目標とした共振周波数3.5MHzが達成されていた。また、インピーダンスカーブのばらつきは2%であった。   The impedance characteristic of each channel of the obtained ultrasonic probe sample was measured with an impedance analyzer. As a result, all 96 channels were operated, and the target resonance frequency of 3.5 MHz was achieved. Further, the variation of the impedance curve was 2%.

(実施例2)
鉛フリーハンダ箔として厚さ5μmのSn−3.5%Ag箔を用いた以外、実施例1と同様な方法により超音波プローブサンプルを製造した。
(Example 2)
An ultrasonic probe sample was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a Sn-3.5% Ag foil having a thickness of 5 μm was used as the lead-free solder foil.

得られた超音波プローブサンプルの各チャンネルのインピーダンス特性をインピーダンスアナライザにより同様に測定した。その結果、96チャンネル全てが動作し、目標とした共振周波数3.5MHzが達成されていた。また、インピーダンスカーブのばらつきは2%であった。   The impedance characteristics of each channel of the obtained ultrasonic probe sample were similarly measured with an impedance analyzer. As a result, all 96 channels were operated, and the target resonance frequency of 3.5 MHz was achieved. Further, the variation of the impedance curve was 2%.

(実施例3)
鉛フリーハンダ箔として厚さ5μmのSn−3.5%Ag−0.5%Bi−8.0%In箔を用いた以外、実施例1と同様な方法により超音波プローブサンプルを製造した。
(Example 3)
An ultrasonic probe sample was manufactured in the same manner as in Example 1 except that Sn-3.5% Ag-0.5% Bi-8.0% In foil having a thickness of 5 μm was used as the lead-free solder foil.

得られた超音波プローブサンプルは、実施例1と同様、96チャンネル全てが動作し、目標とした共振周波数3.5MHzが達成された。   In the obtained ultrasonic probe sample, as in Example 1, all 96 channels were operated, and a target resonance frequency of 3.5 MHz was achieved.

また、インピーダンスカーブのばらつきは1.5%で、実施例1,2に比べてばらつきがより低減された。   Moreover, the variation of the impedance curve was 1.5%, and the variation was further reduced as compared with Examples 1 and 2.

なお、切断面の観察結果は実施例1,2に比べて切断面が整っていることが確認された。これはSn−3.5%Ag−0.5%Bi−8.0%Inの鉛フリーハンダがより高硬度および低伸張性を示すためである。   In addition, the observation result of the cut surface confirmed that the cut surface was prepared as compared with Examples 1 and 2. This is because the lead-free solder of Sn-3.5% Ag-0.5% Bi-8.0% In exhibits higher hardness and low extensibility.

(実施例4)
以下の変更を行なった以外、実施例1と同様な方法により超音波プローブサンプルを製造した。
Example 4
An ultrasonic probe sample was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the following changes.

PZT系圧電体の厚さを0.25mm、第1音響整合層の厚さを0.2mm、第2音響整合層の厚さを0.1mm、アース側FPC上の音響整合層の厚さを0.07mmに変更した。厚さ30μmのダイシングブレードを用いて70μmピッチで切断加工して192個のチャンネを形成した。40℃の恒温オーブン内で2つのFPC間に圧電素子の圧電体の厚さ1μmあたり1Vの電界、すなわち200Vの直流電圧を1分間印加し、圧電体を再分極した。   The thickness of the PZT-based piezoelectric material is 0.25 mm, the thickness of the first acoustic matching layer is 0.2 mm, the thickness of the second acoustic matching layer is 0.1 mm, and the thickness of the acoustic matching layer on the ground side FPC is Changed to 0.07 mm. Using a dicing blade having a thickness of 30 μm, cutting was performed at a pitch of 70 μm to form 192 channels. In a constant temperature oven at 40 ° C., an electric field of 1 V, ie, a DC voltage of 200 V, was applied for 1 minute per 1 μm thickness of the piezoelectric body of the piezoelectric element between two FPCs to repolarize the piezoelectric body.

ダイシング後、切断状態を観察し、ピッチのぶれがないこと、良好な切断面であることを確認した。再分極時には放電やショートなどは発生しなかった。   After dicing, the cutting state was observed, and it was confirmed that there was no pitch fluctuation and a good cut surface. No discharge or short circuit occurred during repolarization.

得られた超音波プローブサンプルの各チャンネルのインピーダンス特性を実施例1と同様な方法で測定した。その結果、192チャンネル全てが動作し、目標とした共振周波数7MHzは達成されていた。またインピーダンスカーブのばらつきは、2%以内であった。   The impedance characteristics of each channel of the obtained ultrasonic probe sample were measured by the same method as in Example 1. As a result, all 192 channels were operated, and the target resonance frequency of 7 MHz was achieved. The variation of the impedance curve was within 2%.

なお、鉛フリーハンダ箔として厚さ5μmのSn−3.5%Ag箔、厚さ5μmのSn−3.5%Ag−0.5%Bi−8.0%In箔を用いた場合も、実施例4と同様な結果を得た。   In addition, when using a Sn-3.5% Ag foil having a thickness of 5 μm and a Sn-3.5% Ag-0.5% Bi-8.0% In foil having a thickness of 5 μm as the lead-free solder foil, The same result as in Example 4 was obtained.

(比較例1)
鉛フリーハンダ箔の代わりに厚さ5μmのSn−37%Pbの鉛ハンダ箔を用いた以外、実施例1と同様な方法により超音波プローブサンプルを製造した。
(Comparative Example 1)
An ultrasonic probe sample was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a Sn-37% Pb lead solder foil having a thickness of 5 μm was used instead of the lead-free solder foil.

超音波プローブサンプルの製造工程でのダイシングブレードを用いる切断において、切断回数が増えるに伴ってピッチにぶれが生じ始めた。そのため、一定回数切断後、切断を中止してダイシングブレードを洗浄(ドレッシング)するか、もしくはダイシングブレードを交換し改めて切断を行うことを繰り返した。切断面を観察したところ、鉛ハンダ箔の延伸に起因する細かな破片が付着していることが確認された。ダイシング後に再分極するために電圧を印加したところ、複数のチャンネルで放電が起こり、そのチャンネルはショートにより使用不能となった。   In the cutting using the dicing blade in the manufacturing process of the ultrasonic probe sample, the pitch starts to fluctuate as the number of cuttings increases. Therefore, after cutting a certain number of times, the cutting was stopped and the dicing blade was washed (dressing), or the dicing blade was replaced and cut again. When the cut surface was observed, it was confirmed that fine debris resulting from the stretching of the lead solder foil adhered. When a voltage was applied to repolarize after dicing, discharge occurred in a plurality of channels, and the channels became unusable due to a short circuit.

得られた超音波プローブサンプルの各チャンネルのインピーダンス特性をインピーダンスアナライザにより測定した。その結果、共振周波数3.5MHzでは96チャンネル中、8チャンネルがショートした。   The impedance characteristic of each channel of the obtained ultrasonic probe sample was measured with an impedance analyzer. As a result, 8 channels out of 96 channels were short-circuited at a resonance frequency of 3.5 MHz.

また、実施例4と同様な条件(Sn−37Pbの鉛ハンダ箔使用)で製造した超音波プローブサンプルは共振周波数7MHzで192チャンネル中20チャンネルがショートしていた。   Further, in the ultrasonic probe sample manufactured under the same conditions as in Example 4 (using Sn-37Pb lead solder foil), 20 channels out of 192 channels were short-circuited at a resonance frequency of 7 MHz.

また、96チャンネおよび192チャンネルを有する超音波プローブサンプルは、いずれもインピーダンスのばらつきが5〜6%であった。   Further, the ultrasonic probe samples having 96 channels and 192 channels all had impedance variations of 5 to 6%.

(比較例2)
まず、圧電素子、第1音響整合層および第2音響整合層をエポキシ系樹脂:エコボンド27でそれぞれ接着した。つづいて、圧電素子側に素子制御側FPC、その下にバッキング材をエポキシ系樹脂:エコボンド27でそれぞれ接着した。接着は、90℃、50分の条件で行なった。ひきつづき、第1音響整合層と第2音響整合層の長手方向に沿う側面にスパッタで20nmのクロム層、100nmの金層を成膜して電極層を形成した。さらに、第2整合層上にアース側FPC、3番目の音響整合層をエポキシ系樹脂:エコボンド27でそれぞれ接着した。なお、圧電素子、第1音響整合層および第2音響整合層、3番目の音響整合層は実施例1と同様な材料のものを用いた。
(Comparative Example 2)
First, the piezoelectric element, the first acoustic matching layer, and the second acoustic matching layer were bonded with an epoxy resin: Ecobond 27, respectively. Subsequently, an element control side FPC was bonded to the piezoelectric element side, and a backing material was bonded to the piezoelectric element side with an epoxy resin: Ecobond 27. Adhesion was performed at 90 ° C. for 50 minutes. Subsequently, a 20 nm chromium layer and a 100 nm gold layer were formed by sputtering on the side surfaces along the longitudinal direction of the first acoustic matching layer and the second acoustic matching layer to form an electrode layer. Further, the ground side FPC and the third acoustic matching layer were bonded on the second matching layer with epoxy resin: Ecobond 27, respectively. The piezoelectric element, the first acoustic matching layer, the second acoustic matching layer, and the third acoustic matching layer were made of the same material as in Example 1.

バッキング材/エポキシ樹脂/信号制御側FPC/エポキシ系樹脂/圧電体/エポキシ系樹脂/第1音響整合層/エポキシ系樹脂/第2音響整合層が一体化した積層構造体をダイシングブレードにより第2音響整合層側から圧電素子までを第1整合層と第2整合層の長手方向に沿う側面の電極層に対して直角になるように切断してアレイ分割した。アレイ分割幅を長手方向に200μmピッチで行って96個のチャンネルを形成した。また、アレイ分割幅を長手方向に70μmピッチで行って192個のチャンネルを形成した。   The laminated structure in which the backing material / epoxy resin / signal control side FPC / epoxy resin / piezoelectric material / epoxy resin / first acoustic matching layer / epoxy resin / second acoustic matching layer is integrated is secondly processed by a dicing blade. The array from the acoustic matching layer side to the piezoelectric element was cut to be perpendicular to the side electrode layers along the longitudinal direction of the first matching layer and the second matching layer. The array division width was set at a pitch of 200 μm in the longitudinal direction to form 96 channels. In addition, 192 channels were formed by dividing the array width in the longitudinal direction at a pitch of 70 μm.

200μmピッチの3.5MHzの超音波プローブサンプルは切断時、問題はなかったが、70μmピッチの7MHzのサンプルにおいて、接合部分の一部が欠けた。いずれの周波数のサンプルも、再分極で放電は発生しなかった。   The ultrasonic probe sample of 3.5 MHz with a 200 μm pitch had no problem when cut, but a part of the joint portion was missing in the sample of 7 MHz with a 70 μm pitch. In any frequency sample, no discharge occurred due to repolarization.

各チャンネルのインピーダンス特性をインピーダンスアナライザにより測定した。その結果、アース側FPCとの導通がとれていないチャンネルがあった。具体的には3.5MHzの超音波プローブサンプルにおいては96チャンネル中6チャンネルがオープンであった。7MHzの超音波プローブサンプルにおいては、切断時の欠けを除いた192チャンネル中13チャンネルがオープンであった。またインピーダンスのばらつきは、いずれも4〜5%であった。   The impedance characteristics of each channel were measured with an impedance analyzer. As a result, there was a channel that was not connected to the ground side FPC. Specifically, in the 3.5 MHz ultrasonic probe sample, 6 channels out of 96 channels were open. In the ultrasonic probe sample of 7 MHz, 13 channels out of 192 channels except for chipping at the time of cutting were open. The variation in impedance was 4 to 5% in all cases.

これら実施例および比較例の超音波プローブサンプルの評価結果を下記表1にまとめて示す。

Figure 2010075367
The evaluation results of the ultrasonic probe samples of these examples and comparative examples are summarized in Table 1 below.
Figure 2010075367

本発明の実施形態に係るアレイ式超音波プローブの斜視図。The perspective view of the array type ultrasonic probe concerning the embodiment of the present invention. 図1の超音波プローブの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe in FIG. 1. 本発明の実施形態に係わる超音波診断装置を示す概略図。1 is a schematic diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…超音波プローブ、2…バッキング材、3…第1制御信号基板(信号制御側FPC)、4…圧電素子、5,9,11,15…鉛フリーハンダ合金層、8…第1音響整合層、10…第2音響整合層、13…チャンネル、14…第2制御信号基板(アース側FPC)、17…音響レンズ、21…ケーブル、22…超音波プローブ制御部、23…ディスプレイ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic probe, 2 ... Backing material, 3 ... 1st control signal board (signal control side FPC), 4 ... Piezoelectric element, 5, 9, 11, 15 ... Lead free solder alloy layer, 8 ... 1st acoustic matching Layer 10, second acoustic matching layer, 13 channel, 14 second control signal board (ground side FPC), 17 acoustic lens, 21 cable, 22 ultrasonic probe controller, 23 display.

Claims (9)

バッキング材と、このバッキング材上に形成された第1制御信号基板と、第1制御信号基板上に圧電素子および2層以上の音響整合層を積層し、最上層の音響整合層から第1制御信号基板表面までをダイシングして形成された複数のチャンネルと、これらのチャンネル上に形成された第2制御信号基板とを具備する医療用アレイ式超音波プローブであって、
88重量%以上のスズを含む鉛フリーハンダ合金層は、前記第1制御信号基板から前記第2制御信号基板までの部材の隣接する間のうち、少なくとも前記第1制御信号基板と圧電素子の間に介在されてそれら部材同士を接合することを特徴とする医療用アレイ式超音波プローブ。
A backing material, a first control signal board formed on the backing material, a piezoelectric element and two or more acoustic matching layers are stacked on the first control signal board, and a first control is performed from the uppermost acoustic matching layer. A medical array ultrasonic probe comprising a plurality of channels formed by dicing up to a signal substrate surface and a second control signal substrate formed on these channels,
The lead-free solder alloy layer containing tin of 88% by weight or more is at least between the first control signal board and the piezoelectric element among the adjacent members from the first control signal board to the second control signal board. An array type ultrasonic probe for medical use, wherein the members are joined to each other.
鉛フリーハンダ合金は、一般式SnxM1yM2z、ただしM1はAgおよびBiから選ばれる少なくとも1つの金属、M2はZn,Cu,AlおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属を示し、xは88重量%以上で、x+y+zが100重量%である、にて表されることを特徴とする請求項1記載の医療用アレイ式超音波プローブ。 The lead-free solder alloy has a general formula Sn x M1 y M2 z , where M1 represents at least one metal selected from Ag and Bi, and M2 represents at least one metal selected from the group consisting of Zn, Cu, Al and In Wherein x is 88% by weight or more and x + y + z is 100% by weight. 2. The medical array ultrasonic probe according to claim 1, wherein 前記鉛フリーハンダ合金層は、前記第1制御信号基板と圧電素子の間、さらに前記圧電素子とこの圧電素子上の前記音響整合層の間に介在されてそれら部材同士を接合し、かつ前記鉛フリーハンダ合金層は同一の組成を有することを特徴とする請求項1または2記載の医療用アレイ式超音波プローブ。   The lead-free solder alloy layer is interposed between the first control signal substrate and the piezoelectric element, and further interposed between the piezoelectric element and the acoustic matching layer on the piezoelectric element, and joins the members together. 3. The medical array ultrasonic probe according to claim 1, wherein the free solder alloy layers have the same composition. 前記鉛フリーハンダ合金層は、0.5〜10μmの厚さを有することを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の医療用アレイ式超音波プローブ。   The medical array ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the lead-free solder alloy layer has a thickness of 0.5 to 10 µm. 前記圧電素子は、2枚の電極と、これら電極間に配置され、キュリー点が130〜300℃の圧電体とを備えることを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の医療用アレイ式超音波プローブ。   5. The medical array type superstructure according to claim 1, wherein the piezoelectric element includes two electrodes and a piezoelectric body disposed between the electrodes and having a Curie point of 130 to 300 ° C. 6. Acoustic probe. 前記チャンネルを構成する音響整合層が2層のときに、圧電素子上の1番目の音響整合層が25℃にて6〜10MRaylsの音響インピーダンスを有し、圧電素子上の2番目の音響整合層が25℃にて2〜6MRaylsの音響インピーダンスを有することを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載の医療用アレイ式超音波プローブ。   When there are two acoustic matching layers constituting the channel, the first acoustic matching layer on the piezoelectric element has an acoustic impedance of 6 to 10 MRayls at 25 ° C., and the second acoustic matching layer on the piezoelectric element 6. The medical array ultrasonic probe according to claim 1, which has an acoustic impedance of 2 to 6 MRayls at 25 ° C. 6. 前記チャンネルを構成する音響整合層が3層のときに、圧電素子上の1番目の音響整合層が25℃にて7〜20MRaylsの音響インピーダンスを有し、圧電素子上の2番目の音響整合層が25℃にて7〜14MRaylsの音響インピーダンスを有し、圧電素子上の3番目の音響整合層が25℃にて2〜4MRaylsの音響インピーダンスを有することを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載の医療用アレイ式超音波プローブ。   When there are three acoustic matching layers constituting the channel, the first acoustic matching layer on the piezoelectric element has an acoustic impedance of 7 to 20 MRayls at 25 ° C., and the second acoustic matching layer on the piezoelectric element 6 has an acoustic impedance of 7 to 14 MRayls at 25 ° C., and the third acoustic matching layer on the piezoelectric element has an acoustic impedance of 2 to 4 MRayls at 25 ° C. The medical array type ultrasonic probe as described. 前記第1制御信号基板から前記第2制御信号基板までの部材同士を前記鉛フリーハンダ合金層で接合した状態で、前記第1、第2の制御信号基板から前記圧電素子に電圧を印加して前記圧電素子を再分極することを特徴とする請求項1ないし7いずれか記載の医療用アレイ式超音波プローブ。   In the state where the members from the first control signal board to the second control signal board are joined together by the lead-free solder alloy layer, a voltage is applied from the first and second control signal boards to the piezoelectric element. The medical array ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 7, wherein the piezoelectric element is repolarized. 請求項1〜8いずれか記載の医療用アレイ式超音波プローブと、前記超音波プローブにケーブルを通して接続された超音波プローブ制御器とを具備したことを特徴とする医療用超音波診断装置。   9. A medical ultrasonic diagnostic apparatus comprising: the medical array ultrasonic probe according to claim 1; and an ultrasonic probe controller connected to the ultrasonic probe through a cable.
JP2008245971A 2008-09-25 2008-09-25 Medical array-type ultrasonic probe and medical ultrasonic diagnostic apparatus Withdrawn JP2010075367A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008245971A JP2010075367A (en) 2008-09-25 2008-09-25 Medical array-type ultrasonic probe and medical ultrasonic diagnostic apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008245971A JP2010075367A (en) 2008-09-25 2008-09-25 Medical array-type ultrasonic probe and medical ultrasonic diagnostic apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010075367A true JP2010075367A (en) 2010-04-08

Family

ID=42206554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008245971A Withdrawn JP2010075367A (en) 2008-09-25 2008-09-25 Medical array-type ultrasonic probe and medical ultrasonic diagnostic apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010075367A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8330333B2 (en) Ultrasound imaging transducer acoustic stack with integral electrical connections
US7118990B1 (en) Methods for making large dimension, flexible piezoelectric ceramic tapes
JP4181103B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
JP4778003B2 (en) Multilayer ultrasonic transducer and manufacturing method thereof
JP4373982B2 (en) Array-type ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
US7288069B2 (en) Ultrasonic probe and method of manufacturing the same
JP5456048B2 (en) Medical array type ultrasonic probe and medical ultrasonic diagnostic apparatus
US7969068B2 (en) Ultrasonic transducer with a retracted portion on a side surface of the piezoelectric layer
JP4118115B2 (en) Ultrasonic probe
JP6270506B2 (en) Laminated ultrasonic vibration device and ultrasonic medical device
JP2000131298A (en) Ultrasonic probe
JP6270505B2 (en) LAMINATED ULTRASONIC VIBRATION DEVICE, METHOD FOR PRODUCING LAMINATED ULTRASONIC VIBRATION DEVICE, AND ULTRASONIC MEDICAL DEVICE
JP4468599B2 (en) Ultrasonic probe
JP2000014672A (en) Ultrasonic probe and its manufacture
JP2010075367A (en) Medical array-type ultrasonic probe and medical ultrasonic diagnostic apparatus
JP2000261891A (en) Ultrasonic probe and its manufacture
JP3559497B2 (en) Ultrasonic probe
JP2000125393A (en) Ultrasonic wave transducer
EP3545565B1 (en) 2d ultrasound transducer array methods of making the same
JPH10285694A (en) Ultrasonic wave probe
JP2020130628A (en) Ultrasound probe, ultrasound diagnostic apparatus, and ultrasound probe manufacturing method
Ito et al. 3J2-4 Development of a Metal Bonded Langevin Transducer Using LiNbO_3

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20111206