JP2010109371A - プリント基板及びこれを備えたプローブ - Google Patents

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Abstract

【課題】プリント基板及びこれを備えるプローブの提供。
【解決手段】本発明のプローブは、トランスデューサと、このトランスデューサと面接触するパターン部を有するプリント基板と、前記トランスデューサを前記プリント基板のパターン部に接着させる接着部材とを備える。本発明によれば、プリント基板の接着部がパターン部を有することにより、接着部の接着面積が増加し、更に接着部材が接着部の金属層だけでなく、電気絶縁膜の部分とも接触できるようになるため、トランスデューサとプリント基板との間の接着力が向上する。これにより、トランスデューサとプリント基板とが、強固に接合されるようになり、両者間でのトランスデューサとプリント基板との間の接合不良による性能低下を防止すことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント基板（PCB）に関し、より詳しくは、超音波を用いて、対象体内部を映像化する超音波診断装置に使用するプリント基板及びこれを備えたプローブに関する。
超音波診断装置は、対象体の体表から体内の所望の部位に向かって、超音波信号を照射し、反射された超音波信号（超音波エコー信号）の情報を利用して、軟部組織の断層や血流に関するイメージを無侵襲に得る装置である。この装置は、Ｘ線診断装置、 ＣＴスキャナー(Computerized Tomography Scanner)、MRI(Magnetic Resonance Image)、核医学診断装置など、他の映像診断装置と比較して、小型で安価であること、リアルタイムで表示可能であること、Ｘ線などの被爆を受けることなく安全性が高いこと、などの長所があるため、心臓、腹部、泌尿器、及び産婦人科関連の診断に幅広く利用されている。
特に、超音波診断装置は、対象体の超音波映像を得るために、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射してくる超音波エコー信号を受信するプローブを備えている。
プローブは、トランスデューサと、上端が開放されたケースと、開放されたケースの上端に結合して対象体の表面と直接接触するカバーとを備える。
ここで、トランスデューサは、圧電物質が振動して、電気的な信号と音響信号とを相互に変換させる圧電層と、圧電層から発生（発射）された超音波が対象体に最大限に伝達されるように、圧電層と対象体との間の音響インピ−ダンス差を減少させる整合層と、圧電層の前方に進行する超音波を特定地点に集束させるレンズ層と、超音波が圧電層の後方へ進行するのを遮断して、映像が歪むのを防止する吸音層と、を備える。
上記圧電層は、圧電素子、信号電極、及び接地電極で構成され、信号電極および接地電極のそれぞれは、圧電素子の上端及び下端に装着される。そして、この圧電層には、プリント基板(Printed Circuit Board: PCB)が接合されるが、このときプリント基板は、圧電層の圧電素子に接着剤によって接着される。
上記のようなプローブの従来の製造方法によっては、圧電素子とプリント基板の接着面との接着力が低く、プローブの性能が低下してしまう問題がある。従って、この問題を改善することが要請される。
本発明は、上記のような問題点を改善するために創案したものであって、その目的は、プリント基板と圧電層とを強固に接合させることにより、圧電層とプリント基板との間の接合不良による性能低下を防止することができるように、構造を改善したプローブを提供することである。
本発明の一の形態に係るプローブは、トランスデューサと、上記トランスデューサと面接触するパターン部を有するプリント基板と、上記トランスデューサと上記プリント基板のパターン部とを接着させる接着部材とを備える。
ここで、上記パターン部のパターンは、多角形パターン、横縞パターン、縦縞パターン、斜線縞パターン、円形パターン、楕円形パターン、波形パターンのうちの少なくとも一つである。
また、上記パターン部は、凸型形状であって良い。
また、上記パターン部は、凹型形状であって良い。
また、本発明に係るプリント基板は、対象体に面接触する接着部と、上記接着部に形成されるパターン部とを備える。
また、上記パターン部は、多角形、斜線縞、横縞、縦縞、円形、楕円形、波型などのパターンのうちの少なくとも一つで形成されている。
本発明のプリント基板及びこれを備えるプローブによれば、プリント基板の接着部が、パターン部を有することにより、接着部の接着面積が増加し、更に接着部材が接着部の金属層だけでなく、電気絶縁膜の部分とも接触できるようになるため、トランスデューサとプリント基板との間の接着力が向上する。これにより、トランスデューサとプリント基板とが、強固に接合されるようになり、トランスデューサとプリント基板との間の接合不良によりトランスデューサの性能が低下することを防止することができる。
本発明の一実施例に係るプローブを概略的に示す断面図である。 図１に示されたプリント基板を示す図面である。 本発明の他の実施例に係るプリント基板を示す図面である。 本発明の他の実施例に係るプリント基板を示す図面である。 本発明の他の実施例に係るプリント基板を示す図面である。 本発明の他の実施例に係るプリント基板を示す図面である。 本発明の他の実施例に係るプリント基板を示す図面である。 本発明の他の実施例に係るプローブを概略的に示す断面図である。
以下、添付の図面を参照して、本発明に係るプリント基板及びこれを備えるプローブの一実施例を説明する。説明の便宜のために、図面に示された線の太さや構成要素の大きさなどは、説明の明瞭性と便宜上、誇張して図示されている。また、後述される用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語として、これらは使用者、運用者の意図又は慣例により変更されることがある。従って、このような用語に対する定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて下されなければならない。
図１は、本発明の一実施例に係るプローブを概略的に示す断面図であり、図２は、図１に示されたプリント基板を示す図面である。
先ず、図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施例に係るプローブ１００は、トランスデューサ１１０と、プリント基板１２０、及び接着部材１３０を備える。
トランスデューサ１１０は、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信する。トランスデューサ１１０は、圧電物質が振動して電気信号と音響信号とを相互に変換させる圧電層１１２を備える。圧電層１１２は、共振現象を利用して超音波を発生させる圧電素子１１２ａと、圧電素子１１２ａの上部及び下部にそれぞれ形成される信号電極１１２ｂ及び接地電極１１２ｃとを備える。
上記圧電素子１１２ａは、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT: lead zirconium titanate)のセラミック、亜鉛ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛の固溶体から作られるＰＺＮＴ単結晶、マグネシウムニオブ酸鉛及びチタン酸鉛の固溶体から作られるＰＺＭＴ単結晶などで作成することができる。また、信号電極１１２ｂ及び接地電極１１２ｃは、金や銀などの電気良導体材質で形成される。
トランスデューサ１１０は、圧電層１１２から発生（発射）された超音波信号が、対象体に最大限に伝達されるようにするために、圧電層１１２と対象体との間の音響インピ−ダンス差を減少させるガラス又は樹脂材質の整合層１１４と、圧電層１１２の前方（図１の上方）に進行する超音波信号を特定地点に集束させるレンズ層１１６と、超音波信号の圧電層１１２の後方（図１の下方）への進行を遮断して映像が歪むのを防止する吸音層１１８とを更に備える。上記圧電層１１２と、整合層１１４と、レンズ層１１６と、吸音層１１８とは、積層構造により形成される。
プリント基板１２０は、トランスデューサ１１０の積層方向に対してほぼ垂直方向になるように取り付けられる。このようなプリント基板１２０の一実施例として、延性印刷回路基板(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)がある。上記プリント基板１２０は、接着部１２２と、線（ライン）電極部１２４を備える。
接着部１２２は、トランスデューサ１１０の圧電層１１２に、より具体的には圧電層１１２の圧電素子１１２ａの側部に接触して接続される。このような接着部１２２は、可撓性を有する電気絶縁膜と、その上に形成される金属層とで形成される。
線電極部１２４は、信号用線電極１２４ａと接地用線電極１２４ｂとを備える。信号用線電極１２４ａは、圧電層１１２の信号電極１１２ｂに対応して、また、接地用線電極１２４ｂは、接地電極１１２ｃに対応して配置される。そして信号用線電極１２４ａ及び接地用線電極１２４ｂは、鉛などのような半田付け(Soldering)材料を介して信号電極１１２ｂ及び接地電極１１２ｃにそれぞれ半田付けされることにより、それぞれ電気的に接続される。
一方、接着部１２２は、接着部材１３０を介して、圧電素子１１２ａの側部に接着される。接着部材１３０は、非導電性の物質でできており、信号電極１１２ｂと接地電極１１２ｃとの間を絶縁させると共に、圧電素子１１２ａにプリント基板１２０の接着部１２２を接着させる。この接着部材１３０は、接着部１２２と圧電素子１１２ａとの間に塗布される接着剤であって、接着層を形成する。上記のような接着部１２２と圧電素子１１２ａとの接着により、プリント基板１２０はトランスデューサ１１０に接着される。
上記接着部１２２のパターン部は、パターン部１２５に示されている。パターン部１２５は、接着部１２２の全体又は一部分に形成され、プリント基板１２０が圧電層１１２に接着される際に、圧電層１１２と面接触するように形成される。このようなパターン部１２５は、接着部１２２の電気絶縁膜上に形成された金属層をエッチングして、電気絶縁膜が予め決められた形態に露出するように形成される。
本実施例によれば、パターン部１２５は、予め決められた形態のパターン部が、ここでは具体例として、ひし形パターン部が示されている。このようなひし形パターン部は、接着部１２２上に突出するように形成される凸型形態を有したり、接着部１２２上に窪むように形成される凹型形態を有したりする。この場合、凸部は、金属層から形成された部分であり、凹部は、電気絶縁膜が露出した部分である。
本実施例のプローブ１００によれば、上記のようにパターン部１２５は、圧電素子１１２ａと接着されるプリント基板１２０の接着部１２２に設けられているため、接着部１２２の接着面積が増加し、更に接着部材１３０が接着部１２２の金属層だけでなく、電気絶縁膜の部分とも接触できるようになり、トランスデューサ１１０とプリント基板１２０との間の接着力が向上する。
このような特徴を有する本実施例のプローブ１００は、トランスデューサ１１０とプリント基板１２０とが、より強固に接合されるので、トランスデューサ１１０とプリント基板１２０との間の接合不良により、その性能が低下することを防止することができる。
本実施例においては、パターン部１２５は、ひし形パターンとして示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
図３ないし図７は、本発明の他の実施例に係るプリント基板を示す。
説明の便宜上、上記実施例と構成及び機能が同一又は類似の構造は、同一の図面番号を使用し、これに対する詳細な説明は省略する。
図３ないし図７に示すように、本実施例のプリント基板２２０、３２０、４２０、５２０、６２０は、図２に示すひし形パターンを有するパターン部１２５（図２参照）以外にも、図３に示すような、斜線縞のパターンを有するパターン部２２５、図４に示すような、ひし形形態の多角形のパターンを有するパターン部３２５、図５に示すような、四角形形態の多角形のパターンを有するパターン部４２５、図６に示すような、横縞形態のパターンを有するパターン部５２５、図７に示すような、縦縞のパターンを有するパターン部６２５を有するパターン形態がありうる。更に、ここには図示されていないが、円形パターン、楕円形パターン、波形パターンなど、色々な形態を有する変形実施例が考えられる。
図８は、本発明の他の実施例に係るプローブを概略的に示す断面図である。
図８を参照すれば、本発明の他の実施例に係るプローブ７００は、トランスデューサ７１０と、プリント基板７２０とを備える。
図８において、トランスデューサ７１０は、圧電層７１２と、整合層７１４と、レンズ層７１６と、吸音層７１８とを備える。これらの圧電層７１２と、整合層７１４と、レンズ層７１６と、吸音層７１８とは、積層構造により形成される。これらの圧電層７１２と、整合層７１４と、レンズ層７１６と、吸音層７１８とを備えるトランスデューサ７１０の構成及び作用は、本発明の一実施例に係るトランスデューサ１１０（図１参照）に類似するので、詳細な説明は省略する。
プリント基板７２０は、トランスデューサ７１０の積層方向に対してほぼ水平方向に取り付けられ、接着部７２２と、線電極部７２４とを備える。
接着部７２２は、トランスデューサ７１０の圧電層７１２の上部又は下部に接触する。接着部７２２は、可撓性を有する電気絶縁膜でできており、その上に金属層が形成される。
線電極部７２４は、信号用線電極７２４ａと接地用線電極７２４ｂとを備える。信号用線電極７２４ａは、圧電層７１２の信号電極７１２ｂに対応して、接地用線電極７２４ｂは、接地電極７１２ｃに対応して配置される。信号用線電極７２４ａ及び接地用線電極７２４ｂは、それぞれ、鉛などのような半田付け材料を介して、信号電極７１２ｂ及び接地電極７１２ｃに半田付けされることにより、圧電層７１０とプリント基板７２０とを電気的に接続する。
一方、接着部７２２は、接着部材（図示せず）により圧電層７１２の上部又は下部に接着される。接着部材は、プリント基板７２０の接着部７２２を圧電層７１２と接着させる。このような接着部材は、接着部７２２と圧電層７１２との間に塗布されて接着層を形成する非導電性の接着剤であってよい。上記のような接着部７２２と圧電層７１２との接着により、プリント基板７２０は、トランスデューサ7１０に接着される。
上記接着部７２２は、パターン部（符号省略）を有する。このパターン部は、接着部７２２の全体又は一部分に形成され、プリント基板７２０が圧電層７１２に接着される際に、圧電層７１２と面接触するように形成される。このようなパターン部は、接着部７２２の電気絶縁膜上に形成された金属層を、電気絶縁膜が一定形態に露出するようにエッチングして形成される。上記のようなパターン部の構成及び作用は、図２ないし図７に示されたパターン部１２５、２２５、３２５、４２５、５２５、６２５に類似するので、これに対する詳細な説明は省略する。
本発明は、図面に示された実施例を参考として説明したが、これは例示的なものにすぎず、当該技術が属する分野で通常の知識を有する者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が考案可能であることを理解することができる。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、下記の特許請求の範囲により定める。
１００、７００ プローブ、１１０、７１０ トランスデューサ、１１２、７１２ 圧電層、１１２ａ、７１２ａ 圧電素子、１１２ｂ、７１２ｂ 信号電極、１１２ｃ、７１２ｃ 設置電極、１１４、７１４ 整合層、１１６、７１６ レンズ層、１１８、７１８ 吸音層、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０ プリント基板、１２２、７２２ 接着部、１２４、７２４ 線電極部、１２４ａ、７２４ａ 信号用線電極、１２４ｂ、７２４ｂ 接地用線電極、１２５、２２５、３２５、４２５、５２５、６２５ パターン部、１３０ 接着部材

Claims (6)

  1. トランスデューサと、
    前記トランスデューサと面接触するパターン部を有するプリント基板と、
    前記トランスデューサと前記パターン部を接着させる接着部材と
    を備えることを特徴とするプローブ。
  2. 前記パターン部は、多角形パターン、横縞パターン、縦縞パターン、斜線縞パターン、円形パターン、楕円形パターン、波型パターンのうちの少なくとも一つで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
  3. 前記パターン部は、凸型形状で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
  4. 前記パターン部は、凹型形状で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
  5. 対象体に面接触する接着部と、前記接着部に形成されるパターン部とを備えることを特徴とするプリント基板。
  6. 前記パターン部は、多角形パターン、斜線縞パターン、横縞パターン、縦縞パターン、円形パターン、楕円形パターン、波形パターンのうちの少なくとも一つで形成されることを特徴とする請求項５に記載のプリント基板。
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