JP2010219774A - Ultrasound transducer, ultrasound probe, and ultrasound diagnostic apparatus - Google Patents

Ultrasound transducer, ultrasound probe, and ultrasound diagnostic apparatus Download PDF

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JP2010219774A JP2009063172A JP2009063172A JP2010219774A JP 2010219774 A JP2010219774 A JP 2010219774A JP 2009063172 A JP2009063172 A JP 2009063172A JP 2009063172 A JP2009063172 A JP 2009063172A JP 2010219774 A JP2010219774 A JP 2010219774A
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Hiroyuki Yomo
浩之 四方
Takashi Takeuchi
俊 武内
Takashi Ogawa
隆士 小川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasound transducer capable of avoiding a situation where it is hard to perform connection to an ultrasound diagnostic apparatus body even when the number of piezoelectric elements is increased in the ultrasound transducer, and also reliably transmitting/receiving the ultrasound wave of the ultrasound transducer. <P>SOLUTION: Front surface side substrates to be arranged on the front surfaces of ultrasound vibrators commonly perform the connection of the respective front surface electrodes of a first vibrator group being a part of a plurality of ultrasound vibrators. Electrode pads are individually formed at positions respectively corresponding to the front surface electrodes of a second vibrator group different from the first vibrator group. Rear side substrates to be arranged on the rear surface sides of the ultrasound vibrators commonly perform the connection of the respective rear surface electrodes of the second vibrator group. Electrode pads are individually formed at positions respectively corresponding to the rear surface electrodes of the first vibrator group. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は超音波診断装置に用いられる超音波プローブに関し、特に当該超音波プローブに設けられる超音波トランスデューサの技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique of an ultrasonic transducer provided in the ultrasonic probe.

超音波診断装置は、超音波プローブにより被検体の所望の診断部位の情報を取得するため、その部位に超音波を送波(送信)し、音響インピーダンスの異なる被検体内の組織境界から反射波を受信する。このようにして、超音波プローブにより超音波を走査して、被検体の体内組織の情報を得て画像化することにより診断を行うものである。この超音波プローブは、被検体等に超音波を送波し、反射波を受波するための、超音波トランスデューサを有している。   In order to acquire information on a desired diagnostic region of a subject using an ultrasonic probe, an ultrasonic diagnostic apparatus transmits (transmits) ultrasonic waves to the region, and reflects waves from tissue boundaries in the subject having different acoustic impedances. Receive. In this way, diagnosis is performed by scanning ultrasonic waves with an ultrasonic probe, obtaining information on the body tissue of the subject, and imaging it. This ultrasonic probe has an ultrasonic transducer for transmitting an ultrasonic wave to a subject or the like and receiving a reflected wave.

近年においては、超音波プローブにおける1次元アレイの超音波トランスデューサを回転、揺動して用いる方法、または超音波振動子をマトリックス状に配列した2次元アレイの超音波トランスデューサを用いた電子走査式の超音波プローブによって、3次元で超音波画像収集、表示を行うシステムの検討が進んできている。3次元の超音波画像は、2次元画像において見逃されやすい部位の診断に有用であり、また、診断や計測に適した断層像を得ることができ、診断精度の向上が期待できる。   In recent years, a method of rotating and swinging a one-dimensional array of ultrasonic transducers in an ultrasonic probe, or an electronic scanning type using a two-dimensional array of ultrasonic transducers in which ultrasonic transducers are arranged in a matrix are used. Studies on a system for acquiring and displaying three-dimensional ultrasonic images using an ultrasonic probe are in progress. A three-dimensional ultrasonic image is useful for diagnosing a part that is easily overlooked in a two-dimensional image, and a tomographic image suitable for diagnosis and measurement can be obtained, so that improvement in diagnostic accuracy can be expected.

このような超音波プローブの一例として、その把持部の内部において電気信号の送受信を行う電子回路が内蔵されているものがある。この超音波プローブ内に配置された電子回路は、超音波トランスデューサにおける超音波振動子それぞれに接続されており、超音波診断装置本体からの制御信号に基づき、送信パルスを発生させて超音波振動子それぞれに送信する。また当該電子回路では、超音波トランスデューサが変換した電気信号に束ね処理等を施した後、超音波診断装置本体に送信する。超音波プローブの他の例としては、接続パターン可変な構成のスイッチを介して、複数の超音波振動子を一群として共通接続することにより、当該複数の超音波振動子が一括で超音波診断装置本体の送受信回路に接続される。   As an example of such an ultrasonic probe, there is one in which an electronic circuit that transmits and receives an electric signal is incorporated inside the grip portion. The electronic circuit disposed in the ultrasonic probe is connected to each ultrasonic transducer in the ultrasonic transducer, and generates a transmission pulse based on a control signal from the ultrasonic diagnostic apparatus main body to generate the ultrasonic transducer. Send to each. In the electronic circuit, the electrical signal converted by the ultrasonic transducer is subjected to a bundling process or the like and then transmitted to the ultrasonic diagnostic apparatus main body. As another example of an ultrasonic probe, a plurality of ultrasonic transducers are connected together as a group via a switch having a variable connection pattern, so that the plurality of ultrasonic transducers are collectively connected to an ultrasonic diagnostic apparatus. Connected to the transmitter / receiver circuit of the main body.

ここで、上述した従来の超音波プローブおよび超音波プローブに設けられた超音波トランスデューサの一例を図9〜図14を用いて説明する。図9〜図14は、超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサ、電子回路およびこれらを接続する配線基板を示す概略図である。   Here, an example of the above-described conventional ultrasonic probe and an ultrasonic transducer provided in the ultrasonic probe will be described with reference to FIGS. 9 to 14 are schematic views showing a conventional ultrasonic transducer, an electronic circuit, and a wiring board for connecting them, which are provided in the ultrasonic probe.

図9に示すように超音波トランスデューサ300は、超音波振動子314が2次元状に配列されている。また当該超音波振動子314それぞれに対応して、第1音響整合層310がそれぞれ隣接して配置される。さらに第1音響整合層310における超音波振動子314側の面と反対側に第2音響整合層311が配置される。つまり、超音波トランスデューサ300では図9に示すように超音波振動子314、第1音響整合層310および第2音響整合層311が順に積層されるように配置される。また図9に示すように、2次元配列された超音波振動子314における第1音響整合層310側と反対側の面(以下、「背面」という)には、複数の超音波振動子314全体に対し、吸音性を有する1のバッキング材318が設けられている。このように超音波トランスデューサ300は、バッキング材318、超音波振動子314、第1音響整合層310、第2音響整合層311の順に積層され、当該積層方向に超音波が放射される。   As shown in FIG. 9, the ultrasonic transducer 300 has ultrasonic transducers 314 arranged in a two-dimensional manner. Further, the first acoustic matching layers 310 are arranged adjacent to each other corresponding to the ultrasonic transducers 314, respectively. Furthermore, the second acoustic matching layer 311 is disposed on the opposite side of the first acoustic matching layer 310 from the surface on the ultrasonic transducer 314 side. That is, in the ultrasonic transducer 300, as shown in FIG. 9, the ultrasonic transducer 314, the first acoustic matching layer 310, and the second acoustic matching layer 311 are arranged in this order. Further, as shown in FIG. 9, on the surface opposite to the first acoustic matching layer 310 side (hereinafter referred to as “back surface”) in the two-dimensionally arranged ultrasonic transducers 314, a plurality of ultrasonic transducers 314 are entirely disposed. On the other hand, one backing material 318 having sound absorption is provided. As described above, the ultrasonic transducer 300 is laminated in the order of the backing material 318, the ultrasonic transducer 314, the first acoustic matching layer 310, and the second acoustic matching layer 311, and ultrasonic waves are radiated in the lamination direction.

また、図9に示すように超音波トランスデューサ300おける、超音波振動子314と第1音響整合層310と境界面(以下、「前面」という)には、グランド電極312が形成される。また、超音波振動子314とバッキング材318との境界面(背面)に信号電極316が設けられる。このグランド電極312と信号電極316とを異極の電極とすることにより、1つの超音波振動子314が異極の電極に挟まれることになり、電子回路からの電気信号により当該超音波振動子の駆動が可能となる。   As shown in FIG. 9, a ground electrode 312 is formed on the ultrasonic transducer 314, the first acoustic matching layer 310, and the boundary surface (hereinafter referred to as “front surface”) in the ultrasonic transducer 300. In addition, a signal electrode 316 is provided on a boundary surface (back surface) between the ultrasonic transducer 314 and the backing material 318. By using the ground electrode 312 and the signal electrode 316 as electrodes having different polarities, one ultrasonic transducer 314 is sandwiched between the electrodes having different polarities, and the ultrasonic transducer is generated by an electric signal from an electronic circuit. Can be driven.

このような従来の超音波トランスデューサ300においては、グランド電極312と送受信回路との接続を、図10に示すようにフレキシブル配線板(Flexible Printed Circuits/FPC)322に形成された配線パターン(不図示)によって行う。すなわち、超音波振動子314のグランド電極312に隣接した第1音響整合層310、第2音響整合層311は、導電性を有している。これらを介して当該グランド電極312とフレキシブル配線板322の配線パターンとが接続され、かつこれらの配線パターンは共通接続されて電子回路に導かれる。   In such a conventional ultrasonic transducer 300, the wiring pattern (not shown) formed on the flexible printed circuit (FPC) 322 is connected to the ground electrode 312 and the transmission / reception circuit as shown in FIG. Do by. That is, the first acoustic matching layer 310 and the second acoustic matching layer 311 adjacent to the ground electrode 312 of the ultrasonic transducer 314 have conductivity. Through these, the ground electrode 312 and the wiring pattern of the flexible wiring board 322 are connected, and these wiring patterns are connected in common and led to the electronic circuit.

他方、当該超音波トランスデューサ300における信号電極316と送受信回路とは、図11に示すようにフレキシブル配線板320に形成された配線パターン321によって接続される。しかしながら、2次元アレイの超音波トランスデューサでは、超音波振動子が2次元的に配列されることにより、1次元アレイの超音波トランスデューサと比較して超音波振動子の素子数の増大(例えば、10倍〜100倍)をともなってしまう。この超音波振動子数の増大によって、配線パターンの数も大幅に増加している。   On the other hand, the signal electrode 316 and the transmission / reception circuit in the ultrasonic transducer 300 are connected by a wiring pattern 321 formed on the flexible wiring board 320 as shown in FIG. However, in the two-dimensional array of ultrasonic transducers, the number of elements of the ultrasonic transducer is increased as compared to the one-dimensional array of ultrasonic transducers (for example, 10 by arranging the ultrasonic transducers two-dimensionally). Times to 100 times). With the increase in the number of ultrasonic vibrators, the number of wiring patterns is also greatly increased.

例えば図11に示すように、超音波トランスデューサ300においては、超音波振動子314の信号電極316それぞれと、配線パターン321とを接続するために、フレキシブル配線板320に接続パッド321aを形成する。したがって、フレキシブル配線板320における各超音波振動子314との接続面では、2次元配列された多数の超音波振動子314の数分、接続パッド321aが形成される。しかし、多数の接続パッド321aの間において、さらに超音波振動子314の数分、配線パターン321を形成しなければならない(図11参照)。このような構成では、配線パターン321および接続パッド321aのピッチが非常に密となり、実現が非常に困難である。このような従来の超音波トランスデューサの例としては、特許文献1がある。   For example, as shown in FIG. 11, in the ultrasonic transducer 300, a connection pad 321 a is formed on the flexible wiring board 320 in order to connect each signal electrode 316 of the ultrasonic transducer 314 and the wiring pattern 321. Therefore, the connection pads 321a are formed on the connection surface of the flexible wiring board 320 with each ultrasonic transducer 314 by the number of ultrasonic transducers 314 that are two-dimensionally arranged. However, it is necessary to form wiring patterns 321 corresponding to the number of ultrasonic transducers 314 between a large number of connection pads 321a (see FIG. 11). In such a configuration, the pitch of the wiring pattern 321 and the connection pad 321a is very dense, and it is very difficult to realize. There exists patent document 1 as an example of such a conventional ultrasonic transducer.

そこで、図9〜図11に示すような従来の超音波トランスデューサ300では、バッキング材318と超音波振動子314との間にフレキシブル配線板320を配置して、その配線パターン321により後段の送受信回路まで接続する構成を実現するために、超音波振動子314の2次元アレイ全体を複数のモジュール(超音波振動子群)に分割し、モジュールごとにフレキシブル配線板320、322を設けている。   Therefore, in the conventional ultrasonic transducer 300 as shown in FIGS. 9 to 11, the flexible wiring board 320 is disposed between the backing material 318 and the ultrasonic transducer 314, and the subsequent transmission / reception circuit is formed by the wiring pattern 321. In order to realize a configuration in which the ultrasonic transducers 314 are connected to each other, the entire two-dimensional array of the ultrasonic transducers 314 is divided into a plurality of modules (ultrasonic transducer groups), and flexible wiring boards 320 and 322 are provided for each module.

すなわち、図12に示すように所定数単位の超音波振動子314を一纏めのモジュールとし、そのモジュールを2次元状に配列して超音波トランスデューサ300を形成する。この図12に示すように超音波振動子314群からなる1モジュール毎にフレキシブル配線板320を割り当てることにより、1モジュールに割り当てられる配線パターン321の数を、減らしている。このように構成することにより、モジュールそれぞれに応じて配置された中継基板330上の送受信回路332、334と、超音波振動子314の信号電極316との接続が可能となる。   That is, as shown in FIG. 12, a predetermined number of units of ultrasonic transducers 314 are used as a single module, and the modules are arranged two-dimensionally to form the ultrasonic transducer 300. As shown in FIG. 12, the number of wiring patterns 321 assigned to one module is reduced by assigning the flexible wiring board 320 to each module comprising the ultrasonic transducer 314 group. With this configuration, the transmission / reception circuits 332 and 334 on the relay substrate 330 arranged in accordance with each module can be connected to the signal electrode 316 of the ultrasonic transducer 314.

この図12に示すような超音波トランスデューサ300においては、各モジュール間においてそれぞれのフレキシブル配線板320、322が介在する。例えば図12に示す超音波振動子314モジュール間には、相互のフレキシブル配線板320、322が合わせて4枚介在している。したがってモジュール内の各超音波振動子314間のピッチL1(図12参照)に比較して、隣接する超音波振動子314モジュール間のピッチL2が長くなってしまう。すなわち、モジュールの端に配置された素子と、当該素子に隣接する他のモジュールの端の素子とが、その間に介在するフレキシブル配線板320、322の厚さや配置間隔の分だけ離れてしまう。   In the ultrasonic transducer 300 as shown in FIG. 12, flexible wiring boards 320 and 322 are interposed between the modules. For example, four flexible wiring boards 320 and 322 are interposed between the ultrasonic transducer 314 modules shown in FIG. Therefore, the pitch L2 between the adjacent ultrasonic transducers 314 modules becomes longer than the pitch L1 (see FIG. 12) between the ultrasonic transducers 314 in the module. That is, the element arranged at the end of the module and the element at the end of another module adjacent to the element are separated by the thickness and arrangement interval of the flexible wiring boards 320 and 322 interposed therebetween.

しかし、超音波振動子314間のピッチが大きくなればなるほどサイドローブによるアーチファクトの影響が大きくなり、超音波画像の信頼性に問題が生じるおそれがある。さらに、超音波振動子314間にフレキシブル配線板320、322が複数介在すると、モジュール相互の位置精度が悪化するおそれがある。結果としてパルスの遅延制御に影響して超音波ビームの収束・偏向の精度が悪化してしまう場合がある。また、超音波トランスデューサの製造工程において、超音波振動子モジュールを形成する工程が増え、煩雑であるとともに、コストアップを招来してしまう。またフレキシブル配線板320、322の増加によって、超音波プローブの大型化にもつながるおそれがある。   However, the greater the pitch between the ultrasonic transducers 314, the greater the influence of sidelobe artifacts, which may cause problems with the reliability of the ultrasonic image. Furthermore, if a plurality of flexible wiring boards 320 and 322 are interposed between the ultrasonic transducers 314, the positional accuracy between modules may be deteriorated. As a result, the accuracy of the convergence / deflection of the ultrasonic beam may be deteriorated by affecting the delay control of the pulse. Further, in the manufacturing process of the ultrasonic transducer, the number of processes for forming the ultrasonic transducer module is increased, which is complicated and increases the cost. Further, the increase in the number of flexible wiring boards 320 and 322 may lead to an increase in the size of the ultrasonic probe.

そこで、この図9〜図11や、図12に示すような超音波トランスデューサ300に対し、バッキング材内に電極リードを埋設し、当該バッキング材内の超音波放射方向側と反対側の面に電極リードを露出させる構成の超音波トランスデューサが提案されている(例えば特許文献2)。このような超音波トランスデューサにおける超音波振動子の電極と超音波診断装置との接続構成を図13を参照して説明する。図13は、従来の超音波トランスデューサの構成を示す概略断面図である。   Therefore, with respect to the ultrasonic transducer 300 as shown in FIGS. 9 to 11 and FIG. 12, an electrode lead is embedded in the backing material, and the electrode is placed on the surface opposite to the ultrasonic radiation direction side in the backing material. An ultrasonic transducer configured to expose a lead has been proposed (for example, Patent Document 2). A connection configuration between the electrodes of the ultrasonic transducer and the ultrasonic diagnostic apparatus in such an ultrasonic transducer will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a conventional ultrasonic transducer.

図13に示す超音波トランスデューサ300は、バッキング材318の内部において、超音波振動子314の信号電極316と接続された例えば針状の電極リード325が埋設されている。この電極リード325は、バッキング材318における超音波振動子314との境界面から、バッキング材318内を通過して反対側の端面まで到達し、当該端面に露出される。またバッキング材318の当該端面に隣接して電子回路336が配置される。さらにこの電子回路336とバッキング材318の端面に露出した電極リード325の端部とを導電接着し、電子回路336と電極リード325とを接続することにより、信号電極316と電子回路336とを導通させることが可能となる。   In the ultrasonic transducer 300 shown in FIG. 13, for example, a needle-like electrode lead 325 connected to the signal electrode 316 of the ultrasonic transducer 314 is embedded in the backing material 318. The electrode lead 325 passes from the boundary surface of the backing material 318 with the ultrasonic transducer 314 to reach the opposite end surface through the backing material 318 and is exposed to the end surface. An electronic circuit 336 is disposed adjacent to the end surface of the backing material 318. Further, the electronic circuit 336 and the end portion of the electrode lead 325 exposed on the end surface of the backing material 318 are conductively bonded, and the electronic circuit 336 and the electrode lead 325 are connected, whereby the signal electrode 316 and the electronic circuit 336 are electrically connected. It becomes possible to make it.

図13に示す超音波トランスデューサ300では、2次元配列された多数の超音波振動子314からの信号を電子回路336によって束ね処理を行ってから、超音波診断装置本体側へ伝送する。したがって、図13における超音波トランスデューサ300は、図12の超音波トランスデューサのように超音波振動子314のモジュールを形成することなく、フレキシブル配線板320上に形成する配線パターンのピッチが極端に密になってしまう事態を防止している。   In the ultrasonic transducer 300 shown in FIG. 13, signals from a large number of two-dimensionally arranged ultrasonic transducers 314 are bundled by the electronic circuit 336 and then transmitted to the ultrasonic diagnostic apparatus main body. Therefore, in the ultrasonic transducer 300 in FIG. 13, the pitch of the wiring pattern formed on the flexible wiring board 320 is extremely dense without forming the module of the ultrasonic transducer 314 like the ultrasonic transducer in FIG. It prevents the situation that becomes.

しかし、図13に示す超音波トランスデューサ300においては電極リード325をバッキング材318内に埋設させることによって以下の問題が生じうる。すなわち、バッキング材318は、超音波振動子314の音響制動のために設けられるものであり、バッキング材318本来の音響特性に影響しないように電極リード325を埋設させる作業は困難である。また実現したとしてもその製造工程は煩雑である。   However, in the ultrasonic transducer 300 shown in FIG. 13, the following problems may occur when the electrode lead 325 is embedded in the backing material 318. That is, the backing material 318 is provided for acoustic braking of the ultrasonic vibrator 314, and it is difficult to embed the electrode lead 325 so as not to affect the original acoustic characteristics of the backing material 318. Even if it is realized, the manufacturing process is complicated.

また、各電極リード325間のクロストークを回避しなければならないが、電極リード325それぞれは、超音波振動子314の配列ピッチとほぼ等間隔に形成されるものであるため、クロストーク回避のために電極リード325相互の間隔を確保することは困難である。さらに、バッキング材318は、超音波振動子314の音響制動のためにある程度の長さを有するように構成されるものであるが、バッキング材318に埋設される電極リード325の長さが長くなると、クロストークが生じてしまうおそれがある。また、電極リード325の両端を、バッキング材318における各端面から露出させるように処理する工程は非常に煩雑である。   In addition, it is necessary to avoid crosstalk between the electrode leads 325, but each of the electrode leads 325 is formed at almost equal intervals with the arrangement pitch of the ultrasonic transducers 314, so that crosstalk is avoided. In addition, it is difficult to ensure the distance between the electrode leads 325. Further, the backing material 318 is configured to have a certain length for acoustic braking of the ultrasonic vibrator 314. However, when the length of the electrode lead 325 embedded in the backing material 318 is increased. There is a risk of crosstalk. Moreover, the process of processing both ends of the electrode lead 325 so as to be exposed from the respective end faces of the backing material 318 is very complicated.

そこで、この図9〜図13に示すような超音波トランスデューサ300に対し、超音波振動子の各電極と、送受信回路とを接続する配線手段として、多層FPCを用い、スルーホール間の配線数を増す構成の超音波トランスデューサが提案されている。すなわち、この超音波トランスデューサにおける多層FPCは、導電層を複数有しており、各導電層において超音波振動子の信号電極と送受信回路との接続を行っている。またこの多層FPCの各層間は、スルーホールまたはビアホールによって接続される。このような構成のFPCによれば、各層における超音波振動子と送受信回路との配線パターンのピッチが狭くなりすぎず、配線に関する困難性が解消される。   Therefore, for the ultrasonic transducer 300 as shown in FIGS. 9 to 13, a multilayer FPC is used as a wiring means for connecting each electrode of the ultrasonic transducer and the transmission / reception circuit, and the number of wirings between the through holes is set. Additional configurations of ultrasonic transducers have been proposed. That is, the multilayer FPC in this ultrasonic transducer has a plurality of conductive layers, and each conductive layer connects the signal electrode of the ultrasonic transducer and the transmission / reception circuit. The layers of the multilayer FPC are connected by through holes or via holes. According to the FPC having such a configuration, the pitch of the wiring pattern between the ultrasonic transducer and the transmission / reception circuit in each layer does not become too narrow, and the difficulty related to wiring is solved.

しかし、上述のような超音波トランスデューサにおいては、多層FPCを用いることによって以下の問題が生じうる。すなわち第1に、多層FPCを用いることによりFPCの厚さが増すことになる。FPCの配線パターンは超音波振動子の電極に接続されるものであるため、超音波振動子とバッキング材との間に配置されるか、超音波振動子と音響整合層との間に配置されるか、または音響整合層と音響レンズとの間に配置されるものである。したがって、FPCの厚さが増すことにより、FPCと、超音波振動子、バッキング材や音響整合層等との間で音響インピーダンスのギャップの影響が大きくなり、超音波の送受信に支障をきたすおそれがある。また第2に、多層FPCにおいては、可撓性が低く曲げにくくなるおそれがある。この場合、超音波トランスデューサ自体の製造が煩雑となってしまい、製造コストの増加を招くおそれがある。さらに、FPCの曲げにくさにより超音波プローブのヘッドサイズの増大を招くおそれがある。   However, in the ultrasonic transducer as described above, the following problems may occur by using the multilayer FPC. That is, first, the use of a multilayer FPC increases the thickness of the FPC. Since the FPC wiring pattern is connected to the electrodes of the ultrasonic transducer, it is arranged between the ultrasonic transducer and the backing material or between the ultrasonic transducer and the acoustic matching layer. Or between the acoustic matching layer and the acoustic lens. Therefore, when the thickness of the FPC increases, the influence of the acoustic impedance gap between the FPC and the ultrasonic transducer, the backing material, the acoustic matching layer, etc. increases, which may interfere with the transmission / reception of ultrasonic waves. is there. Secondly, in a multi-layer FPC, there is a possibility that flexibility is low and bending becomes difficult. In this case, the manufacture of the ultrasonic transducer itself is complicated, which may increase the manufacturing cost. Furthermore, the difficulty in bending the FPC may cause an increase in the head size of the ultrasonic probe.

上述した図9、図12、図13に示すような超音波トランスデューサの他、従来、超音波振動子314の背面に直接、電子回路327を配置、接続する構成の超音波トランスデューサが提案されている(例えば、図14、特許文献3参照)。図14に示すように、この超音波トランスデューサ300は、超音波振動子314における信号電極316の背面側に電子回路327を隣接して配置するとともに、当該電子回路327とバッキング材318との間にフレキシブル配線板320が配置される構造となっている。この超音波トランスデューサ300では、各超音波振動子314ごとの信号電極316と電子回路327が接続されており、電子回路327は多数の信号を束ねる処理を行う。当該処理された信号は、電子回路327のさらに背面に配置されたフレキシブル配線板320を介して伝送される。したがって図14に示すような超音波トランスデューサ300では、バッキング材318内に電極リードを埋設する必要もなく、かつ超音波振動子314直下で信号路数を減ずる処理を行うので、電気信号の伝送についての配線に関する困難性が解消される。   In addition to the ultrasonic transducers as shown in FIGS. 9, 12, and 13 described above, there has conventionally been proposed an ultrasonic transducer having a configuration in which an electronic circuit 327 is arranged and connected directly to the back surface of the ultrasonic transducer 314. (For example, see FIG. 14 and Patent Document 3). As shown in FIG. 14, this ultrasonic transducer 300 has an electronic circuit 327 disposed adjacent to the back side of the signal electrode 316 in the ultrasonic transducer 314, and between the electronic circuit 327 and the backing material 318. The flexible wiring board 320 is arranged. In this ultrasonic transducer 300, the signal electrode 316 and the electronic circuit 327 for each ultrasonic transducer 314 are connected, and the electronic circuit 327 performs a process of bundling a large number of signals. The processed signal is transmitted through the flexible wiring board 320 disposed on the back surface of the electronic circuit 327. Therefore, in the ultrasonic transducer 300 as shown in FIG. 14, it is not necessary to embed an electrode lead in the backing material 318, and processing for reducing the number of signal paths directly under the ultrasonic transducer 314 is performed. The difficulty related to wiring is eliminated.

図14に示すような従来の超音波トランスデューサ300においては、電子回路327が、その前面側に接続された信号電極316から入力を受け、背面側に接続されたフレキシブル配線板320の配線パターンに出力する。このため、電子回路327には前面側および背面側の両面において接続をとる電極が必要となる。超音波トランスデューサ300においてこのような電子回路327を実現するための半導体プロセスとして、例えばシリコン貫通電極(TSV/Through Silicon Via)がある。   In the conventional ultrasonic transducer 300 as shown in FIG. 14, the electronic circuit 327 receives an input from the signal electrode 316 connected to the front side and outputs it to the wiring pattern of the flexible wiring board 320 connected to the back side. To do. For this reason, the electronic circuit 327 requires electrodes for connection on both the front side and the back side. As a semiconductor process for realizing such an electronic circuit 327 in the ultrasonic transducer 300, for example, there is a through silicon via (TSV / Through Silicon Via).

ここで、図14に示すような超音波トランスデューサ300においては、超音波振動子314とバッキング材318の間に電子回路327配置される。この電子回路327は半導体物質(シリコン等)によって構成されているものである。この半導体物質は、音響インピーダンス等、音響特性の点で超音波振動子314、バッキング材318と適合しないおそれがある。例えば、シリコンの音響インピーダンス(acoustic characteristic impedance)Zは、19.5MRayl程度である。これに対し、一般的なPZT系圧電材料による超音波振動子314の音響インピーダンスは35MRayl程度であり、大きな差がある。このような場合、界面での反射率が大きく、反射による影響を及ぼしてしまう。結果、超音波トランスデューサによる超音波の送受信に支障をきたすおそれがある。   Here, in the ultrasonic transducer 300 as shown in FIG. 14, the electronic circuit 327 is disposed between the ultrasonic transducer 314 and the backing material 318. The electronic circuit 327 is made of a semiconductor material (silicon or the like). This semiconductor material may not be compatible with the ultrasonic transducer 314 and the backing material 318 in terms of acoustic characteristics such as acoustic impedance. For example, the acoustic impedance Z of silicon is about 19.5 MRayl. On the other hand, the acoustic impedance of the ultrasonic vibrator 314 made of a general PZT piezoelectric material is about 35 MRayl, which is a big difference. In such a case, the reflectance at the interface is large, and the influence of reflection is exerted. As a result, there is a possibility that the transmission / reception of ultrasonic waves by the ultrasonic transducer may be hindered.

したがって、図14のような超音波トランスデューサ300においては、電子回路327における前面側から背面側へ向かう方向における長さを極力短く、つまり厚さを薄くすることにより、超音波の送受信に対する電子回路327の音響特性の影響を可能な限り低減させ、生成される超音波画像に支障をきたす事態を回避しなければならない。   Therefore, in the ultrasonic transducer 300 as shown in FIG. 14, the length of the electronic circuit 327 in the direction from the front side to the back side is as short as possible, that is, by reducing the thickness, the electronic circuit 327 for transmitting and receiving ultrasonic waves. It is necessary to reduce the influence of the acoustic characteristics of the image as much as possible and to avoid a situation in which the generated ultrasonic image is hindered.

しかし、電子回路327による音響的な影響を少なくするとともに、信号電極316とフレキシブル配線板320の配線パターンとの接続をするシリコン貫通電極を実現することは、当該電子回路327の厚さの点で困難である。すなわち、電子回路327による音響的な影響を低減させるために肉薄に形成すると、シリコン貫通電極を用いることが困難となり、電子回路327の両面の接続を取ることが困難となる。他方、電子回路327においてシリコン貫通電極を用いることを前提とすると、厚さが増加するので電子回路327による音響的な影響により、超音波の送受信に支障をきたすおそれがある。   However, in order to reduce the acoustic effect of the electronic circuit 327 and to realize a through silicon via that connects the signal electrode 316 and the wiring pattern of the flexible wiring board 320, the thickness of the electronic circuit 327 can be realized. Have difficulty. That is, if it is formed thin in order to reduce the acoustic effect of the electronic circuit 327, it is difficult to use the silicon through electrode, and it is difficult to connect both sides of the electronic circuit 327. On the other hand, if it is assumed that a through silicon via is used in the electronic circuit 327, the thickness increases, so that there is a possibility that the transmission and reception of ultrasonic waves may be hindered due to the acoustic effect of the electronic circuit 327.

またシリコン貫通電極を用いず、電子回路327からワイヤボンディング等によって、フレキシブル配線板320との接続を行うことも可能であるが、このような構成では電子回路327およびフレキシブル配線板320の双方にボンディングパッドが必要となり、さらに電子回路327からのボンディングワイヤが形成されるので、超音波トランスデューサ300のサイズが増大する。結果として超音波プローブのサイズ増大を招来する。   In addition, the electronic circuit 327 can be connected to the flexible wiring board 320 by wire bonding or the like without using the silicon through electrode, but in such a configuration, bonding to both the electronic circuit 327 and the flexible wiring board 320 is possible. Since a pad is required and a bonding wire from the electronic circuit 327 is formed, the size of the ultrasonic transducer 300 increases. As a result, the size of the ultrasonic probe is increased.

また、超音波振動子における一定のチャンネル数のみを送受信回路と接続することにより超音波振動子の電極と送受信回路とを接続する配線リードの数を制限する技術(スパースアレイ、スパース法)も提案されている(例えば、特許文献4)。この超音波トランスデューサによると、2次元的に配列された多数の超音波振動子の中に、あらかじめ定められた有効振動子とその他の無効振動子とがあり、無効振動子を除外して超音波の送受波を行わせる。例えば、2次元的に配列された超音波振動子に対し、背面電極を分散して形成する。配列された全ての超音波振動子のうち、この背面電極が形成された超音波振動子が有効振動子となり、その他の部分は無効振動子とされる。   Also proposed is a technology (sparse array, sparse method) that limits the number of wiring leads that connect the electrodes of the ultrasonic transducer and the transmitter / receiver circuit by connecting only a certain number of channels in the ultrasonic transducer to the transmitter / receiver circuit. (For example, Patent Document 4). According to this ultrasonic transducer, among a large number of ultrasonic transducers arranged two-dimensionally, there are predetermined effective transducers and other invalid transducers. Let's send and receive. For example, the back electrodes are formed in a dispersed manner with respect to the two-dimensionally arranged ultrasonic transducers. Of all the arranged ultrasonic transducers, the ultrasonic transducer on which the back electrode is formed is an effective transducer, and the other portions are invalid transducers.

特開2005−342337号公報JP 2005-342337 A 特開2002−27593号公報JP 2002-27593 A 特表2007−515268号公報JP-T-2007-515268 特表2004−7309号公報Special table 2004-7309 gazette

超音波振動子の2次元配列における有効振動子パターンは、所定の分散条件(一定密度、一定線密度)に従って決定されるが、場合によっては偏りのない反射波を得にくいことがある。したがって、試行錯誤によって異なる有効振動子パターンで検証を実行し、最終的に最も良好な有効振動子パターンが定められる。   The effective transducer pattern in the two-dimensional array of ultrasonic transducers is determined according to a predetermined dispersion condition (constant density, constant linear density). However, in some cases, it is difficult to obtain a reflected wave without bias. Therefore, verification is executed with different effective vibrator patterns by trial and error, and the best effective vibrator pattern is finally determined.

しかしながら、スパースアレイによる超音波トランスデューサでは全超音波振動子配列の面積に対して、超音波送受信を行いうる有効振動子の面積が少ないために、音場や感度に悪影響を与え、分解能が低下するといった課題を有している。   However, with an ultrasonic transducer using a sparse array, the effective transducer area that can perform ultrasonic transmission / reception is smaller than the total ultrasonic transducer array area, which adversely affects the sound field and sensitivity and lowers the resolution. There is a problem.

この発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、超音波トランスデューサにおける超音波振動子の数が増加しても、超音波診断装置本体と超音波振動子との接続が困難となる事態を回避するとともに、超音波トランスデューサの超音波の送受信を確実に行うことが可能な超音波トランスデューサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus main body and an ultrasonic transducer, even if the number of ultrasonic transducers in the ultrasonic transducer increases. An object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer capable of avoiding a situation where connection is difficult and capable of reliably transmitting and receiving ultrasonic waves of the ultrasonic transducer.

上記の問題を解決するための請求項1に記載の発明は、超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられ、圧電性を有する複数の超音波振動子と、前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第1振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第1振動子群の他の第2振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第2振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第1振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を備えたこと、を特徴とする超音波トランスデューサである。
また、上記の問題を解決するための請求項12に記載の発明は、超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられた複数の超音波振動子を有する超音波トランスデューサが内部に設けられた超音波プローブであって、前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第1振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第1振動子群の他の第2振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第2振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第1振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を有する超音波トランスデューサを備えたこと、を特徴とする超音波プローブである。
According to a first aspect of the present invention for solving the above problem, a front electrode and a rear electrode are provided on the front surface on the radial side of the ultrasonic wave and on the back surface on the opposite side of the front surface, respectively. A plurality of ultrasonic transducers, and each of the front electrodes of the first transducer group disposed on the front side of the plurality of ultrasonic transducers and being a part of the plurality of ultrasonic transducers A front-side substrate on which electrode pads are individually formed at positions corresponding to the front electrodes of the other second vibrator group of the first vibrator group, A plurality of ultrasonic transducers are disposed on the back side, and have signal lead lines that commonly connect the back electrodes of the second transducer group, and each of the back electrodes of the first transducer group. Individual at corresponding position Further comprising a back-side substrate on which the electrode pads are formed, to an ultrasound transducer, characterized in.
According to a twelfth aspect of the present invention for solving the above problem, a front electrode and a back electrode are provided on the front surface on the radial side of the ultrasonic wave and on the back surface on the opposite side of the front surface, respectively. An ultrasonic probe in which an ultrasonic transducer having a plurality of ultrasonic transducers is provided, which is disposed on the front surface side of the plurality of ultrasonic transducers, and of the plurality of ultrasonic transducers It has a signal lead line for commonly connecting each of the front electrodes of the first vibrator group that is a part, and at a position corresponding to each of the front electrodes of another second vibrator group of the first vibrator group A front substrate on which electrode pads are individually formed, and a signal lead line disposed on the back side of the plurality of ultrasonic transducers and commonly connecting the back electrodes of the second transducer group. Then And an ultrasonic transducer having a back side substrate on which electrode pads are individually formed at positions corresponding to the back electrodes of the first transducer group. .

請求項1および12に記載の発明によれば、超音波プローブの超音波トランスデューサにおいて、複数の超音波振動子のうちの一部である第1振動子群と、当該第1振動子群の他の第2振動子群とで、共通接続される電極が前面側と背面側とに分かれている。したがって、前面側基板においては、第1振動子群における電極それぞれが共通接続されているので、第2振動子群おける各超音波振動子の電極をそれぞれ別個独立に接続したとしても、配線スペースが確保されているため、配線が困難となる事態を回避することが可能である。同様に、背面側基板においても、第1振動子群における各超音波振動子の電極をそれぞれ別個独立に接続したとしても、配線が困難となる事態を回避することが可能である。結果として、超音波トランスデューサにおける超音波振動子の数が増加しても、超音波診断装置本体と超音波振動子との接続が容易となるとともに、超音波トランスデューサの超音波の送受信を確実に行うことが可能となる。   According to the first and twelfth aspects of the present invention, in the ultrasonic transducer of the ultrasonic probe, in addition to the first transducer group that is a part of the plurality of ultrasonic transducers and the first transducer group, In the second vibrator group, the commonly connected electrodes are divided into a front side and a back side. Accordingly, since the electrodes in the first transducer group are connected in common on the front substrate, the wiring space is reduced even if the electrodes of the ultrasonic transducers in the second transducer group are connected separately. Since it is ensured, it is possible to avoid a situation where wiring becomes difficult. Similarly, even on the back side substrate, even if the electrodes of the ultrasonic transducers in the first transducer group are connected independently, it is possible to avoid a situation where wiring becomes difficult. As a result, even if the number of ultrasonic transducers in the ultrasonic transducer increases, the ultrasonic diagnostic apparatus main body and the ultrasonic transducer can be easily connected, and the ultrasonic transducer can reliably transmit and receive ultrasonic waves. It becomes possible.

この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサを側方から見た状態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state which looked at the ultrasonic transducer concerning embodiment of this invention from the side. 図1における超音波トランスデューサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the ultrasonic transducer in FIG. この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサにおいて、第1振動子群および第2振動子群における前面電極と前面側基板との接続構造および背面電極と背面側基板との接続構造とを示す、図2の概略部分拡大図である。The ultrasonic transducer concerning embodiment of this invention WHEREIN: The figure which shows the connection structure of the front electrode and front side board | substrate in the 1st vibrator group and the 2nd vibrator group, and the connection structure of a back electrode and a back side board | substrate FIG. (A)は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサの背面側基板における超音波振動子側の面の配線パターンを概念的に示す概略図である。(B)は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサの背面側基板におけるバッキング材側の面の配線パターンを概念的に示す概略図である。(A) is the schematic which shows notionally the wiring pattern of the surface by the side of the ultrasonic transducer | vibrator in the back side board | substrate of the ultrasonic transducer concerning 1st Embodiment of this invention. (B) is the schematic which shows notionally the wiring pattern of the surface by the side of the backing material in the back surface side board | substrate of the ultrasonic transducer concerning 1st Embodiment of this invention. (A)は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサの前面側基板における超音波振動子側の面の配線パターンを概念的に示す概略図である。(B)は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサの前面側基板における被検体側の面の配線パターンを概念的に示す概略図である。(A) is the schematic which shows notionally the wiring pattern of the surface by the side of the ultrasonic transducer | vibrator in the front side board | substrate of the ultrasonic transducer | vibrator concerning 1st Embodiment of this invention. (B) is a schematic diagram conceptually showing a wiring pattern of a surface on the subject side in the front substrate of the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施形態にかかる超音波プローブと超音波診断装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus concerning embodiment of this invention. この発明の第2実施形態にかかる超音波トランスデューサのサブアレイの分布を概念的に示す概略図である。It is the schematic which shows notionally the distribution of the subarray of the ultrasonic transducer concerning 2nd Embodiment of this invention. (A)〜(D)は、この発明の第2実施形態にかかる超音波トランスデューサの前面側基板および背面側基板における図7のX1方向に引き出された配線パターンを概念的に示す概略図である。(A)-(D) are the schematic which shows notionally the wiring pattern pulled out to the X1 direction of FIG. 7 in the front side board | substrate and back side board | substrate of the ultrasonic transducer concerning 2nd Embodiment of this invention. . 超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサおよび、当該超音波トランスデューサと電子回路とを接続する配線基板を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the conventional ultrasonic transducer provided in the ultrasonic probe, and the wiring board which connects the said ultrasonic transducer and an electronic circuit. 超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサおよび、当該超音波トランスデューサと電子回路とを接続する配線基板を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the conventional ultrasonic transducer provided in the ultrasonic probe, and the wiring board which connects the said ultrasonic transducer and an electronic circuit. 超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサにおけるバッキング材と、配線基板および配線パターンとを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the backing material, the wiring board, and wiring pattern in the conventional ultrasonic transducer provided in the ultrasonic probe. 超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサ、電子回路およびこれらを接続する配線基板を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the conventional ultrasonic transducer, the electronic circuit, and the wiring board which connect these provided in the ultrasonic probe. 超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサ、電子回路、これらを接続する配線リードおよび配線基板を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the conventional ultrasonic transducer, the electronic circuit, the wiring lead which connects these, and a wiring board provided in the ultrasonic probe. 超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサ、電子回路およびこれらを接続する配線基板を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the conventional ultrasonic transducer, the electronic circuit, and the wiring board which connect these provided in the ultrasonic probe.

[第1実施形態]
以下、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサ、超音波プローブおよび超音波診断装置につき、図1〜8を参照して説明する。
[First embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic transducer, an ultrasonic probe, and an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

(超音波トランスデューサの概略構成)
図1は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサ100を側方から見た状態を示す概略斜視図である。また、図2は、図1における超音波トランスデューサ100の概略断面図である。以下、本実施形態にかかる超音波トランスデューサ100の構成について説明する。なお、各図に示される超音波トランスデューサ100において超音波振動子114の配列数が異なるが、当該各図における当該配列数は概念上示されるものであり、実際と異なるものである。また、図1においては前面側基板123の図示を省略している。
(Schematic configuration of ultrasonic transducer)
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a state in which an ultrasonic transducer 100 according to the first embodiment of the present invention is viewed from the side. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the ultrasonic transducer 100 in FIG. Hereinafter, the configuration of the ultrasonic transducer 100 according to the present embodiment will be described. In the ultrasonic transducer 100 shown in each figure, the number of arrangements of the ultrasonic transducers 114 is different, but the number of arrangements in each figure is conceptually shown and is different from the actual. In FIG. 1, illustration of the front substrate 123 is omitted.

図1に示すように、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ100は、超音波振動子114に隣接して第1音響整合層110が設けられる。さらに第1音響整合層110における超音波振動子114側と反対側の面に隣接して第2音響整合層111が設けられる。また、超音波振動子114における第1音響整合層110側と反対側にはバッキング材118(負荷材相)が設けられ、かつこのバッキング材118と超音波振動子114との間には、背面側基板120が設けられている。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic transducer 100 according to this embodiment is provided with a first acoustic matching layer 110 adjacent to the ultrasonic transducer 114. Further, the second acoustic matching layer 111 is provided adjacent to the surface of the first acoustic matching layer 110 opposite to the ultrasonic transducer 114 side. Further, a backing material 118 (loading material phase) is provided on the opposite side of the ultrasonic transducer 114 from the first acoustic matching layer 110 side, and a back surface is provided between the backing material 118 and the ultrasonic transducer 114. A side substrate 120 is provided.

また図1に示すように、超音波振動子114において、第1音響整合層110と隣接する前面には前面電極112が設けられる。さらに当該前面に対して反対側となる背面において背面電極116が設けられる。本実施形態においては、超音波トランスデューサ100において配列された全ての超音波振動子114のうち、一部の超音波振動子114においては、前面電極112が前面側基板123の超音波振動子114側の面において共通接続されてグランド電極となる。またこの一部の超音波振動子114以外の他の超音波振動子114においては、背面電極116が背面側基板120の超音波振動子114側の面において共通接続されてグランド電極となる。この前面電極112が共通接続された超音波振動子114群を第1振動子群150とし、背面電極116が共通接続された超音波振動子114群を第2振動子群160とする。なお、超音波振動子114における各電極は、前面側基板123、背面側基板120における各配線パターン(図3の符号120a、123b等を参照)によって、超音波診断装置本体200と接続されている。   As shown in FIG. 1, in the ultrasonic transducer 114, a front electrode 112 is provided on the front surface adjacent to the first acoustic matching layer 110. Further, a back electrode 116 is provided on the back surface opposite to the front surface. In the present embodiment, among all the ultrasonic transducers 114 arranged in the ultrasonic transducer 100, in some ultrasonic transducers 114, the front electrode 112 is on the ultrasonic transducer 114 side of the front substrate 123. Are commonly connected to each other to form a ground electrode. Further, in the ultrasonic transducers 114 other than the ultrasonic transducers 114, the back electrode 116 is commonly connected on the ultrasonic transducer 114 side surface of the back side substrate 120 and becomes a ground electrode. The group of ultrasonic transducers 114 to which the front electrode 112 is commonly connected is referred to as a first transducer group 150, and the group of ultrasonic transducers 114 to which the back electrode 116 is commonly connected is referred to as a second transducer group 160. Each electrode in the ultrasonic transducer 114 is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200 by each wiring pattern (see reference numerals 120a, 123b, etc. in FIG. 3) on the front substrate 123 and the rear substrate 120. .

なお、この超音波トランスデューサ100における超音波振動子114としては、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛/Pb(Zr,Ti)O3)、チタン酸バリウム(BaTiO3 )、PZNT(Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3)単結晶、PMNT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3)単結晶等を用いた圧電素子等を用いることが可能である。 The ultrasonic transducer 114 in the ultrasonic transducer 100 includes PZT (lead zirconate titanate / Pb (Zr, Ti) O 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), PZNT (Pb (Zn 1/3 Nb 2 / 3) A piezoelectric element using a single crystal of O3-PbTiO3), a PMNT (Pb (Mg1 / 3Nb2 / 3) O3-PbTiO3) single crystal, or the like can be used.

また、この超音波トランスデューサ100における前面側基板123および背面側基板120としては、可撓性を有する樹脂フィルムをベースとし、両面(前面および背面)に独立配線パターン120a、共通配線パターン120b、独立配線パターン123a、共通配線パターン123bが形成されたフレキシブルプリント基板(FPC/Flexible Printed Circuits)を用いることが可能である。また、この実施形態における背面側基板120は、本発明にかかる「基板」の一例に該当する。また、この実施形態における独立配線パターン120a、123a、共通配線パターン120b、123bは、本発明にかかる「信号引き出し線」の一例に該当する。以下、本実施形態の超音波トランスデューサ100における各部の構成についてそれぞれ説明する。   The front substrate 123 and the back substrate 120 in the ultrasonic transducer 100 are based on a flexible resin film, and have independent wiring patterns 120a, common wiring patterns 120b, independent wiring on both surfaces (front and back surfaces). A flexible printed circuit board (FPC / Flexible Printed Circuits) on which a pattern 123a and a common wiring pattern 123b are formed can be used. Further, the back side substrate 120 in this embodiment corresponds to an example of a “substrate” according to the present invention. In addition, the independent wiring patterns 120a and 123a and the common wiring patterns 120b and 123b in this embodiment correspond to an example of “signal lead lines” according to the present invention. Hereinafter, the structure of each part in the ultrasonic transducer 100 of the present embodiment will be described.

(超音波振動子と配線基板の接続)
次に、本実施形態にかかる超音波トランスデューサ100における超音波振動子114の前面電極112と前面側基板123の接続構造および、超音波振動子114の背面電極116と背面側基板120との接続構造について、図1〜図3を参照して説明する。図3は、この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサ100において、第1振動子群150および第2振動子群160における超音波振動子114の前面電極112と前面側基板123との接続構造、および背面電極116と背面側基板120との接続構造とを示す、図2の概略部分拡大図である。
(Connection between ultrasonic transducer and wiring board)
Next, in the ultrasonic transducer 100 according to the present embodiment, the connection structure between the front electrode 112 of the ultrasonic transducer 114 and the front substrate 123 and the connection structure between the back electrode 116 of the ultrasonic transducer 114 and the rear substrate 120. Will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a connection structure between the front electrode 112 and the front substrate 123 of the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 and the second transducer group 160 in the ultrasonic transducer 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic partially enlarged view of FIG. 2 showing a connection structure between the back electrode 116 and the back side substrate 120.

図1および図2に示すように超音波トランスデューサ100における超音波振動子114の背面に隣接して背面側基板120が設けられる。これに対し、超音波振動子114の前面側には、第2音響整合層111の前面に隣接して前面側基板123が設けられる。したがって、前面側基板123の各配線パターンは、第1音響整合層110および第2音響整合層111を通して前面電極112と接続される。つまり、前面側基板123の各配線パターン123a、123bと前面電極112とを導通させなければならない。このため、第1音響整合層110および第2音響整合層111は、導電性を有する材料または、当該配線パターンと前面電極112とを接続するリード等を有する構成となる。音響整合層(110,111)に用いる導電性を有する材料としては、例えばカーボンを含んだ材料を用いることが可能である。   As shown in FIGS. 1 and 2, a back-side substrate 120 is provided adjacent to the back surface of the ultrasonic transducer 114 in the ultrasonic transducer 100. On the other hand, the front substrate 123 is provided on the front side of the ultrasonic transducer 114 adjacent to the front surface of the second acoustic matching layer 111. Accordingly, each wiring pattern of the front substrate 123 is connected to the front electrode 112 through the first acoustic matching layer 110 and the second acoustic matching layer 111. That is, the wiring patterns 123a and 123b of the front substrate 123 and the front electrode 112 must be electrically connected. For this reason, the first acoustic matching layer 110 and the second acoustic matching layer 111 are configured to have a conductive material, a lead for connecting the wiring pattern and the front electrode 112, or the like. As the conductive material used for the acoustic matching layers (110, 111), for example, a material containing carbon can be used.

なお前面側基板123は、必ずしも上記位置に配置される必要はなく、第1音響整合層110と超音波振動子114との間に配置することも可能である。ただし本実施形態のように第2音響整合層111のさらに前面側に前面側基板123を配置することにより、超音波振動子114と音響整合層(110,111)との間に余分な構造体が介在しないので、前面側基板123の存在による音響的な影響を低減させる事が可能である。また、本実施形態における超音波トランスデューサ100では、音響整合層(110,111)を2層有しているものであるが、これに限らず1層の音響整合層とすることも可能である。ただし、前面側基板123をポリイミド等によって構成する場合は、本実施形態のような2層の音響整合層(110,111)を用いることが音響整合の点で好適である。   The front substrate 123 is not necessarily disposed at the above position, and can be disposed between the first acoustic matching layer 110 and the ultrasonic transducer 114. However, an extra structure is provided between the ultrasonic transducer 114 and the acoustic matching layers (110, 111) by disposing the front substrate 123 on the front side of the second acoustic matching layer 111 as in the present embodiment. Therefore, the acoustic influence due to the presence of the front substrate 123 can be reduced. Moreover, although the ultrasonic transducer 100 in this embodiment has two acoustic matching layers (110, 111), it is not limited to this and can be a single acoustic matching layer. However, when the front substrate 123 is made of polyimide or the like, it is preferable in terms of acoustic matching to use two acoustic matching layers (110, 111) as in this embodiment.

またこれらの前面側基板123には、図3に示すような独立配線パターン123a、共通配線パターン123bが、また背面側基板120には、独立配線パターン120a、共通配線パターン120bが、以下のように形成される。   In addition, the front-side substrate 123 has an independent wiring pattern 123a and a common wiring pattern 123b as shown in FIG. 3, and the rear-side substrate 120 has an independent wiring pattern 120a and a common wiring pattern 120b as follows. It is formed.

すなわち図3に示すように、独立配線パターン123aは、前面側基板123における超音波放射方向側(被検体側)の面(前面)に形成され、また共通配線パターン123bは、前面側基板123の超音波振動子114側の面(背面)に形成される。また独立配線パターン120aは、背面側基板120のバッキング材118側の面(背面)に形成され、共通配線パターン120bは、背面側基板120の超音波振動子114側の面(前面)に形成される。   That is, as shown in FIG. 3, the independent wiring pattern 123 a is formed on the surface (front surface) on the ultrasonic radiation direction side (subject side) of the front substrate 123, and the common wiring pattern 123 b is formed on the front substrate 123. It is formed on the surface (back surface) on the ultrasonic transducer 114 side. The independent wiring pattern 120a is formed on the surface (back surface) of the back substrate 120 on the backing material 118 side, and the common wiring pattern 120b is formed on the surface (front surface) of the back substrate 120 on the ultrasonic transducer 114 side. The

また図3に示すように、前面側基板123における背面には、第2振動子群160における各超音波振動子114の前面電極112と導通された接続パッド124が設けられている。この接続パッド124は、前面側基板123において、当該前面側基板123を挟んで独立配線パターン123aの反対側であって、第2振動子群160の超音波振動子114それぞれの配列に対応して、前面側基板123の背面に配列されて形成される。同様に、接続パッド125は、背面側基板120において、当該背面側基板120を挟んで独立配線パターン120aの反対側であって、かつ第1振動子群150の超音波振動子114それぞれの配列に対応して、背面側基板120の前面に配列されて形成される。したがって、前面側基板123が第2音響整合層111の音響レンズ(不図示)側の面に取り付けられたときに、前面電極112と前面側基板123の接続パッド124とが音響整合層(110,111)を介して接続され、さらに背面側基板120が超音波振動子114の背面に取り付けられたときに、背面電極116と背面側基板120の接続パッド125とが接続される。なお、本実施形態にかかる接続パッド124,125は、本発明にかかる「電極パッド」の一例に該当する。   As shown in FIG. 3, a connection pad 124 that is electrically connected to the front electrode 112 of each ultrasonic transducer 114 in the second transducer group 160 is provided on the back surface of the front substrate 123. The connection pads 124 are opposite to the independent wiring pattern 123a across the front substrate 123 on the front substrate 123, and correspond to the arrangement of the ultrasonic transducers 114 of the second transducer group 160. Are arranged on the back surface of the front substrate 123. Similarly, the connection pads 125 are on the back side substrate 120 on the opposite side of the independent wiring pattern 120a across the back side substrate 120, and are arranged in the respective arrays of the ultrasonic transducers 114 of the first transducer group 150. Correspondingly, they are arranged on the front surface of the rear substrate 120. Therefore, when the front substrate 123 is attached to the surface of the second acoustic matching layer 111 on the acoustic lens (not shown) side, the front electrode 112 and the connection pads 124 of the front substrate 123 are connected to the acoustic matching layer (110, 110). 111), and when the back substrate 120 is attached to the back surface of the ultrasonic transducer 114, the back electrode 116 and the connection pad 125 of the back substrate 120 are connected. The connection pads 124 and 125 according to the present embodiment correspond to an example of “electrode pads” according to the present invention.

また図3に示すように、前面側基板123、背面側基板120の前面、背面間の導通、すなわち接続パッド124と独立配線パターン123aの導通、および接続パッド125と独立配線パターン120aの間の導通は、貫通電極(電極孔)121によってなされる。この貫通電極121を、スルーホールまたは、ビアホール等として構成することが可能である。また貫通電極121の接続パッド124、125と反対側の端部においては独立配線パターン123a、120aと貫通電極121それぞれとを接続するパッド(不図示)が形成されている。なお、本実施形態にかかる貫通電極121は、本発明にかかる「導電孔」の一例に該当する。   Further, as shown in FIG. 3, conduction between the front surface and the rear surface of the front substrate 123 and the rear substrate 120, that is, conduction between the connection pad 124 and the independent wiring pattern 123a, and conduction between the connection pad 125 and the independent wiring pattern 120a. Is made by a through electrode (electrode hole) 121. The through electrode 121 can be configured as a through hole or a via hole. In addition, pads (not shown) for connecting the independent wiring patterns 123a and 120a and the through electrodes 121 are formed at the ends of the through electrodes 121 opposite to the connection pads 124 and 125, respectively. The through electrode 121 according to the present embodiment corresponds to an example of the “conductive hole” according to the present invention.

また図3に示すように独立配線パターン123a、120aの端部は、貫通電極121におけるパッド(不図示)と接続されている。また共通配線パターン123bは、前面側基板123における、第1振動子群150である超音波振動子114側の部分に形成され、前面電極112を共通接続する。同様に共通配線パターン120bは、背面側基板120における、第2振動子群160である超音波振動子114側の部分に形成され、背面電極116を共通接続する。第1振動子群150および第2振動子群160の位置については、次に述べる。   As shown in FIG. 3, the end portions of the independent wiring patterns 123 a and 120 a are connected to pads (not shown) in the through electrode 121. The common wiring pattern 123b is formed on a portion of the front substrate 123 on the ultrasonic transducer 114 side that is the first transducer group 150, and commonly connects the front electrodes 112. Similarly, the common wiring pattern 120b is formed on a part on the ultrasonic transducer 114 side which is the second transducer group 160 in the back substrate 120, and commonly connects the back electrodes 116. The positions of the first transducer group 150 and the second transducer group 160 will be described next.

(超音波振動子の配列および配線パターン)
次に、第1実施形態にかかる超音波トランスデューサ100における前面側基板123および背面側基板120の各配線パターン(120a、120b、123a、123b)について、図1〜図5を参照して説明する。図4(A)は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサ100の背面側基板120における超音波振動子114側の面(背面)の共通配線パターン120bを概念的に示す概略図である。図4(B)は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサ100の背面側基板120における、バッキング材118側の面(前面)の独立配線パターン120aを概念的に示す概略図である。図5(A)は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサ100の前面側基板123における超音波振動子114側の面(背面)の共通配線パターン123bを概念的に示す概略図である。図5(B)は、この発明の第1実施形態にかかる超音波トランスデューサ100の前面側基板123における被検体側の面(前面)の独立配線パターン123aを概念的に示す概略図である。
(Array and wiring pattern of ultrasonic transducers)
Next, each wiring pattern (120a, 120b, 123a, 123b) of the front substrate 123 and the rear substrate 120 in the ultrasonic transducer 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4A is a schematic diagram conceptually showing the common wiring pattern 120b on the surface (back surface) on the ultrasonic transducer 114 side in the back substrate 120 of the ultrasonic transducer 100 according to the first embodiment of the present invention. is there. FIG. 4B is a schematic diagram conceptually showing the independent wiring pattern 120a on the surface (front surface) on the backing material 118 side in the back substrate 120 of the ultrasonic transducer 100 according to the first embodiment of the present invention. . FIG. 5A is a schematic diagram conceptually showing the common wiring pattern 123b on the surface (rear surface) on the ultrasonic transducer 114 side of the front substrate 123 of the ultrasonic transducer 100 according to the first embodiment of the present invention. is there. FIG. 5B is a schematic diagram conceptually showing the independent wiring pattern 123a on the subject side surface (front surface) of the front substrate 123 of the ultrasonic transducer 100 according to the first embodiment of the present invention.

なお、図4・図5においては説明の便宜上、基板上の各配線パターンだけでなく超音波振動子114の配列状態を一部、示している。また、図4・図5に示す超音波振動子114および第1振動子群150、第2振動子群160の配列は、一例であり、配列数、配列の形状等をその他の構成とすることも可能である。   4 and 5, for convenience of explanation, not only each wiring pattern on the substrate but also a part of the arrangement state of the ultrasonic transducers 114 is shown. Moreover, the arrangement | sequence of the ultrasonic transducer | vibrator 114, the 1st transducer group 150, and the 2nd transducer group 160 which are shown in FIG. Is also possible.

本実施形態における超音波トランスデューサ100では、配列された全ての超音波振動子114のうち、第1振動子群150における超音波振動子114の前面電極112は、それぞれ前面側基板123の背面において、共通配線パターン123bにより共通接続されてグランド電極となる。また第2振動子群160における超音波振動子114の背面電極116は、それぞれ背面側基板120の前面において共通配線パターン120bによって共通接続されてグランド電極となる。さらに、これら前面側基板123と背面側基板120における共通配線パターン123bおよび共通配線パターン120b(グランド線)は、2次元配列された超音波振動子114の2次元配列の端縁側(外側)に引き出される。   In the ultrasonic transducer 100 according to the present embodiment, the front electrode 112 of the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 among all the arranged ultrasonic transducers 114 is on the back surface of the front substrate 123, respectively. The common wiring pattern 123b is commonly connected to form a ground electrode. In addition, the back electrodes 116 of the ultrasonic transducers 114 in the second transducer group 160 are connected in common by the common wiring pattern 120b on the front surface of the back substrate 120, and become ground electrodes. Further, the common wiring pattern 123b and the common wiring pattern 120b (ground line) on the front substrate 123 and the rear substrate 120 are drawn out to the edge side (outside) of the two-dimensional arrangement of the ultrasonic transducers 114 arranged in two dimensions. It is.

例えば超音波振動子114の2次元配列において、超音波振動子114が行方向にM個、列方向にN個配列された複数のブロックに分割されたサブアレイ126が形成されているものとする。また図4(A)および図5(A)に示すように、このサブアレイ126は、個々の超音波振動子114の電極と共通配線パターン120bまたは共通配線パターン123bとの接続によって、超音波振動子114の2次元配列における行方向において、交互に第1振動子群150、第2振動子群160として区分される。この行方向とは、各基板において、超音波振動子アレイからその外側へ各配線パターンが引き出される方向(図4および図5(A)の矢印方向))と略直交する方向である。   For example, in the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114, it is assumed that the subarray 126 is formed by dividing the ultrasonic transducers 114 into a plurality of blocks in which M ultrasonic transducers 114 are arranged in the row direction and N in the column direction. Further, as shown in FIGS. 4A and 5A, the sub-array 126 includes an ultrasonic transducer by connecting each electrode of the ultrasonic transducer 114 to the common wiring pattern 120b or the common wiring pattern 123b. 114 are alternately divided into a first transducer group 150 and a second transducer group 160 in the row direction in the two-dimensional array. The row direction is a direction substantially orthogonal to the direction in which each wiring pattern is drawn out from the ultrasonic transducer array to the outside of each substrate (the arrow direction in FIGS. 4 and 5A).

すなわち図4(A)に示すように、背面側基板120の前面の共通配線パターン120bは、行方向においてサブアレイ126一つおきに、そのサブアレイ126に属する超音波振動子114の背面電極116を共通接続するように形成される。このようにして背面側基板120の共通配線パターン120bが、当該共通配線パターン120bと接続されたサブアレイ126を、第2振動子群160として定める。   That is, as shown in FIG. 4A, the common wiring pattern 120b on the front surface of the back substrate 120 has a common back electrode 116 of the ultrasonic transducer 114 belonging to the sub array 126 every other sub array 126 in the row direction. Formed to connect. In this way, the common wiring pattern 120b of the back substrate 120 defines the sub-array 126 connected to the common wiring pattern 120b as the second transducer group 160.

また図5(A)に示すように、前面側基板123の背面の共通配線パターン123bは、当該背面において背面側基板120の共通配線パターン120bに接続されていないサブアレイ126に属する超音波振動子114の前面電極112を共通接続するように形成される。したがって、共通配線パターン123bも行方向においてサブアレイ1つおきに形成されるものである。このようにして前面側基板123の共通配線パターン123bが、当該共通配線パターン123bと接続されたサブアレイ126を、第1振動子群150として定める。また共通配線パターン120bに接続されていない第1振動子群150における超音波振動子114の背面電極116は、グランド線である独立配線パターン120aが形成された背面側基板120の背面に引き出される。同様に共通配線パターン123bに接続されない第2振動子群160の前面電極112は、独立配線パターン123aが形成された前面側基板123の前面に引き出される。以下、各基板(120、123)における各面ごとの構成の具体的な内容を説明する。   Further, as shown in FIG. 5A, the common wiring pattern 123b on the back surface of the front substrate 123 has an ultrasonic transducer 114 belonging to the subarray 126 that is not connected to the common wiring pattern 120b on the back substrate 120 on the back surface. The front electrodes 112 are commonly connected. Therefore, the common wiring pattern 123b is also formed every other subarray in the row direction. In this way, the common wiring pattern 123b of the front substrate 123 defines the sub-array 126 connected to the common wiring pattern 123b as the first transducer group 150. The back electrode 116 of the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 that is not connected to the common wiring pattern 120b is drawn out to the back surface of the back substrate 120 on which the independent wiring pattern 120a that is a ground line is formed. Similarly, the front electrode 112 of the second transducer group 160 that is not connected to the common wiring pattern 123b is drawn to the front surface of the front substrate 123 on which the independent wiring pattern 123a is formed. Hereinafter, the specific content of the structure for each surface of each substrate (120, 123) will be described.

《背面側基板の前面》
例えば背面側基板120の前面では図4(A)に示すように、行方向においてサブアレイ126一つおきに共通配線パターン120bが形成されるとともに、この共通配線パターン120bは、列方向(配線引き出し方向)に2列並んだサブアレイ126が一連となって、超音波振動子114の端縁(本発明にかかる「一辺」、「対辺」の一例に該当する)に向かって引き出されるように形成される。この共通配線パターン120bに接続されたサブアレイ126は第2振動子群160となる。したがって、共通配線パターン120bによって、1列目、2列目のサブアレイ126は、第1振動子群150、第2振動子群160の順となる。
<Front side of back side board>
For example, as shown in FIG. 4A, a common wiring pattern 120b is formed every other subarray 126 in the row direction on the front surface of the rear substrate 120, and the common wiring pattern 120b is arranged in the column direction (wiring drawing direction). ) Are arranged in a row so as to be drawn toward the edge of the ultrasonic transducer 114 (corresponding to an example of “one side” or “opposite side” according to the present invention). . The sub-array 126 connected to the common wiring pattern 120b becomes the second transducer group 160. Accordingly, the sub-array 126 in the first and second columns is in the order of the first transducer group 150 and the second transducer group 160 by the common wiring pattern 120b.

また1列目、2列目のサブアレイ126に接続される共通配線パターン120bに対し、3列目・4列目のサブアレイ126に接続される共通配線パターン120bは、図4(A)に示すように、サブアレイ126の1ブロックずれた位置に形成される。つまり、1列目、2列目のサブアレイ126と、3列目・4列目のサブアレイ126とは、振動子群(150、160)の配列順序が逆となり、第2振動子群160、第1振動子群150の順となるように共通配線パターン120bが形成される。   Further, the common wiring pattern 120b connected to the third and fourth sub-arrays 126, as compared to the common wiring pattern 120b connected to the first and second sub-arrays 126, is as shown in FIG. The subarray 126 is formed at a position shifted by one block. That is, the first and second sub-arrays 126 and the third and fourth sub-arrays 126 are arranged in the reverse order of the transducer groups (150, 160). The common wiring pattern 120b is formed so as to be in the order of one transducer group 150.

したがって、この例における背面側基板120の背面側の共通配線パターン120bは、図4(A)に示すように、1列目と2列目の隣接するサブアレイ126、つまり列方向に隣接する第2振動子群160の各背面電極116を共通接続し、2次元配列の縁部側(図における上方)へ引き出す構成である。同様に、3列目と4列目の列方向に隣接するサブアレイ127つまり第2振動子群160の各背面電極116が共通接続され、2次元配列の反対側の端縁へ(図における下方)引き出される。つまり、この1・2列目の第2振動子群160の各背面電極116に接続された共通配線パターン120bの引き出し方向と、3・4列目の第2振動子群160の各背面電極116に接続された共通配線パターン120bの引き出し方向とは、それぞれ反対の方向である。また、これらの背面側基板120前面における共通配線パターン120bは、第2振動子群160と重なり合う領域にのみ形成される。   Therefore, the common wiring pattern 120b on the back side of the back side substrate 120 in this example is, as shown in FIG. 4A, adjacent sub-arrays 126 in the first and second columns, that is, second adjacent in the column direction. Each back electrode 116 of the transducer group 160 is connected in common, and is drawn out to the edge side (upward in the drawing) of the two-dimensional array. Similarly, the sub-arrays 127 adjacent in the column direction of the third column and the fourth column, that is, the respective back electrodes 116 of the second transducer group 160 are commonly connected to the opposite end of the two-dimensional array (downward in the figure). Pulled out. That is, the drawing direction of the common wiring pattern 120b connected to the back electrodes 116 of the second transducer group 160 in the first and second rows and the back electrodes 116 of the second transducer group 160 in the third and fourth columns. The drawing directions of the common wiring pattern 120b connected to are opposite to each other. Further, the common wiring pattern 120 b on the front surface of the back side substrate 120 is formed only in a region overlapping the second transducer group 160.

この縁部に引き出された共通配線パターン120bは、背面側基板120を介してさらに電子回路180(図6参照)側へ引き出される(図2参照)。また、背面側基板120の前面における、第1振動子群150と重なり合う領域には、上述のように当該第2振動子群160の超音波振動子114それぞれの配列に対応して、接続パッド124が設けられている(図3参照)。   The common wiring pattern 120b drawn to the edge is further drawn to the electronic circuit 180 (see FIG. 6) side through the back substrate 120 (see FIG. 2). In addition, in the front surface of the back substrate 120, the region overlapping the first transducer group 150 corresponds to the connection pads 124 corresponding to the arrangement of the ultrasonic transducers 114 of the second transducer group 160 as described above. Is provided (see FIG. 3).

《前面側基板の背面》
図5(A)に示すように、前面側基板123における背面側では、第1振動子群150と重なり合う部分にのみ、共通配線パターン123bが設けられている。この共通配線パターン123bは、第1振動子群150における超音波振動子114の前面電極112を共通接続している。また、前面側基板の背面における第2振動子群160と重なり合う領域には、当該第2振動子群160の超音波振動子114それぞれの配列に対応して接続パッド125が設けられている。すなわち、図5(A)に示すような前面側基板123の背面の共通配線パターン120bの形成される位置と、図4(A)に示すような前面側基板123の前面における共通配線パターン123bの形成される位置とは、超音波振動子114を挟んで逆となる。上記説明した超音波トランスデューサ100の例であれば、背面側基板120の前面における共通配線パターン120bは、当該前面と第2振動子群160とが対向する位置に形成されるものであったが、これに対し前面側基板123の背面の共通配線パターン123bは、当該背面と第1振動子群150とが対向する位置に形成されるものである。
<Back of front side board>
As shown in FIG. 5A, the common wiring pattern 123b is provided only in the portion overlapping the first transducer group 150 on the back surface side of the front substrate 123. The common wiring pattern 123b connects the front electrodes 112 of the ultrasonic transducers 114 in the first transducer group 150 in common. Further, in the region overlapping the second transducer group 160 on the back surface of the front substrate, connection pads 125 are provided corresponding to the arrangements of the ultrasonic transducers 114 of the second transducer group 160. That is, the position of the common wiring pattern 120b on the back surface of the front substrate 123 as shown in FIG. 5A and the common wiring pattern 123b on the front surface of the front substrate 123 as shown in FIG. The position to be formed is opposite to the ultrasonic transducer 114. In the example of the ultrasonic transducer 100 described above, the common wiring pattern 120b on the front surface of the back substrate 120 is formed at a position where the front surface and the second transducer group 160 face each other. On the other hand, the common wiring pattern 123b on the back surface of the front substrate 123 is formed at a position where the back surface and the first transducer group 150 face each other.

また、図5(A)では1列目と2列目の列方向に隣接するサブアレイ126つまり隣接する第1振動子群150の各前面電極112を共通接続し、2次元配列の端縁(図における上方)へ引き出す構成である。同様に、共通配線パターン123bは、3列目と4列目の隣接する第1振動子群150の各前面電極112を共通接続し、2次元配列の反対側の端縁へ(図における下方)引き出す。したがって図5(A)に示す前面側基板123の背面においても、図4(A)に示すような背面側基板120における前面と同様に、この1・2列目のサブアレイ126を共通接続した共通配線パターン123bの引き出し方向と、3・4列目の共通配線パターン123bの引き出し方向とは、それぞれ反対の方向となる。   In FIG. 5A, the front electrodes 112 of the subarrays 126 adjacent to each other in the first and second columns, that is, the adjacent first transducer groups 150 are connected in common, and the edges of the two-dimensional array (see FIG. It is the structure pulled out to the upper part in FIG. Similarly, the common wiring pattern 123b connects the front electrodes 112 of the first transducer group 150 adjacent in the third and fourth rows to the opposite edge of the two-dimensional array (downward in the drawing). Pull out. Therefore, also on the rear surface of the front substrate 123 shown in FIG. 5A, the subarrays 126 in the first and second columns are commonly connected in the same manner as the front surface of the rear substrate 120 as shown in FIG. The drawing direction of the wiring pattern 123b and the drawing direction of the common wiring pattern 123b in the third and fourth columns are opposite to each other.

また、前面側基板123において超音波振動子114の2次元配列の縁部に引き出された共通配線パターン123bも、共通配線パターン120bと同様に、前面側基板123を介してさらに電子回路180(図6参照)側へ引き出される。さらに図2に示すように、超音波トランスデューサ100は、前面側基板123の背面の端部において背面側基板120の前面と接続された導電接続部130が設けられている。また図2に示すように、共通配線パターン123bが形成された前面側基板123背面と、共通配線パターン120bが形成された背面側基板120前面とは、対向するように配置されている(図2参照)。したがって、共通配線パターン123bは、導電接続部130を介して共通配線パターン120bとまとめて配線することが可能である。   Similarly to the common wiring pattern 120b, the common wiring pattern 123b drawn to the edge of the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114 on the front side substrate 123 is further connected to the electronic circuit 180 (see FIG. (See 6). Further, as shown in FIG. 2, the ultrasonic transducer 100 is provided with a conductive connection portion 130 connected to the front surface of the back-side substrate 120 at the end of the back surface of the front-side substrate 123. Further, as shown in FIG. 2, the rear surface of the front substrate 123 on which the common wiring pattern 123b is formed and the front surface of the rear substrate 120 on which the common wiring pattern 120b is formed are arranged to face each other (FIG. 2). reference). Therefore, the common wiring pattern 123b can be wired together with the common wiring pattern 120b through the conductive connection portion 130.

《背面側基板の背面》
上述したように背面側基板120前面の接続パッド125と、背面の独立配線パターン120aとは、貫通電極121によって導通されている(図3)。つまり第1振動子群150における超音波振動子114の背面電極116それぞれから個別に独立配線パターン120aが引き出され、電子回路180へ導かれる。この背面側基板120の前面における独立配線パターン120aそれぞれの配線スペースは、次のようになる。
《Back of back side substrate》
As described above, the connection pad 125 on the front surface of the back substrate 120 and the independent wiring pattern 120a on the back surface are electrically connected by the through electrode 121 (FIG. 3). That is, the independent wiring pattern 120 a is individually drawn out from each of the back electrodes 116 of the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 and led to the electronic circuit 180. The wiring space of each independent wiring pattern 120a on the front surface of the rear substrate 120 is as follows.

まず超音波振動子114の2次元配列における端縁側のサブアレイ126から引き出される独立配線パターン120aは、超音波振動子114の2次元配列の端縁に向かって略直線状に直接引き出される。すなわち、その配線スペースは、第1振動子群150と背面側基板120が重なり合う部分であり、背面側基板120の背面に露出した貫通電極121端部のパッド(不図示)の間を通されて形成される。図4(B)の例であれば、図中矢印方向が示すように、1列目・4列目(図の最上方及び最下方)の第1振動子群150の超音波振動子114に接続されている独立配線パターン120aは、当該超音波振動子114との重複部分(貫通電極121のパッド間)を配線スペースとし、図上方または図下方の2次元配列の端縁へ引き出される。   First, the independent wiring pattern 120a drawn from the sub-array 126 on the edge side in the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114 is directly drawn substantially linearly toward the edge of the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114. That is, the wiring space is a portion where the first transducer group 150 and the back side substrate 120 overlap, and is passed between pads (not shown) at the end of the through electrode 121 exposed on the back side of the back side substrate 120. It is formed. In the example shown in FIG. 4B, the ultrasonic transducers 114 of the first transducer group 150 in the first and fourth columns (the uppermost and lowermost portions in the drawing) are indicated by the arrow directions in the drawing. The connected independent wiring pattern 120a is drawn out to the edge of the two-dimensional array in the upper part or the lower part of the drawing, with the overlapping portion (between the pads of the through electrode 121) with the ultrasonic transducer 114 as a wiring space.

この超音波振動子114の2次元配列における縁部側のサブアレイ126から引き出された独立配線パターン120aに対し、当該配列における中央側のサブアレイ126から引き出される独立配線パターン120aの配線スペースは、第2振動子群160と背面側基板120が重なり合う部分である。つまり、当該中央側のサブアレイ126における、背面側基板120の背面の貫通電極121端部のパッド(不図示)から引き出される独立配線パターン120aは、一旦、貫通電極121が露出していない第2振動子群160と重なり合う部分側、つまり共通配線パターン120bが形成された領域の反対側へ引き出される。この独立配線パターン120aは、さらに第2振動子群160と重なり合う部分を配線スペースとし、超音波振動子114の2次元配列の端縁側へ引き出される。図4(B)の例であれば、図中矢印方向が示すように、2・3列目(図の略中央)のサブアレイ126に接続されている独立配線パターン120aは、列方向に一旦引き出されてから、第2振動子群160との重複部分を介して、間接的に図上方または下方の2次元配列縁部へ引き出される。   For the independent wiring pattern 120a drawn from the edge side subarray 126 in the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114, the wiring space of the independent wiring pattern 120a drawn from the center side subarray 126 in the array is the second This is a portion where the transducer group 160 and the back side substrate 120 overlap. That is, the independent wiring pattern 120a drawn from the pad (not shown) at the end of the through electrode 121 on the back surface of the back substrate 120 in the central sub-array 126 has the second vibration in which the through electrode 121 is not exposed once. It is drawn out to the side overlapping with the child group 160, that is, the side opposite to the region where the common wiring pattern 120b is formed. The independent wiring pattern 120a is further drawn out to the edge side of the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114 with a portion overlapping the second transducer group 160 as a wiring space. In the example of FIG. 4B, as indicated by the arrow direction in the figure, the independent wiring pattern 120a connected to the subarray 126 in the second and third columns (substantially the center in the figure) is once drawn in the column direction. Then, it is indirectly drawn to the two-dimensional array edge at the upper or lower side of the figure through the overlapping portion with the second transducer group 160.

以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ100によれば、超音波振動子114の2次元配列において、当該配列における略中央側に配列された超音波振動子114群から独立配線パターン120aを個別に引き出すために、背面側基板120の背面における貫通電極121のパッドが露出していない空き領域を利用するように構成されている。したがって、超音波振動子114の2次元配列の縁部側のサブアレイ126における超音波振動子114の配線スペースと、中央側の超音波振動子114の配線スペースとがそれぞれ別の領域となっており、背面側基板120における背面の配線スペースに余裕を持たせることが可能となる。   According to the ultrasonic transducer 100 of the present embodiment described above, in the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114, the independent wiring patterns 120a are individually provided from the ultrasonic transducers 114 group arranged on the substantially central side in the array. In order to draw out, it is configured to use an empty area where the pad of the through electrode 121 on the back surface of the back substrate 120 is not exposed. Therefore, the wiring space of the ultrasonic transducer 114 in the sub-array 126 on the edge side of the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114 and the wiring space of the ultrasonic transducer 114 on the center side are different areas. Thus, it is possible to provide a margin for the wiring space on the back surface of the back substrate 120.

例えば超音波振動子114の2次元配列が48行×32列であり、本実施形態のように、当該列方向の一方と、反対側の他方の2方向に向かって独立配線パターン120a等を引き出すことを前提に(図2・4参照)全配列を列方向に等しく2分割すると、48行×16列の超音波振動子114のサブアレイ126群が2つできる。つまりこの48行×16列の超音波振動子114のサブアレイ126群それぞれから独立配線パターン120aを個別に引き出すことが少なくとも必要となる。   For example, the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114 is 48 rows × 32 columns, and the independent wiring pattern 120a is drawn out in one direction in the column direction and the other two directions on the opposite side as in the present embodiment. Assuming this (see FIGS. 2 and 4), if the entire array is equally divided into two in the column direction, two subarrays 126 of 48 rows × 16 columns of ultrasonic transducers 114 can be formed. That is, at least it is necessary to individually draw out the independent wiring pattern 120a from each of the sub-array 126 groups of the ultrasonic transducers 114 of 48 rows × 16 columns.

ここで、一例としてこの超音波振動子114の配列ピッチを、0.4mm×0.4mm程度とし、かつ貫通電極121のパッド径φを0.1mm程度とすると、当該パッド間のギャップは約0.3mmとなる。また独立配線パターン120a、123aが約40μmであるものとする。この場合、貫通電極121のパッド間のギャップ約0.3mmには、7本のパターンを通すことができる。したがってこの例において、2次元配列端縁側の超音波振動子114ブロックの1ブロック(サブアレイ126)を、8行×8列の64素子とすれば、まず2次元配列の最も端縁にある1列目(または8列目)の超音波振動子114それぞれから直接、独立配線パターン(約48μm)を2次元配列の外側に引き出し、かつ基板における貫通電極121のパッド間に、残りの7列分の超音波振動子114のパターン通すことにより、6ブロック、つまり48行×8列の独立配線パターン(120a、123a)の引き出しが可能である。   Here, as an example, when the arrangement pitch of the ultrasonic transducers 114 is about 0.4 mm × 0.4 mm and the pad diameter φ of the through electrode 121 is about 0.1 mm, the gap between the pads is about 0. 3 mm. Further, it is assumed that the independent wiring patterns 120a and 123a are about 40 μm. In this case, seven patterns can be passed through a gap of about 0.3 mm between the pads of the through electrode 121. Therefore, in this example, if one block (subarray 126) of the ultrasonic transducer 114 block on the edge of the two-dimensional array is 64 elements of 8 rows × 8 columns, the first column at the end of the two-dimensional array is the first. An independent wiring pattern (about 48 μm) is directly drawn out of the two-dimensional array directly from each of the ultrasonic transducers 114 in the eye (or the eighth row), and the remaining seven rows are interposed between the pads of the through electrodes 121 on the substrate. By passing the pattern of the ultrasonic transducer 114, 6 blocks, that is, 48 rows × 8 columns of independent wiring patterns (120a, 123a) can be drawn.

次に、2次元配列の中央側の超音波振動子114ブロックの1ブロック(サブアレイ126)も、8行×8列の64素子とする。この超音波振動子114ブロックの8行目(または1行目)の超音波振動子114から一旦、貫通電極121のパッド(不図示)が無い空き領域に、独立配線パターン120a、123aを引き出す。その後、当該独立配線パターン120a、123aを引き出した方向と直交する方向、すなわち2次元配列の外側に引き出す。このようにして、2次元配列の中央側の6ブロック、つまり48行×8列の独立配線パターンの引出が可能である。また、当該領域にはパッドが形成されていない分、2次元配列の縁部側の超音波振動子114ブロック配線の引き出しより、さらに容易である。   Next, one block (subarray 126) of the ultrasonic transducer 114 block on the center side of the two-dimensional array also has 64 elements of 8 rows × 8 columns. The independent wiring patterns 120a and 123a are drawn from the ultrasonic transducer 114 in the 8th row (or 1st row) of the ultrasonic transducer 114 block into a vacant area where there is no pad (not shown) of the through electrode 121. Thereafter, the independent wiring patterns 120a and 123a are drawn out in a direction orthogonal to the direction in which the independent wiring patterns 120a and 123a are drawn, that is, outside the two-dimensional array. In this way, 6 blocks on the center side of the two-dimensional array, that is, 48 rows × 8 columns of independent wiring patterns can be drawn. In addition, since the pad is not formed in the area, it is easier to draw out the ultrasonic transducer 114 block wiring on the edge side of the two-dimensional array.

以上説明したように、本実施形態における超音波トランスデューサ100においては、上記の例、すなわち48列×32行の超音波振動子114の配列を2方向に引き出す構成、かつ縁部側の48行×8列の超音波振動子114と、中央部側の48行×8列の超音波振動子114との配線スペースを分散させる構成によって、全1536素子からの配線の引き出しを可能としている。   As described above, in the ultrasonic transducer 100 according to the present embodiment, the above-described example, that is, a configuration in which the array of the ultrasonic transducers 114 of 48 columns × 32 rows is drawn in two directions, and 48 rows × 48 on the edge side. With the configuration in which the wiring space between the 8 rows of ultrasonic transducers 114 and the 48 rows × 8 columns of ultrasonic transducers 114 on the center side is dispersed, wiring can be drawn from all 1536 elements.

《前面側基板の前面》
第2振動子群160における超音波振動子114の前面電極112それぞれは、前面側基板123背面の接続パッド124および貫通電極121を介して、個別に前面の独立配線パターン123aに接続されている(図3)。図5(B)の例であれば、図中矢印方向が示すように、1列目・4列目(図の最上方及び最下方)のサブアレイ126に接続されている独立配線パターン123aは、第2振動子群160との重複部分における貫通電極121のパッド間を配線スペースとし、図上方または図下方の2次元配列の端縁へ略直線的に引き出される。
<Front side of front substrate>
Each front electrode 112 of the ultrasonic transducer 114 in the second transducer group 160 is individually connected to the front independent wiring pattern 123a via the connection pad 124 and the through electrode 121 on the rear surface of the front substrate 123 ( FIG. 3). In the example of FIG. 5B, as indicated by the arrow direction in the figure, the independent wiring pattern 123a connected to the subarray 126 in the first and fourth columns (the uppermost and lowermost parts in the figure) The space between the pads of the through electrode 121 at the overlapping portion with the second transducer group 160 is used as a wiring space, and is drawn substantially linearly to the edge of the two-dimensional array in the upper or lower part of the figure.

この縁部側のサブアレイ126から引き出された独立配線パターン123aに対し、中央側のサブアレイ126における、前面側基板123の前面の貫通電極121端部のパッドから引き出される独立配線パターン123aは、一旦、貫通電極121が露出していない第1振動子群150と重なり合う部分側、つまり共通配線パターン123bが形成された領域の反対側へ引き出され、かつ当該部分を配線スペースとし、超音波振動子114の2次元配列の縁部側へ引き出される。図5(B)の例であれば、図中矢印方向が示すように、2・3列目(図の略中央)のサブアレイ126に接続されている独立配線パターン123aは、第1振動子群150との重複部分を介して、間接的に図上方または下方の2次元配列端縁へ引き出される。   In contrast to the independent wiring pattern 123a drawn from the edge side subarray 126, the independent wiring pattern 123a drawn from the pad at the end of the through electrode 121 on the front surface of the front substrate 123 in the central subarray 126 is temporarily The through-electrode 121 is drawn to a portion overlapping the first transducer group 150 where the through-electrode 121 is not exposed, that is, to the opposite side of the region where the common wiring pattern 123b is formed. It is pulled out to the edge side of the two-dimensional array. In the example of FIG. 5B, as indicated by the arrow direction in the drawing, the independent wiring pattern 123a connected to the sub-array 126 in the second and third columns (substantially the center in the drawing) is the first transducer group. The two-dimensional array edge is drawn indirectly through the overlap with 150 to the upper or lower part of the figure.

以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ100の前面側基板123の構成によれば、背面側基板120と同様、超音波振動子114の2次元配列における略中央側に配列された超音波振動子114群から独立配線パターン123aを個別に引き出すため、前面側基板123の前面における貫通電極121が露出していない空き領域を利用するように構成されている。したがって、超音波振動子114の2次元配列の端縁側のサブアレイ126における超音波振動子114の配線スペースと、中央側の超音波振動子114の配線スペースとがそれぞれ別の領域となっており、前面側基板123における前面の配線スペースに余裕を持たせることが可能となる。   According to the configuration of the front substrate 123 of the ultrasonic transducer 100 of the present embodiment described above, the ultrasonic transducers arranged on the substantially central side in the two-dimensional arrangement of the ultrasonic transducers 114, as with the rear substrate 120. In order to individually draw out the independent wiring patterns 123a from the group 114, a free area in the front surface of the front substrate 123 where the through electrodes 121 are not exposed is used. Accordingly, the wiring space of the ultrasonic transducer 114 in the sub-array 126 on the edge side of the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114 and the wiring space of the ultrasonic transducer 114 on the center side are different areas, respectively. It is possible to provide a margin for the wiring space on the front surface of the front substrate 123.

(制御構成)
次に、本発明の実施形態にかかる超音波プローブを含む超音波診断装置の制御構成の概略について図6を参照して説明する。図6は、この発明の実施形態にかかる超音波診断装置の制御構成の概略を示す概略ブロック図である。
(Control configuration)
Next, an outline of a control configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus including the ultrasonic probe according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic block diagram showing an outline of a control configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.

図6に示すように超音波プローブ170は、超音波トランスデューサ100および電子回路180を有するとともに、超音波診断装置本体200と接続されている。超音波診断装置本体200は、主制御部210、送信部220、受信部221、Bモード信号処理部230、ドプラ信号処理部231、表示部240、操作部250を有している。以下、超音波診断装置本体200における各部の処理について説明する。なお電子回路180は、例えば背面側基板120等に直接実装されるか、異方性導電フィルム(ACF/Anisotropic Conductive Film)等により接続された基板上に実装される。   As shown in FIG. 6, the ultrasonic probe 170 includes the ultrasonic transducer 100 and the electronic circuit 180 and is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200. The ultrasonic diagnostic apparatus main body 200 includes a main control unit 210, a transmission unit 220, a reception unit 221, a B-mode signal processing unit 230, a Doppler signal processing unit 231, a display unit 240, and an operation unit 250. Hereinafter, processing of each unit in the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200 will be described. Note that the electronic circuit 180 is mounted directly on the back-side substrate 120 or the like, for example, or on a substrate connected by an anisotropic conductive film (ACF / Anisotropic Conductive Film) or the like.

送信部220は、電圧回路や所定のレート周波数のレートパルスを繰り返し発生するパルサ回路を有する。また送信部220は、このレートパルスを超音波プローブ170に送信する。このレートパルスは、超音波トランスデューサ100の超音波振動子114によって放射される超音波を発生するためのものである。また超音波診断装置本体200の送信部220から超音波プローブ170へのレートパルスの送信は、ケーブル、コネクタ等を介して行われる。   The transmission unit 220 includes a voltage circuit and a pulser circuit that repeatedly generates rate pulses of a predetermined rate frequency. The transmission unit 220 transmits this rate pulse to the ultrasonic probe 170. This rate pulse is for generating an ultrasonic wave radiated by the ultrasonic transducer 114 of the ultrasonic transducer 100. Further, transmission of rate pulses from the transmission unit 220 of the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200 to the ultrasonic probe 170 is performed via a cable, a connector, or the like.

超音波プローブ170は、超音波診断装置本体200から受けたレートパルスを受け、電子回路180が超音波トランスデューサ100の超音波振動子114における各電極に当該レートパルスに基づく電圧を印加し、超音波振動子114がそれぞれ励起され、超音波ビームを放射する。ここで、本実施形態にかかる超音波トランスデューサ100では、超音波振動子114が第1振動子群150であるか、第2振動子群160であるかによって、超音波振動子114における前面電極112、背面電極116と、前面側基板123、背面側基板120との接続構造が逆となるように構成されている。すなわち、超音波振動子114の2次元配列における位置によって、信号電極・グランド電極が超音波振動子114における第1音響整合層110側に位置するか、バッキング材118側に位置するか異なる。したがって、第1振動子群150における超音波振動子114と第2振動子群160における超音波振動子114とは、電圧が印加されて励起されるときの分極方向が互いに逆となる。   The ultrasonic probe 170 receives the rate pulse received from the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200, and the electronic circuit 180 applies a voltage based on the rate pulse to each electrode in the ultrasonic transducer 114 of the ultrasonic transducer 100. Each transducer 114 is excited and emits an ultrasonic beam. Here, in the ultrasonic transducer 100 according to the present embodiment, the front electrode 112 in the ultrasonic transducer 114 depends on whether the ultrasonic transducer 114 is the first transducer group 150 or the second transducer group 160. The connection structure of the back electrode 116, the front side substrate 123, and the back side substrate 120 is configured to be reversed. That is, depending on the position of the ultrasonic transducer 114 in the two-dimensional array, whether the signal electrode / ground electrode is positioned on the first acoustic matching layer 110 side or the backing material 118 side of the ultrasonic transducer 114 is different. Therefore, the ultrasonic transducers 114 in the first transducer group 150 and the ultrasonic transducers 114 in the second transducer group 160 have opposite polarization directions when excited by applying a voltage.

このような構成の超音波トランスデューサ100では、第1振動子群150および第2振動子群160の超音波振動子114を同じ電圧波形で駆動した場合、生じる超音波が逆位相となってしまう。したがって、超音波トランスデューサ100における超音波振動子114の素子配列、ピッチが均一であった場合、特に第1振動子群150と第2振動子群160の境界部分で隣接する超音波振動子114同士で、発生する超音波を打ち消しあってしまう。また、被検体からの反射波の受信の時においても、同じ音圧の反射波を受信すると、分極方向が逆であることにより、超音波振動子114が発生する電圧の波形が反転してしまう。このような問題が生じてしまうと、超音波の送受信による超音波画像の生成に支障をきたすおそれがある。   In the ultrasonic transducer 100 having such a configuration, when the ultrasonic transducers 114 of the first transducer group 150 and the second transducer group 160 are driven with the same voltage waveform, the generated ultrasonic waves have opposite phases. Therefore, when the element arrangement and pitch of the ultrasonic transducers 114 in the ultrasonic transducer 100 are uniform, the ultrasonic transducers 114 adjacent to each other particularly at the boundary portion between the first transducer group 150 and the second transducer group 160 are mutually connected. Then, the generated ultrasonic waves are canceled out. In addition, even when receiving a reflected wave from the subject, if a reflected wave having the same sound pressure is received, the waveform of the voltage generated by the ultrasonic transducer 114 is reversed due to the reverse polarization direction. . If such a problem occurs, there is a possibility that the generation of an ultrasonic image by transmission / reception of ultrasonic waves may be hindered.

上述の問題を解消するために、本実施形態における超音波トランスデューサ100は、次のような構成となっている。すなわち、超音波プローブ170における電子回路180は、超音波診断装置本体200からレートパルスを受けると、第1振動子群150、第2振動子群160のいずれか一方に属する超音波振動子114に対し、逆位相の電圧を印加するように構成されている。つまり、本実施形態の第1振動子群150における超音波振動子114と第2振動子群160における超音波振動子114とが、逆位相の電気信号で駆動されるものである。   In order to solve the above-described problem, the ultrasonic transducer 100 in the present embodiment has the following configuration. That is, when the electronic circuit 180 in the ultrasonic probe 170 receives a rate pulse from the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200, the electronic circuit 180 applies to the ultrasonic transducer 114 belonging to one of the first transducer group 150 and the second transducer group 160. On the other hand, an antiphase voltage is applied. That is, the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 and the ultrasonic transducer 114 in the second transducer group 160 of the present embodiment are driven by electrical signals having opposite phases.

したがって、第1振動子群150の超音波振動子114と第2振動子群160の超音波振動子114との分極方向が逆であっても、いずれか一方に逆位相の電圧を印加しているので、第1振動子群150における超音波振動子114から発生する超音波と、第2振動子群160における超音波振動子114から発生する超音波の波形が反転してしまうおそれを回避することが可能となる。結果として、第1振動子群150と第2振動子群160との境界部分で隣接する超音波振動子114同士で、発生する超音波を打ち消しあう事態を回避することにより、超音波の送受信を確実に行って超音波画像の生成に支障をきたすおそれを防止することが可能となる。   Therefore, even if the polarization directions of the ultrasonic transducer 114 of the first transducer group 150 and the ultrasonic transducer 114 of the second transducer group 160 are opposite, a voltage having an opposite phase is applied to one of them. Therefore, it is possible to avoid a possibility that the ultrasonic wave generated from the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 and the waveform of the ultrasonic wave generated from the ultrasonic transducer 114 in the second transducer group 160 are reversed. It becomes possible. As a result, ultrasonic waves can be transmitted and received by avoiding a situation in which the ultrasonic waves 114 adjacent to each other at the boundary between the first vibrator group 150 and the second vibrator group 160 cancel each other. It is possible to prevent the possibility of disturbing the generation of the ultrasonic image by reliably performing the operation.

また超音波振動子114が被検体からの反射波を受けて電圧を発生すると、さらに電子回路180は、分極方向が逆である第1振動子群150からの信号と、第2振動子群160におけるからの信号とのいずれか一方に対し、波形を反転させる処理を行う。電子回路180は、被検体からの反射波に基づく信号に当該処理を行った後、超音波プローブ170のコネクタ、ケーブル等を介し超音波診断装置本体200に当該信号を送信する。   When the ultrasonic transducer 114 receives a reflected wave from the subject and generates a voltage, the electronic circuit 180 further generates a signal from the first transducer group 150 whose polarization direction is reversed, and the second transducer group 160. The process of inverting the waveform is performed on one of the signals from the above. The electronic circuit 180 performs the process on the signal based on the reflected wave from the subject, and then transmits the signal to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200 via the connector, cable, and the like of the ultrasonic probe 170.

すなわち、本実施形態における超音波トランスデューサ100では、反射波によって第1振動子群150における超音波振動子114と第2振動子群160における超音波振動子114とが励起されたとき、分極方向が互いに逆となる。したがって、第1振動子群150における超音波振動子114と第2振動子群160における超音波振動子114とで、発生する電圧波形が互いに逆位相となってしまうが、電子回路180がいずれか一方の波形を反転させる処理を行うので、超音波診断装置本体200における信号処理や超音波画像の生成支障をきたすおそれを回避することが可能となる。   That is, in the ultrasonic transducer 100 in the present embodiment, when the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 and the ultrasonic transducer 114 in the second transducer group 160 are excited by the reflected wave, the polarization direction is changed. Vice versa. Therefore, the generated voltage waveforms of the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 and the ultrasonic transducer 114 in the second transducer group 160 are in opposite phases. Since the process of inverting one of the waveforms is performed, it is possible to avoid the possibility of causing troubles in signal processing and ultrasonic image generation in the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200.

また超音波トランスデューサ100における全ての超音波振動子114による2次元配列全体が、M×N個の複数ブロック(サブアレイ)に分割される構成である場合、電子回路180は、スイッチ回路として、超音波の送受信制御を行うように構成することが可能である。この場合、電子回路180は、被検体からの検出信号に加算処理を行うことにより、各超音波振動子114からの多数の信号路数を減縮するので、超音波プローブ170と超音波診断装置本体200との接続が容易となる。   When the entire two-dimensional array of all the ultrasonic transducers 114 in the ultrasonic transducer 100 is divided into a plurality of M × N blocks (subarrays), the electronic circuit 180 is an ultrasonic wave as a switch circuit. It is possible to configure to perform transmission / reception control. In this case, since the electronic circuit 180 reduces the number of signal paths from each ultrasonic transducer 114 by performing addition processing on the detection signal from the subject, the ultrasonic probe 170 and the ultrasonic diagnostic apparatus main body Connection with 200 becomes easy.

受信部221は、アンプ回路、A/D変換器、加算器等を有している。受信部221は
超音波プローブ170における電子回路180が処理した、被検体からの反射波に基づく信号を受ける。さらに受信部221は、当該信号を増幅して、デジタル変換処理を行う。さらに受信部221は、デジタル化した検出信号を一端メモリに記憶させる。その後、受信部221はこの検出信号に、所定の深さからの超音波反射波を集束するための集束用遅延時間と、超音波反射波の受信指向性を順次変更して被検体を走査するための偏向用遅延時間が与えられる。さらにこのようなビームフォーミングされた出力に対し、整相加算(所定の方向から得られた受信信号を、位相を合わせた上で加算処理がなされる。
The receiving unit 221 includes an amplifier circuit, an A / D converter, an adder, and the like. The receiving unit 221 receives a signal based on a reflected wave from the subject processed by the electronic circuit 180 in the ultrasonic probe 170. Further, the receiving unit 221 amplifies the signal and performs digital conversion processing. Furthermore, the receiving unit 221 stores the digitized detection signal in a memory. Thereafter, the receiving unit 221 scans the subject by sequentially changing the focusing delay time for focusing the ultrasonic reflected wave from a predetermined depth and the reception directivity of the ultrasonic reflected wave on the detection signal. A deflection delay time is provided. Further, phasing addition (addition processing is performed after the phases of received signals obtained from a predetermined direction are matched with the output subjected to such beam forming.

Bモード信号処理部230は、受信部221から上記加算処理済みの信号を受け、対数増幅、)包絡線検波処理などを施す。その後、Bモード信号処理部230は、当該処理済みの信号を主制御部210に送信する。   The B-mode signal processing unit 230 receives the signal subjected to the addition processing from the reception unit 221 and performs logarithmic amplification, envelope detection processing, and the like. Thereafter, the B mode signal processing unit 230 transmits the processed signal to the main control unit 210.

ドプラ信号処理部231は、受信部221から上記加算処理済みの信号を受け、速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。ドプラ信号処理部231は求めた血流情報のデータを主制御部210に送信する。   The Doppler signal processing unit 231 receives the signal after the addition processing from the receiving unit 221, analyzes the frequency of the velocity information, extracts blood flow, tissue, and contrast agent echo components due to the Doppler effect, and average velocity, dispersion, power, etc. Blood flow information is obtained for multiple points. The Doppler signal processing unit 231 transmits the obtained blood flow information data to the main control unit 210.

主制御部210は、図示しないスキャンコンバータ、シネメモリ、画像合成部などを有して構成される。また主制御部210は、Bモード信号処理部230からのデータを所定のビデオフォーマットに変換し、表示可能な超音波画像データを生成する。また、ドプラ信号処理部231からの血流情報のデータを基に平均速度画像、分散画像、パワー画像、またはこれらの組み合わせ画像を生成する。また、主制御部210は、これらの画像データをシネメモリに記憶させる。当該記憶された画像データ等を連続表示することにより超音波動画像を表示する制御を行うことも可能である。また主制御部210は、これらの画像データ等を、種々のパラメータの文字情報・目盛り等とともに合成し、表示部240に表示させる制御を行う。また主制御部210は、あらかじめ記憶された制御プログラムや、操作部250の操作等に基づき、超音波診断装置における各部の制御を実行する。   The main control unit 210 includes a scan converter, a cine memory, an image synthesis unit, and the like (not shown). The main control unit 210 converts data from the B-mode signal processing unit 230 into a predetermined video format, and generates displayable ultrasonic image data. In addition, an average velocity image, a dispersion image, a power image, or a combination image thereof is generated based on blood flow information data from the Doppler signal processing unit 231. The main control unit 210 stores these image data in the cine memory. It is also possible to perform control to display an ultrasonic moving image by continuously displaying the stored image data and the like. Further, the main control unit 210 performs control to combine these image data and the like together with character information and scales of various parameters and display them on the display unit 240. The main control unit 210 executes control of each unit in the ultrasonic diagnostic apparatus based on a control program stored in advance, an operation of the operation unit 250, and the like.

なお、本実施形態における超音波プローブ170では、送信部220からのレートパルスに基づき、電子回路180から第1振動子群150における超音波振動子114と第2振動子群160における超音波振動子114とのいずれか一方に対し、逆位相の電圧を印加するように構成されている。しかし、本発明にかかる超音波トランスデューサ100および超音波プローブ170を有する超音波診断装置はこれに限定されず、例えば、電子回路180が超音波振動子114の分極方向を局所的に反転させるように構成されていてもよい。例えば超音波トランスデューサ100の製造工程において、格子状の超音波振動子114分割加工を行い、前面側基板123および背面側基板120を、超音波振動子114群に接続した後、前面側基板123および背面側基板120の信号線露出部を介して直流の高電圧を印加することにより分極処理を行うことが可能である。   In the ultrasonic probe 170 according to the present embodiment, the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 and the ultrasonic transducer in the second transducer group 160 are transmitted from the electronic circuit 180 based on the rate pulse from the transmission unit 220. 114 is configured to apply a voltage having an opposite phase to either of them. However, the ultrasonic diagnostic apparatus having the ultrasonic transducer 100 and the ultrasonic probe 170 according to the present invention is not limited to this. For example, the electronic circuit 180 locally reverses the polarization direction of the ultrasonic transducer 114. It may be configured. For example, in the manufacturing process of the ultrasonic transducer 100, the lattice-shaped ultrasonic vibrator 114 is divided to connect the front substrate 123 and the rear substrate 120 to the ultrasonic transducer 114 group, and then the front substrate 123 and The polarization process can be performed by applying a high DC voltage through the signal line exposed portion of the rear substrate 120.

この構成によれば、第1振動子群150における超音波振動子114と第2振動子群160における超音波振動子114とが発生する超音波が同位相となり、かつ反射波を受けて発生する電圧も同位相となるので超音波画像の生成に支障を来たす事態を回避することが可能となる。また、これらのうちいずれかの処理を行う電子回路180自体を、超音波プローブ170側でなく超音波診断装置本体200側に設けることも可能である。   According to this configuration, the ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer 114 in the first transducer group 150 and the ultrasonic transducer 114 in the second transducer group 160 have the same phase and are generated in response to the reflected wave. Since the voltage also has the same phase, it is possible to avoid a situation that hinders the generation of the ultrasonic image. In addition, the electronic circuit 180 itself that performs any of these processes can be provided not on the ultrasonic probe 170 side but on the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200 side.

また、超音波プローブ170に、超音波診断装置本体200における送信部220、受信部221の少なくともいずれか一方を設ける構成を採ることも可能である。さらに、超音波診断装置本体200における送信部220、受信部221が第1振動子群150、第2振動子群160のいずれか一方に属する超音波振動子114に対し、逆位相の電圧を印加するように構成してもよい。   It is also possible to adopt a configuration in which at least one of the transmission unit 220 and the reception unit 221 in the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200 is provided in the ultrasonic probe 170. Further, the transmission unit 220 and the reception unit 221 in the ultrasonic diagnostic apparatus main body 200 apply voltages having opposite phases to the ultrasonic transducers 114 belonging to one of the first transducer group 150 and the second transducer group 160. You may comprise.

(作用・効果)
以上説明した実施形態にかかる超音波トランスデューサ100の作用及び効果について説明する。
(Action / Effect)
The operation and effect of the ultrasonic transducer 100 according to the embodiment described above will be described.

上記説明したように実施形態の超音波トランスデューサ100では、前面側基板123および背面側基板120のいずれか一方に、信号電極と接続される独立配線パターン120a、123aを集中させないように、第1振動子群150と第2振動子群160とに分散させている。なおかつ、超音波トランスデューサ100では、超音波振動子114の2次元配列において、当該配列における略中央側に配列された超音波振動子114群から独立配線パターン120a、123aを個別に引き出すために、背面側基板120の背面における貫通電極121が露出していない空き領域を利用するように構成されている。   As described above, in the ultrasonic transducer 100 according to the embodiment, the first vibration is prevented so that the independent wiring patterns 120a and 123a connected to the signal electrodes are not concentrated on one of the front substrate 123 and the rear substrate 120. It is dispersed in the child group 150 and the second vibrator group 160. In addition, in the ultrasonic transducer 100, in the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114, the individual wiring patterns 120 a and 123 a are individually drawn out from the group of ultrasonic transducers 114 arranged approximately on the center side of the array. The open area on the back surface of the side substrate 120 where the through electrode 121 is not exposed is used.

したがって、超音波振動子114の2次元配列の縁部側のサブアレイ126、126における、超音波振動子114の信号電極となる電極に接続された独立配線パターン120a、123a等の配線スペースと、中央側の配線スペースとがそれぞれ別の領域となっている。これによって背面側基板120における背面の配線スペースに余裕を持たせることが可能となる。結果として、超音波トランスデューサ100において膨大な数の超音波振動子114が存在する場合であっても、配線が困難とならず2次元配列の超音波トランスデューサ100を実現することが可能となる。   Accordingly, in the sub-arrays 126 and 126 on the edge side of the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114, wiring spaces such as the independent wiring patterns 120a and 123a connected to the electrodes serving as the signal electrodes of the ultrasonic transducer 114, and the center The wiring space on the side is a separate area. As a result, it is possible to provide a margin for the wiring space on the back surface of the back substrate 120. As a result, even when a huge number of ultrasonic transducers 114 are present in the ultrasonic transducer 100, it is possible to realize the ultrasonic transducer 100 having a two-dimensional array without difficulty in wiring.

また超音波振動子114からの信号路数を減らすために、電子回路180を直接、超音波トランスデューサ100に実装する必要がないので、超音波トランスデューサの仕様ごとに専用IC(ASIC)を開発する必要が無い。また1つの電子回路の規模(面積等)を抑え、複数のICを用いて超音波トランスデューサ100の全素子の処理を行うことが可能である。したがって、開発コストや製造コスト、製品コスト等が低減される。   Further, since it is not necessary to directly mount the electronic circuit 180 on the ultrasonic transducer 100 in order to reduce the number of signal paths from the ultrasonic transducer 114, it is necessary to develop a dedicated IC (ASIC) for each ultrasonic transducer specification. There is no. Further, it is possible to reduce the scale (area, etc.) of one electronic circuit and process all elements of the ultrasonic transducer 100 using a plurality of ICs. Therefore, development costs, manufacturing costs, product costs, etc. are reduced.

また、以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ100は、配線の引き出し構造として、超音波振動子114それぞれ、または超音波振動子114ブロックの間に、配線引き出し用の基板を複数挟む構成をとる必要がないので、サイドローブが生じる問題を回避することが可能となる。   In addition, the ultrasonic transducer 100 of the present embodiment described above has a configuration in which a plurality of wiring drawing substrates are sandwiched between the ultrasonic transducers 114 or the ultrasonic transducer 114 blocks as a wiring drawing structure. Since it is not necessary, it is possible to avoid the problem of side lobes.

また、仮に本実施形態の超音波トランスデューサ100の2次元配列において、超音波振動子114の間引き(スパースアレイ)を行う場合であっても、電子回路119と接続されていない無効振動子の比率を大幅に少なくすることが可能である。また、超音波振動子114の配列数が膨大となった場合、図9において説明したような従来のモジュール分割が必要となる場合がある。しかし、この場合であっても分割すべきモジュール数を低減することが可能である。   In addition, in the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 100 according to the present embodiment, even when thinning out the ultrasonic transducers 114 (sparse array), the ratio of the invalid transducers not connected to the electronic circuit 119 is calculated. It can be greatly reduced. Further, when the number of arrangements of the ultrasonic transducers 114 becomes enormous, the conventional module division as described with reference to FIG. 9 may be necessary. However, even in this case, the number of modules to be divided can be reduced.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態にかかる超音波トランスデューサ100および超音波トランスデューサ100が設けられた超音波プローブ170について図7および図8を参照して説明する。図7は、この発明の第2実施形態にかかる超音波トランスデューサ100のサブアレイ126等の分布を概念的に示す概略図である。なお、第2実施形態については、第1実施形態と異なる部分のみ説明し、その他重複する部分については説明を割愛する。
[Second Embodiment]
Next, an ultrasonic transducer 100 according to a second embodiment of the present invention and an ultrasonic probe 170 provided with the ultrasonic transducer 100 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a schematic diagram conceptually showing the distribution of the subarray 126 and the like of the ultrasonic transducer 100 according to the second embodiment of the present invention. In addition, about 2nd Embodiment, only a different part from 1st Embodiment is demonstrated, and description is abbreviate | omitted about the other overlapping part.

(超音波振動子配列)
第2実施形態にかかる超音波トランスデューサ100は、略矩形状配列かつ2次元配列の超音波振動子114のうち、図7に示すように超音波を発生する有効振動子、すなわち信号線とグランド線とに接続されている超音波振動子114が、当該配列の中央を中心として略円形に配列されている。また、図7のX1〜X4のように4方向に配線を引き出すように構成されている。また、2次元配列の超音波トランスデューサ100における有効振動子以外の四隅の超音波振動子114およびサブアレイ127の間のわずかな超音波振動子114(図7における白抜きの超音波振動子114)については、その前面側および背面側の双方が共通接続されてグランド電極となる。
(Ultrasonic transducer array)
The ultrasonic transducer 100 according to the second embodiment is an effective transducer that generates ultrasonic waves, that is, a signal line and a ground line, as shown in FIG. Are arranged in a substantially circular shape with the center of the array at the center. Further, as shown by X1 to X4 in FIG. 7, the wiring is drawn in four directions. Further, regarding the ultrasonic transducers 114 at the four corners other than the effective transducers in the two-dimensional array of ultrasonic transducers 100 and the few ultrasonic transducers 114 between the sub-arrays 127 (white ultrasonic transducers 114 in FIG. 7). Are both grounded by connecting both the front side and the back side in common.

このような構成によればセクタスキャンの場合、矩形の2次元配列に比べてサイドローブを低減させることが可能となる。さらに電子回路180と接続する超音波振動子114の数を少なくし、配線を簡便にすることが可能となる。なお、この有効振動子の配列形状は、図7に示すような略円形に限らず、略楕円形や、四隅を直線状に切欠いた八角形であっても同様の効果を得ることが可能である。   According to such a configuration, in the case of sector scanning, side lobes can be reduced compared to a rectangular two-dimensional array. Furthermore, the number of ultrasonic transducers 114 connected to the electronic circuit 180 can be reduced, and wiring can be simplified. The arrangement shape of the effective vibrators is not limited to a substantially circular shape as shown in FIG. 7, but a similar effect can be obtained even if it is a substantially elliptical shape or an octagonal shape in which four corners are linearly cut. is there.

(配線パターン)
次に図8(A)〜(D)は、この発明の第2実施形態にかかる超音波トランスデューサ100の前面側基板123および背面側基板120における図7のX1方向に引き出された独立配線パターン123a、120aを概念的に示す概略図である。このうち図8(A)は、前面側基板123の背面の配線領域を示しており、図8(B)は、前面側基板123の前面の配線領域を示しており、図8(C)は、背面側基板120の前面の配線領域を示しており、図8(D)は、前面側基板123の前面の配線領域を示している。
(Wiring pattern)
Next, FIGS. 8A to 8D show independent wiring patterns 123a drawn in the X1 direction of FIG. 7 on the front substrate 123 and the rear substrate 120 of the ultrasonic transducer 100 according to the second embodiment of the present invention. , 120a is a schematic diagram conceptually showing. 8A shows the wiring area on the back surface of the front substrate 123, FIG. 8B shows the wiring area on the front surface of the front substrate 123, and FIG. FIG. 8D shows the wiring area on the front surface of the front side substrate 123. FIG.

図7に示すように、第2実施形態にかかる超音波トランスデューサ100における超音波振動子114における有効振動子は、略円形状に配列されており、無効振動子を含めた全体の配列は矩形状である。このような配列の場合において、独立配線パターン120a、120b、123a、123bを4方向に引き出すには、例えば図7のような構成を採ることが可能である。すなわち、2次元配列された超音波振動子114全体を、矩形の超音波振動子114の配列の端縁である1辺を底辺とし、当該2次元配列の中央を頂点とする略二等辺三角形を形成するように4分割し、分割された各ブロックごとに当該底辺(アレイの端縁)に向かい各配線パターンを引き出すように構成される。以下、図8(A)〜(D)を参照して各基板の各面における各配線パターンについて説明する。   As shown in FIG. 7, the effective transducers in the ultrasonic transducer 114 in the ultrasonic transducer 100 according to the second embodiment are arranged in a substantially circular shape, and the entire arrangement including the invalid transducer is rectangular. It is. In the case of such an arrangement, in order to draw out the independent wiring patterns 120a, 120b, 123a, 123b in four directions, for example, a configuration as shown in FIG. 7 can be adopted. That is, the entire two-dimensional array of ultrasonic transducers 114 is represented by an approximately isosceles triangle having one side that is an edge of the array of rectangular ultrasonic transducers 114 as a base and the center of the two-dimensional array as a vertex. The circuit is divided into four so as to be formed, and each wiring pattern is drawn out toward the base (the edge of the array) for each of the divided blocks. Hereinafter, each wiring pattern on each surface of each substrate will be described with reference to FIGS.

《前面側基板の背面》
図8(A)に示すように前面側基板123における背面側において、第2振動子群165と重なり合わない部分がグランド配線領域190となる。このグランド配線領域190における共通配線パターン123b(例えばベタグランド)は、第1振動子群155における超音波振動子114の前面電極112を共通接続し、超音波振動子114の2次元配列の端縁の外側へ配線を引き出している。また、前面側基板123の背面における第2振動子群165と重なり合う領域には、当該第2振動子群165の超音波振動子114それぞれの配列に対応して接続パッド125が設けられている。
<Back of front side board>
As shown in FIG. 8A, the portion of the front substrate 123 that does not overlap with the second transducer group 165 is the ground wiring region 190 on the back side. A common wiring pattern 123b (for example, a solid ground) in the ground wiring region 190 commonly connects the front electrodes 112 of the ultrasonic transducers 114 in the first transducer group 155, and the edges of the two-dimensional array of the ultrasonic transducers 114. The wiring is pulled out to the outside. Further, in the region overlapping the second transducer group 165 on the back surface of the front substrate 123, connection pads 125 are provided corresponding to the arrangement of the ultrasonic transducers 114 of the second transducer group 165.

また上述したように、第2実施形態にかかる超音波トランスデューサ100では、全ての超音波振動子114を当該矩形の全配列の端縁を底辺とする略二等辺三角形で4分割するものである。この略二等辺三角形において、第1振動子群155、第2振動子群165を振り分けるためには、例えば図8(A)に示すように、第1振動子群155の一部および第2振動子群165の一部の双方が共に、底辺(アレイの端縁)と隣接するように配列される構成を採ることが可能である。このように構成することで、前面側基板123の背面および背面側基板120の前面のいずれにおいても、配線が容易となる。つまり第1振動子群155の一部または第2振動子群165の一部のいずれかが底辺と隣接しない場合、前面側基板123の背面および背面側基板120の前面のいずれか一方でグランド配線の引き出しが困難となるおそれがあるためである。   Further, as described above, in the ultrasonic transducer 100 according to the second embodiment, all the ultrasonic transducers 114 are divided into four by substantially isosceles triangles whose base is the edge of the entire array of the rectangles. In order to distribute the first vibrator group 155 and the second vibrator group 165 in the substantially isosceles triangle, as shown in FIG. 8A, for example, a part of the first vibrator group 155 and the second vibration group. It is possible to adopt a configuration in which both of a part of the child group 165 are arranged so as to be adjacent to the base (the edge of the array). With this configuration, wiring is easy on both the back surface of the front substrate 123 and the front surface of the back substrate 120. That is, when either one of the first vibrator group 155 or part of the second vibrator group 165 is not adjacent to the bottom side, the ground wiring is provided on either the back surface of the front substrate 123 or the front surface of the back substrate 120. This is because it may be difficult to pull out the card.

《前面側基板の前面》
図8(B)に示すように前面側基板123の背面の接続パッド124も、貫通電極121によって、前面の独立配線パターン123aと接続され、各超音波振動子114の前面電極112から個別に配線が引き出されている。また図8(B)に示すように、2次元配列の端縁と隣接した第2振動子群165の超音波振動子114からは、独立配線パターン123aがそのまま当該端縁方向に直接引き出される。また2次元配列の端縁と隣接していない第2振動子群165の超音波振動子114からは、独立配線パターン123aを一旦、第2振動子群165と重なり合わない部分、例えば貫通電極121のパッドが無い第1振動子群155と重なり合う部分や無効振動子の部分等(図中の)に引き出されてから、アレイの端縁に向かって引き出される。
<Front side of front substrate>
As shown in FIG. 8B, the connection pad 124 on the back surface of the front substrate 123 is also connected to the front independent wiring pattern 123a by the through electrode 121, and is individually wired from the front electrode 112 of each ultrasonic transducer 114. Has been pulled out. Further, as shown in FIG. 8B, the independent wiring pattern 123a is directly drawn out in the direction of the edge from the ultrasonic transducer 114 of the second transducer group 165 adjacent to the edge of the two-dimensional array. In addition, from the ultrasonic transducer 114 of the second transducer group 165 that is not adjacent to the edge of the two-dimensional array, the part where the independent wiring pattern 123a does not overlap the second transducer group 165, for example, the through electrode 121, is provided. The first transducer group 155 having no pad is pulled out to a portion that overlaps with the first transducer group 155 or a portion of the invalid transducer (in the drawing), and then pulled out toward the edge of the array.

《背面側基板の前面》
図8(C)に示すように、背面側基板120の前面におけるグランド配線領域190は、前面側基板の背面と逆の位置になる。これは第1実施形態と同様である。
<Front side of back side board>
As shown in FIG. 8C, the ground wiring region 190 on the front surface of the back substrate 120 is in the opposite position to the back surface of the front substrate. This is the same as in the first embodiment.

《背面側基板の背面》
図8(D)に示すように背面側基板120の背面における独立配線パターン120aの配線スペースは、前面側基板の前面と逆の位置になる。これも第1実施形態と同様である。また図8(D)に示すように、背面側基板120の背面における独立配線パターン120aは全て、一旦、第1振動子群155と重なり合わない部分、例えば貫通電極121のパッドが無い第2振動子群165と重なり合う部分や、無効振動子部分を介して端縁方向に引き出される。
《Back of back side substrate》
As shown in FIG. 8D, the wiring space of the independent wiring pattern 120a on the back surface of the back substrate 120 is opposite to the front surface of the front substrate. This is also the same as in the first embodiment. Further, as shown in FIG. 8D, all of the independent wiring patterns 120a on the back surface of the back-side substrate 120 are temporarily not overlapped with the first transducer group 155, for example, the second vibration without the pad of the through electrode 121. It is pulled out in the direction of the edge through a portion overlapping with the child group 165 and an invalid vibrator portion.

第2実施形態における超音波トランスデューサ100においても、超音波振動子114の前面電極112を、グランド電極と信号電極とに分散させ、背面電極116もグランド電極と信号電極とに分散させることにより、信号電極となる電極に接続された独立配線パターン120a、123a等の配線スペースに余裕を持たせることが可能となる。結果として、超音波トランスデューサ100において膨大な数の超音波振動子114が存在する場合であっても、配線が困難とならず2次元配列の超音波トランスデューサ100を実現することが可能となる。   Also in the ultrasonic transducer 100 according to the second embodiment, the front electrode 112 of the ultrasonic transducer 114 is dispersed into the ground electrode and the signal electrode, and the back electrode 116 is also dispersed into the ground electrode and the signal electrode, whereby a signal is obtained. It is possible to provide a margin in the wiring space such as the independent wiring patterns 120a and 123a connected to the electrodes to be electrodes. As a result, even when a huge number of ultrasonic transducers 114 are present in the ultrasonic transducer 100, it is possible to realize the ultrasonic transducer 100 having a two-dimensional array without difficulty in wiring.

100 超音波トランスデューサ
110 第1音響整合層
111 第2音響整合層
112 前面電極
114 超音波振動子
116 背面電極
118 バッキング材
120 背面側基板
120a、123a 独立配線パターン
120b、123b 共通配線パターン
121 貫通電極
123 前面側基板
124、125 接続パッド
126、127 サブアレイ
130 導電接続部
150、155 第1振動子群
160、165 第2振動子群
170 超音波プローブ
180 電子回路
190 グランド配線領域
200 超音波診断装置本体
210 主制御部
220 送信部
221 受信部
230 Bモード信号処理部
231 ドプラ信号処理部
240 表示部
250 操作部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Ultrasonic transducer 110 1st acoustic matching layer 111 2nd acoustic matching layer 112 Front electrode 114 Ultrasonic vibrator 116 Back electrode 118 Backing material 120 Back side board 120a, 123a Independent wiring pattern 120b, 123b Common wiring pattern 121 Through electrode 123 Front side substrate 124, 125 Connection pad 126, 127 Subarray 130 Conductive connection 150, 155 First transducer group 160, 165 Second transducer group 170 Ultrasonic probe 180 Electronic circuit 190 Ground wiring region 200 Ultrasonic diagnostic apparatus body 210 Main control unit 220 Transmission unit 221 Reception unit 230 B-mode signal processing unit 231 Doppler signal processing unit 240 Display unit 250 Operation unit

Claims (14)

超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられ、圧電性を有する複数の超音波振動子と、
前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第1振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第1振動子群の他の第2振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、
前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第2振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第1振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を備えたこと、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
A plurality of ultrasonic transducers each having a front electrode and a back electrode provided on the front surface on the radiation direction side of the ultrasonic wave and the back surface on the opposite side of the front surface, and having piezoelectricity;
A signal lead line that is disposed on the front side of the plurality of ultrasonic transducers and commonly connects the front electrodes of the first transducer group that is a part of the plurality of ultrasonic transducers; And a front substrate on which electrode pads are individually formed at positions corresponding to the front electrodes of the other second vibrator group of the first vibrator group,
Each of the plurality of ultrasonic transducers has a signal lead line that is arranged on the back side and commonly connects the back electrodes of the second transducer group, and each of the back electrodes of the first transducer group. A back side substrate in which electrode pads are individually formed at positions corresponding to
Ultrasonic transducer characterized by.
前記前面側基板および前記背面側基板における前記信号引出し線は、前記超音波振動子の前記前面電極または前記背面電極からそれぞれ独立に引き出される独立配線パターンと、該前面電極または前記背面電極を共通に接続する共通配線パターンとがあり、
前記第1振動子群の前記前面電極は、前記前面側基板の前記共通配線パターンによって共通に接続され、
前記第2振動子群の前記背面電極は、前記背面側基板の前記共通配線パターンによって共通に接続され、
前記第1振動子群の前記前面電極に接続された前記共通配線パターンと、前記第2振動子群の前記背面電極に接続された前記共通配線パターンとは、前記超音波振動子の配列における縁部のさらに外側において導通されていること、
を特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサ。
The signal lead lines on the front side substrate and the back side substrate share the front electrode or the back electrode with an independent wiring pattern that is independently drawn from the front electrode or the back electrode of the ultrasonic transducer. There is a common wiring pattern to connect,
The front electrodes of the first vibrator group are connected in common by the common wiring pattern of the front side substrate,
The back electrodes of the second vibrator group are connected in common by the common wiring pattern of the back side substrate,
The common wiring pattern connected to the front electrode of the first transducer group and the common wiring pattern connected to the back electrode of the second transducer group are edges in the arrangement of the ultrasonic transducers. Being conductive on the outside of the part,
The ultrasonic transducer according to claim 1.
前記前面側基板および前記背面側基板には、それぞれの前記超音波振動子側の面に共通配線パターンが形成されるとともに、反対側の面にそれぞれ前記独立配線パターンが形成されており、かつ該独立配線パターンと、前記超音波振動子の前記前面電極または前記背面電極とを接続する導電孔が設けられており、
前記前面側基板における前記超音波振動子側の面の前記共通配線パターンには、前記第1振動子群の電極のみが接続されており、さらに前記反対側の面の独立配線パターンには、前記第2振動子群の電極のみが、前記導電孔を介して接続されており、
前記背面側基板における前記超音波振動子側の面の前記共通配線パターンには、前記第2振動子群の電極のみが接続されており、さらに前記反対側の面の独立配線パターンには、前記第1振動子群の電極のみが、前記導電孔を介して接続されていること、
を特徴とする請求項2に記載の超音波トランスデューサ。
The front substrate and the back substrate have a common wiring pattern formed on the surface on the ultrasonic transducer side, and the independent wiring pattern is formed on the opposite surface. Conductive holes connecting the independent wiring pattern and the front electrode or the back electrode of the ultrasonic transducer are provided,
Only the electrodes of the first transducer group are connected to the common wiring pattern on the surface on the ultrasonic transducer side of the front substrate, and the independent wiring pattern on the opposite surface includes Only the electrodes of the second vibrator group are connected via the conductive holes,
Only the electrodes of the second transducer group are connected to the common wiring pattern on the ultrasonic transducer side surface of the back side substrate, and the independent wiring pattern on the opposite side surface includes the Only the electrodes of the first vibrator group are connected via the conductive holes;
The ultrasonic transducer according to claim 2.
前記前面側基板および前記背面側基板には、それぞれの前記超音波振動子側の面に共通配線パターンが形成されるとともに、反対側の面にそれぞれ前記独立配線パターンが形成されており、かつ該独立配線パターンと、前記超音波振動子の前記前面電極または前記背面電極とを接続する導電孔が設けられており、
前記前面側基板における前記超音波振動子側の面の前記共通配線パターンには、前記第2振動子群の電極のみが接続されており、さらに前記反対側の面の独立配線パターンには、前記第1振動子群の電極のみが、前記導電孔を介して接続されており、
前記背面側基板における前記超音波振動子側の面の前記共通配線パターンには、前記第1振動子群の電極のみが接続されており、さらに前記反対側の面の独立配線パターンには、前記第2振動子群の電極のみが、前記導電孔を介して接続されていること、
を特徴とする請求項2に記載の超音波トランスデューサ。
The front substrate and the back substrate have a common wiring pattern formed on the surface on the ultrasonic transducer side, and the independent wiring pattern is formed on the opposite surface. Conductive holes connecting the independent wiring pattern and the front electrode or the back electrode of the ultrasonic transducer are provided,
Only the electrodes of the second transducer group are connected to the common wiring pattern on the surface on the ultrasonic transducer side of the front substrate, and the independent wiring pattern on the opposite surface includes Only the electrodes of the first vibrator group are connected via the conductive holes,
Only the electrodes of the first transducer group are connected to the common wiring pattern on the ultrasonic transducer side surface of the back side substrate, and the independent wiring pattern on the opposite side surface includes the Only the electrodes of the second vibrator group are connected via the conductive holes;
The ultrasonic transducer according to claim 2.
前記独立配線パターンはそれぞれ、前記前面側基板および前記背面側基板における前記反対側の面における前記導電孔の端部の間のスペースおよび、前記共通配線パターンが形成された領域の反対側のスペースを通されていること、
を特徴とする請求項3または4に記載の超音波トランスデューサ。
Each of the independent wiring patterns includes a space between end portions of the conductive holes on the opposite surface of the front substrate and the rear substrate, and a space opposite to the region where the common wiring pattern is formed. Passed through,
The ultrasonic transducer according to claim 3 or 4.
前記超音波振動子は、略矩形状かつ2次元的に配列されており、
前記独立配線パターンおよび前記共通配線パターンは、一方が前記超音波振動子の配列の周縁の一辺の少なくとも外側まで引き出されるとともに、他方が該一辺に対する対辺の少なくとも外側まで引き出されており、
前記前面側基板の前記反対側の面において、2次元配列された前記超音波振動子のうち、前記第2振動子群かつ前記周縁側に配置された該超音波振動子の前記前面電極と接続された前記独立配線パターンは、前記導電孔の端部の間のスペースを通され、前記第2振動子群かつ前記2次元配列の中央側に配置された該超音波振動子の前記前面電極と接続された前記独立配線パターンは、前記共通配線パターンの反対側のスペースを通されており、
前記背面側基板の前記反対側の面において、2次元配列された前記超音波振動子のうち、前記第2振動子群かつ前記周縁側に配置された該超音波振動子の前記背面電極と接続された前記独立配線パターンは、前記導電孔の端部の間のスペースを通され、前記第1振動子群かつ前記2次元配列の中央側に配置された該超音波振動子の前記前面電極と接続された前記独立配線パターンは、前記共通配線パターンの反対側のスペースを通されていること、
を特徴とする請求項3に記載の超音波トランスデューサ。
The ultrasonic transducers are arranged in a substantially rectangular shape and two-dimensionally,
One of the independent wiring pattern and the common wiring pattern is drawn to at least the outer side of the peripheral edge of the array of the ultrasonic transducers, and the other is drawn to at least the outer side of the opposite side to the one side.
Of the ultrasonic transducers two-dimensionally arranged on the surface on the opposite side of the front-side substrate, connected to the front electrode of the ultrasonic transducers arranged on the second transducer group and the peripheral side. The independent wiring pattern is passed through the space between the end portions of the conductive holes, and the front electrode of the ultrasonic transducer disposed on the center side of the second transducer group and the two-dimensional array. The connected independent wiring pattern is passed through the space on the opposite side of the common wiring pattern,
Of the ultrasonic transducers two-dimensionally arranged on the opposite surface of the back substrate, the second transducer group is connected to the back electrode of the ultrasonic transducer disposed on the peripheral side. The independent wiring pattern is passed through the space between the end portions of the conductive holes, and the front electrode of the ultrasonic transducer disposed on the center side of the first transducer group and the two-dimensional array. The connected independent wiring pattern is passed through a space on the opposite side of the common wiring pattern;
The ultrasonic transducer according to claim 3.
前記前面側基板および前記背面側基板は、可撓性を有する樹脂フィルムによって構成されていること、
を特徴とする請求項2に記載の超音波トランスデューサ。
The front side substrate and the back side substrate are made of a flexible resin film,
The ultrasonic transducer according to claim 2.
前記第1振動子群における前記超音波振動子それぞれの分極方向と、前記第2振動子群における前記超音波振動子それぞれの分極方向とが逆であること、
を特徴とする請求項3または4に記載の超音波トランスデューサ。
The polarization direction of each of the ultrasonic transducers in the first transducer group is opposite to the polarization direction of the ultrasonic transducer in the second transducer group;
The ultrasonic transducer according to claim 3 or 4.
前記第1振動子群の前記超音波振動子と、前記第2振動子群の前記超音波振動子とは、それぞれ逆位相の電気信号により駆動されること、
を特徴とする請求項8に記載の超音波トランスデューサ。
The ultrasonic transducers of the first transducer group and the ultrasonic transducers of the second transducer group are driven by electrical signals having opposite phases, respectively.
The ultrasonic transducer according to claim 8.
前記超音波振動子は、略矩形状かつ2次元的に配列されており、
前記前面側基板および前記背面側基板における前記独立配線パターンおよび前記共通配線パターンは、前記複数の超音波振動子の配列の周縁部に向かって四方へ引き出されること、
を特徴とする請求項2に記載の超音波トランスデューサ。
The ultrasonic transducers are arranged in a substantially rectangular shape and two-dimensionally,
The independent wiring pattern and the common wiring pattern in the front-side substrate and the back-side substrate are drawn in four directions toward the peripheral edge of the array of the plurality of ultrasonic transducers;
The ultrasonic transducer according to claim 2.
前記2次元配列された超音波振動子には、駆動されない無効振動子と駆動される有効振動子があり、該有効振動子の配列がなす形状の輪郭は、略楕円形、円形または八角形であること、
を特徴とする請求項10に記載の超音波トランスデューサ。
The two-dimensional array of ultrasonic transducers includes an invalid transducer that is not driven and an effective transducer that is driven. The contour of the shape formed by the array of effective transducers is substantially elliptical, circular, or octagonal. There is,
The ultrasonic transducer according to claim 10.
超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられた複数の超音波振動子を有する超音波トランスデューサが内部に設けられた超音波プローブであって、
前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第1振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第1振動子群の他の第2振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、
前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第2振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第1振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を有する超音波トランスデューサを備えたこと、
を特徴とする超音波プローブ。
Ultrasound in which an ultrasonic transducer having a plurality of ultrasonic transducers each provided with a front electrode and a back electrode is provided inside on the front surface on the radiation direction side of the ultrasonic wave and on the back surface opposite to the front surface A probe,
A signal lead line that is disposed on the front side of the plurality of ultrasonic transducers and commonly connects the front electrodes of the first transducer group that is a part of the plurality of ultrasonic transducers; And a front substrate on which electrode pads are individually formed at positions corresponding to the front electrodes of the other second vibrator group of the first vibrator group,
Each of the plurality of ultrasonic transducers has a signal lead line that is arranged on the back side and commonly connects the back electrodes of the second transducer group, and each of the back electrodes of the first transducer group. An ultrasonic transducer having a back substrate on which electrode pads are individually formed at positions corresponding to
Ultrasonic probe characterized by.
前記超音波トランスデューサにおける前記第1振動子群における前記超音波振動子それぞれの分極方向と、前記第2振動子群における前記振動子それぞれの分極方向とが逆であり、
前記第1振動子群との間で送受信する電気信号と、前記第2振動子群との間で送受信する電気信号とが、逆位相となるような送受信回路をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項12に記載の超音波プローブ。
The polarization direction of each of the ultrasonic transducers in the first transducer group in the ultrasonic transducer is opposite to the polarization direction of the transducers in the second transducer group,
A further transmission / reception circuit in which an electrical signal transmitted / received to / from the first transducer group and an electrical signal transmitted / received to / from the second transducer group have opposite phases;
The ultrasonic probe according to claim 12.
超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられた複数の超音波振動子を有する超音波トランスデューサと、該超音波トランスデューサが内部に設けられた超音波プローブと、該超音波プローブとの間で電気信号の送受信を行う本体部と、を有する超音波診断装置であって、
前記超音波トランスデューサが、
前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第1振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第1振動子群の他の第2振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、
前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第2振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第1振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を備え、
さらに前記本体部が、前記超音波プローブの前記超音波トランスデューサにおける、前記配線パターン、前記前面電極および前記背面電極を介し、前記第1振動子群の前記超音波振動子と前記第2振動子群の前記超音波振動子との間で、逆位相の電気信号を送信し、かつ該第1振動子群の前記超音波振動子または該第2振動子群の前記超音波振動子から受信した電気信号の位相を反転する送受信回路を備えたこと、
を特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic transducer having a plurality of ultrasonic transducers each provided with a front electrode and a back electrode on the front surface on the radial side of the ultrasonic wave and on the back surface opposite to the front surface, and the ultrasonic transducer inside An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: an ultrasonic probe provided on the main body; and a main body that transmits and receives electrical signals to and from the ultrasonic probe,
The ultrasonic transducer is
A signal lead line that is disposed on the front side of the plurality of ultrasonic transducers and commonly connects the front electrodes of the first transducer group that is a part of the plurality of ultrasonic transducers; And a front substrate on which electrode pads are individually formed at positions corresponding to the front electrodes of the other second vibrator group of the first vibrator group,
Each of the plurality of ultrasonic transducers has a signal lead line that is arranged on the back side and commonly connects the back electrodes of the second transducer group, and each of the back electrodes of the first transducer group. A back side substrate on which electrode pads are individually formed at positions corresponding to
Further, the ultrasonic transducer and the second transducer group of the first transducer group are arranged via the wiring pattern, the front electrode and the back electrode in the ultrasonic transducer of the ultrasonic probe. The electrical signal transmitted from the ultrasonic transducer of the first transducer group or the second transducer group to the ultrasonic transducer of the first transducer group is transmitted. A transmission / reception circuit for inverting the phase of the signal,
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.
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