JP2014057136A

JP2014057136A - 超音波探触子

Info

Publication number: JP2014057136A
Application number: JP2012199369A
Authority: JP
Inventors: Hidetsugu Katsura; 秀嗣桂
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-03-27

Abstract

【課題】プローブヘッド内に２Ｄアレイ振動子と共に電子回路を有する超音波プローブにおいて、電子回路で生じる熱を効果的に放熱する。
【解決手段】２Ｄアレイ振動子１８と電子回路３２との間に中継基板をなすインターポーザー（ＩＰ）２６が設けられる。インターポーザー２６はシグナル接続用のビアアレイ２８と水平方向に広がる熱拡散層４０とを有している。各ビア３０から熱拡散層４０へ熱伝導が生じ、その熱は排熱ビア４３及び台座４４を介して放熱部品としてのフレーム１２に伝えられる。グランド用ビアを熱拡散層４０に接続してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波探触子に関し、特に、発熱体としての電子回路を有する体腔内挿入型の超音波探触子に関する。

近時、三次元計測機能を有する超音波診断装置が普及しつつある。そのような超音波診断装置は、例えば、２Ｄアレイ振動子を備えた超音波探触子（プローブ）を備えている。かかるプローブは、一般に、２Ｄアレイ振動子を有するプローブヘッド、プローブケーブル及びケーブルコネクタにより構成される。２Ｄアレイ振動子は例えば数百から数千にも及ぶ多数の振動素子により構成される。仮に、それらの振動素子と装置本体との間に素子単位で信号線を設けると、プローブケーブル内に多数の信号線を配設しなければならず、プローブケーブルが重くかつ太くなってしまう。このため、プローブヘッド内でのチャンネルリダクションが必要となる。このためにプローブヘッド内にチャンネルリダクション用の電子回路（ＩＣ）が設けられる。そのような電子回路は、例えば、素子数分の受信信号を所定のグループ単位で整相加算処理することにより一定数の受信信号を生成する受信回路、及び、１又は一定数の送信信号に基づき素子数分の送信駆動信号を生成する送信回路を有する。

以上のような電子回路を備えたプローブヘッドにおいては、電子回路で生じる熱の放散が大きな問題となる。電子回路から２Ｄアレイ振動子へ多量の熱が伝わると、２Ｄアレイ振動子が高温となり、その前方に設けられた生体接触壁も高熱になってしまう。それは振動子劣化及び生体安全性の観点から望ましくない。

特許文献１には経食道プローブが開示されており、そのプローブヘッド内においては、アレイ振動子とＩＣとの間に熱放散材料からなるブロックが配置されている。それは音響的な吸収作用も有しており、中継基板ではない。特許文献２にも、経食道プローブが開示されており、そのプローブヘッド内においては、アレイ振動子がＩＣの表面側に設けられ、ＩＣの背面側に放熱体が設けられている。

特表２００５−５１０２６３号公報特表２００６−５１０２６９号公報

本発明の目的は、プローブヘッド内に電子回路が配置される場合において電子回路で生じる熱が効果的に放散されるようにすることにある。あるいは、プローブヘッド内において電子回路で生じる熱がアレイ振動子にできる限り伝わらないようにすることにある。

本発明に係る超音波探触子は、二次元配列された複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記アレイ振動子の背面側に設けられた発熱体であって、複数のシグナル端子を有する電子デバイスと、前記アレイ振動子と前記電子デバイスとの間に設けられた中継基板と、を含み、前記中継基板は、前記複数の振動素子と前記複数のシグナル端子とを接続するための複数のシグナル接続部材と、前記複数のシグナル接続部材に対して熱的に接続され、前記複数のシグナル接続部材からの熱を拡散する熱拡散層と、を含む。

上記構成において、電子デバイスは、アレイ振動子の近傍に設けられる電子回路であり、それは、例えばチャンネルリダクション回路を構成するものである。電子デバイスは、望ましくは受信信号処理回路及び送信信号生成回路を構成するものである。いずれにしても電子デバイスは発熱体であり、そこで生じた熱が複数のシグナル接続部材を介してアレイ振動子に伝わり易い。アレイ振動子の劣化や生体安全性の観点から、アレイ振動子への熱伝導を低下させることが望まれ、そのために設けられた第１の手段が中継基板中の熱拡散層である。すなわち、各シグナル接続部材は熱拡散層に対して熱的に接続されており、各シグナル接続部材から熱拡散層へ熱が伝わり、更にその熱が熱拡散層の周辺へ伝わることになる。よって、各シグナル接続部材から各振動素子へ伝わる熱の量を少なくでき、各振動素子の温度上昇が抑えられる。

熱拡散層は、中継基板の内部における層として構成されるのが望ましいが、中継基板の表層として構成されてもよい。いずれにしても、各シグナル接続部材から熱を奪うことにより、各シグナル接続部材を介した振動素子への熱伝導を抑制することが可能である。熱拡散層から更に他の放熱部品に対して熱が伝わるように構成するのが望ましい。また、電子デバイスの反対側を第２の手段としての熱伝導部材に接合させてもよい。かかる構成によれば、電子デバイスの複数の面（通常、上面及び下面）を使って放熱、排熱を行えるから、電子デバイスからの熱の除去を効果的に行える。

シグナル接続部材は、導電性部材を含むビアとして構成されるのが望ましく、特に、中継部材を貫通するビアであるのが望ましい。但し、直線的なラインを構成するビアではなく、非直線的なラインを構成するビアであってもよい。中継基板は配列変換機能を有するものであってもよい。熱拡散層が導電性部材で構成される場合、各シグナル接続部材に対して電気的な絶縁が図られるように構成するのが望ましい。

望ましくは、前記熱拡散層は、前記中継基板の基板面と並行に広がる層であり、前記熱拡散層の周辺部には、前記中間基板の外部に存在する放熱部品に対して熱を伝える排熱用接続部材が設けられる。熱拡散層においては個々のシグナル接続部材から熱流入が生じる。そして、その熱が専ら周辺部に伝導され、その周辺部から放熱部品に対して排熱用接続部材を介して熱が伝えられる。複数の排熱用接続部材を設けて熱伝導効率を高めるように構成するのが望ましい。

望ましくは、前記中継基板は、前記アレイ振動子のグランド端子と前記電子デバイスのグランド端子とを接続するグランド接続部材を含み、前記熱拡散層に対して前記グランド接続部材が熱的に且つ電気的に接続される。この構成によれば、熱拡散層がグランド層を兼ねることになるから、それをシールド層として機能させることも可能である。また、熱拡散層が導電性部材で構成される場合においても各シグナル接続部材を直接的に熱拡散層に接続することが可能であるから、両者間に絶縁部材を配設する必要がなくなり、熱伝導効率がよくなる。各シグナル接続部材を熱拡散層に対して熱的に接続することなく、グランド接続部材を熱拡散層に対して接続する構成を採用することもできるが、その場合には各シグナル接続部材を経由して各振動素子に対して比較的多くの熱が伝わってしまう可能性がある。このため、各シグナル接続部材について上記のように個別的に放熱が行われるように構成するのが望ましい。

望ましくは、前記電子デバイスは熱伝導専用端子を含み、前記中継基板は、前記熱伝導専用端子と前記熱拡散層との間に設けられた熱伝導専用接続部材を含む。この構成によれば、電気的な作用を発揮しない熱伝導専用端子及び熱伝導専用接続部材を利用して効果的に電子デバイスで生じる熱を逃がすことが可能である。

望ましくは、前記各シグナル接続部材と前記熱拡散層との間に絶縁部材が設けられる。この構成によれば、シグナル接続部材を通過する送信信号及び受信信号の他チャンネルへの回り込みを防止できる。

望ましくは、前記各シグナル接続部材は、中空導電層と、前記中空導電層の中に設けられ、前記中空導電体の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する低熱伝導部材と、を有する。この構成によれば、各シグナル接続部材を通じた各振動素子への熱伝導量を少なくできる。望ましくは、前記各シグナル接続部材は、前記中継基板に形成された貫通孔の中に入れられた複数の粒子を含み、前記各粒子は、導電性部材と、前記導電性部材の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する低熱伝導部材と、を有する。この構成によれば、上記同様に、各シグナル接続部材を通じた各振動素子への熱伝導量を少なくできる。

望ましくは、前記電子デバイスにおける第１面側に前記中継基板が設けられ、前記中継基板の熱拡散層に対して前記電子デバイスの第１面側からの熱が伝わり、前記電子デバイスにおける第２面側に放熱ステージが接合され、前記放熱ステージに対して前記電子デバイスの第２面側からの熱が伝わる。第１面と第２面は望ましくは表裏の関係にあり、その場合には電子デバイスが放熱のための部材で挟まれることになるから、放熱効率を高められる。

本発明に係る超音波探触子は、望ましくは、体腔内挿入型超音波探触子であり、特に望ましくは、経食道プローブである。かかる経食道プローブにおいては、プローブヘッドの小型化や挿入管の細径化が求められ、このためにプローブヘッド内にチャンネルリダクション回路を設ける必要性が高い。しかし、そのような回路はかなりの熱を生じさせるためにその熱をどのように逃がすかが大きな問題となる。上記構成によれば、その熱をプローブヘッドの外殻を構成する部材や放熱のためにプローブヘッド内に設けられた部品に対して効率的に伝えて、アレイ振動子ひいてはプローブヘッドの温度上昇を抑制することができる。

本発明によれば、プローブヘッド内に電子回路が配置される場合において電子回路で生じる熱が効果的に放散される。あるいは、プローブヘッド内において電子回路で生じる熱がアレイ振動子にできる限り伝わらないようにできる。

本発明に係る超音波探触子の好適な実施形態を示す断面図である。図１に示した超音波探触子の他の断面図である。ビアの第１実施例を示す断面図である。ビアの第２実施例を示す断面図である。熱拡散層とビアとの接続部分を示す断面図である。ビアの形態の第一例を示す水平断面図である。ビアの形態の第二例を示す水平断面図である。グランド用ビアを示す断面図である。熱伝導専用ビアを示す断面図である。多層基板としてのインターポーザー（ＩＰ）を示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には本発明に係る好適な実施形態が示されており、図１はその要部構成を示す断面図である。本実施形態に係る超音波探触子は体腔内挿入型超音波探触子であり、より詳しくは経食プローブである。経食プローブは、プローブヘッド、挿入管、操作部及びプローブケーブル等からなるものである。

図１には、プローブヘッド１０の断面図が示されている。Ｚ方向が生体組織側の方向であり、Ｘ方向及びＹ方向が複数の振動素子の配列方向である。本実施形態に係る経食プローブはいわゆる３次元プローブである。プローブヘッド１０はハウジングあるいはケースを構成するフレーム１２を有している。フレーム１２は金属からなるものである。フレーム１２の外側には絶縁材料で構成された被覆ケース１４が設けられている。フレーム１２及び被覆ケース１４の上部には開口部が形成されており、その開口部内には振動子アセンブリ１６が配置されている。

振動子アセンブリ１６は、２Ｄアレイ振動子１８、第１整合層２０、第２整合層２２及び保護層２４からなるものである。２Ｄアレイ振動子１８は、Ｘ方向及びＹ方向に配列された複数の振動素子からなる。この２Ｄアレイ振動子１８により送信ビーム及び受信ビームが形成され、それらのビームは電子的に２次元走査される。第１整合層２０は複数の振動素子に対応した複数の整合素子からなり、第２整合層２２も、複数の振動素子に対応した複数の整合素子からなる。保護層２４は２Ｄアレイ振動子１８等を包み込む部材であり、保護層２４の上面が生体組織表面に当接される。具体的には、食道内壁面に保護層２４が密着した状態において、超音波の送受波が実行される。超音波ビームが２次元走査されると、３次元のデータ取込空間が形成され、その空間から取得されたボリュームデータに従って図示されていない超音波診断装置において３次元画像が構築される。

振動子アセンブリ１６の背面側には中継基板を構成するインターポーザー（ＩＰ）２６が設けられている。ＩＰ２６は、２Ｄアレイ振動子１８を構成する複数の振動素子と、後述する電子回路（ＩＣ）３２が有する複数の電極パッドとの間において電気的な接続を図る部材である。ＩＰ２６において、いわゆる配線パターン変換が行われてもよい。ＩＰ２６は、図示されるようにビアアレイ２８を有している。ビアアレイ２８は、複数の振動素子に対応した複数のビア３０からなるものである。各ビア３０は貫通電極あるいは接続部材として機能するものであり、それぞれのビア３０によって送信信号が伝送され、また受信信号が伝送される。ＩＰ２６の上面には複数の電極パッド３１が設けられており、具体的には複数の振動素子の配列に対応した配列をもって複数の電極パッド３１が設けられている。ＩＰ２６の下面上にも複数の電極パッド３４が設けられている。本実施形態において、電極パッド３１の配列と電極パッド３４の配列は同一であるが、上述したようにＩＰ２６内において配線パターンの変換が行われてもよい。

ＩＰ２６はその内部に熱拡散層４０を有している。熱拡散層４０は、各ビア３０を介して電子回路３２から２Ｄアレイ振動子１８へ伝わろうとする熱を奪ってそれを拡散する層である。熱拡散層４０にはビアアレイ２８に対応した複数の貫通孔が形成されており、それぞれの各貫通孔の中に各ビア３０が挿通されている。各ビア３０と貫通孔内面との間には絶縁スリーブ４２が設けられている。その絶縁スリーブ４２は熱伝導性が良好でかつ絶縁性を持った部材により構成されている。熱拡散層４０は、本実施形態においてＩＰ２６の内部層として構成されており、それはＩＰ２６の上面及び下面と平行にＸＹ方向に広がっている。ＩＰ２６の内部において、熱拡散層４０の周辺には複数の排熱ビア４３が設けられている。各排熱ビア４３は熱拡散層４０から放熱部品の一部をなす台座４４に対して熱伝導を生じさせるものである。台座４４は上述したフレーム１２に連結されている。上述したシグナル伝送用の各ビア３０及び各排熱ビア４３はそれぞれ円柱状の形態を有している。ただし、それらの形態はそれらの機能が発揮される限りにおいて任意に定めることが可能である。

ＩＰ２６の背面側には電子デバイスとしての電子回路（ＩＣ）３２が設けられている。ＩＣ３２の上面には複数の電極パッド３６が設けられ、それらの電極パッド３６は複数のはんだバンプ３８を介して複数の電極パッド３４に電気的にかつ熱的に接続されている。電子回路３２がパッケージを有さないシリコン基板として構成されてもよい。電子回路３２は図示のようにステージ４６上に配置されており、電子回路３２の下面側からステージ４６への熱伝導が生じている。ステージ４６はＸＹ面方向に広がる部材であり、それはフレーム１２に取り付けられている中間的な台座である。

電子回路３２は送信信号処理及び受信信号処理を実行するものであり、それは熱を発生する発熱体である。電子回路３２で生じた熱は複数のビア３０を介して２Ｄアレイ振動子１８側へ伝わろうとする。各ビア３０の途中が熱拡散層４０と熱的に接続されているため、各ビア３０から熱拡散層４０へ熱伝導が生じ、すなわち各ビア３０についての放熱作用が発揮される。各ビア３０から伝えられた熱は熱拡散層４０上においてまず面状に広がって拡散し、その熱は複数の排熱ビア４３を介して台座４４へ伝えられる。その台座４４はフレーム１２とともに放熱部品を構成しており、それらの放熱部品によって電子回路３２で生じた熱が吸収されることになる。このように、電子回路３２で生じた熱が上記のような放熱部品において効果的に吸収されることになるから、結果として電子回路３２から２Ｄアレイ振動子１８へ伝わる熱量を少なくでき、そこでの発熱を抑えることが可能である。これは保護層２４の温度を下げられることを意味する。これにより生体安全性を高めることが可能である。本実施形態においては、電子回路３２の背面側においても放熱作用が発揮されており、すなわち電子回路３２の上面及び下面の両者において熱的対策が施されているので、放熱を効果的に行うことが可能である。

図１に示す構成においては、熱拡散層４０が金属部材すなわち導電部材で構成されているが、複数の絶縁スリーブ４２によって熱拡散層４０と各ビア３０との間における電気的な接続が遮断されているため、シグナル伝送にあたって特に問題は生じない。後に説明するように、１または複数のグランド用ビアが直接的に熱拡散層に接続されてもよい。また、熱伝導専用のビアにより電子回路３２から熱拡散層４０へ直接的な熱伝導が生じるように構成してもよい。上記構成例において、各ビア３０、排熱ビア４３、台座４４、ステージ４６、フレーム１２はそれぞれ熱伝導性が良好な部材で構成され、本実施形態においては導電性を有する金属により構成されている。

図２には、図１に示すＩＩの位置から見た断面が示されている。すなわち図２にはプローブヘッド１０のＹＺ断面が示されている。フレーム１２は放熱部品を構成し、その内部にはＩＰ２６が設けられている。ＩＰ２６は上述したように熱拡散層４０を備え、その周辺部には複数の排熱ビア４３が設けられている。それぞれの排熱ビア４３はＺ方向に伸長した非貫通型の部材として構成されている。なお、電子回路３２はステージ４６上に載置されている。

図２にはプローブヘッド１０が部分拡大図として示されており、そのプローブヘッド１０は生体内に差し込まれるものであり、それは挿入管の先端部を構成している。挿入管には図示されていない関節等が設けられている。本実施形態においてはプローブヘッド内にチャンネルリダクション回路としての電子回路３２が設けられ、信号線の本数が削減されている。これによりプローブヘッドや挿入管の直径を小さくできるという利点が得られている。

図３には、シグナル伝送用のビア３０の第１実施例が示されている。なお図１及び図２に示した構成と同様の構成には同一符号を付す。これは他の図においても同様である。ＩＰ２６の上面には電極パッド３２が設けられ、ＩＰ２６の下面には電極パッド３４が設けられている。それらを上下に繋ぐようにビア３０が設けられている。図示されるビア３０は、円筒形状をもった中空電極層４８と、その内部に設けられたフィラー５０及びバインダー５２と、からなるものである。すなわち、この構成はビア３０における熱伝導作用を下げて、電子回路から振動素子への熱の移動量をできる限り少なくするための構成である。

中空電極層４８は、ＩＰ２６に形成された貫通孔の内面上にメッキ処理やスッパタリング処理等を施すことにより金属薄膜として構成される。中空電極層４８は例えばＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の金属により構成されるものであり、それは導電膜である。フィラー５０は熱伝導率の低い材料、より具体的には中空電極層４８を構成する金属の熱伝導率よりも低い熱伝導率をもった材料で構成されるものであり、その材料としては例えば、シリカ、アルミナ、ガラス等を挙げることができる。フィラー５０が中空フィラーであってもよい。フィラー５０とともに中空電極層４８の内部に充填されるバインダー５２は例えばエポキシやポリエステル等の樹脂からなるものであり、そのようなバインダーに対してフィラーを添加したペーストを中空電極層４８の中に流し込むことにより、ビア３０を構成することが可能である。

中空電極層４８それ自体は金属膜であるからそこでの熱伝導性は高くなるが、その内部には熱伝導率の低い材料が充填されているため、ビア３０全体としての熱伝導作用を低く抑えることが可能である。しかも、ＩＰ２６の中には熱拡散層４０が設けられており、それは絶縁スリーブ４２を介して中空電極層４８に熱的に接続されているため、中空電極層４８から絶縁スリーブ４２を介して熱拡散層４０へ熱を移動させることができるから、中空電極層４８を経由して振動素子に対して熱が伝わることを軽減することが可能である。すなわち、ビア３０それ全体として熱伝導作用を下げかつ熱拡散層４０を利用した熱拡散により電子回路から各振動素子への熱の回り込みを極力少なくすることが可能である。

ちなみに、熱拡散層４０は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の金属やカーボングラファイト等の熱伝導率が高い材料をもって構成するのが望ましい。熱拡散層４０が非電導性部材で構成されるならば、上述した絶縁スリーブ４２を設ける必要はない。

図４にはビアの第２例が示されている。図４に示されるビアは中空の貫通孔の中に充填された複数のフィラー５４とバインダー６０とからなるものである。各フィラー５４は粒子を構成しており、各フィラー５４は具体的には低熱伝導率を持ったコアとそれを包み込む導電性皮膜５６とからなる。導電性皮膜５６は上述したような導電性材料からなり、コア５８は低熱伝導率をもった材料からなる。それが中空粒子として構成されてもよい。バインダー６０も上述した材料からなるものである。このような構成によれば、貫通孔内に粒子としてのフィラー５４が密集配置され、隣接するフィラー５０間において導電性皮膜５８が接触することにより上下方向への電気的な接続すなわち導通が図られることになる。その一方において、コア５８を構成する材料は低熱伝導率をもっており、またバインダー６０も低熱伝導率をもっているから、ビア全体としての熱伝導性作用を低くすることが可能である。

図４に示す構成を採用する場合においても、熱拡散層４０が導電性材料により構成されるならば、各フィラー５４と熱拡散層４０との間の絶縁性を担保するために絶縁スリーブ４２を設けるのが望ましい。

図３及び図４に示す構成によれば、ビアそれ自体の低い熱伝導率と熱拡散層による放熱作用の両者相まって、また電子回路背面側での放熱により、電子回路からアレイ振動子への熱のまわり込みを極力少なくできるという利点が得られる。

図５には熱拡散層６２の変形例が示されている。熱拡散層６２は水平方向に広がる熱伝導部材とそれを取り囲む絶縁膜６４とで構成されている。そのような絶縁膜６４は、熱拡散層６２の上面、下面及びビア内面に形成されている。例えばＣＶＤ処理や蒸着重合処理等の手法を利用して絶縁膜６４を構成することができる。絶縁膜６４は例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＣ，パリレン,ホリイミド等の材料により構成されるものである。

図６には、図５に示したビアの水平断面が示されている。ビア６１は円柱形状を有し、それを取り囲むように絶縁部材６４が設けられている。熱拡散層６２の本体は熱伝導部材により構成される。ちなみに、ＩＰそれ自体の母材は絶縁材料、例えばセラミックなどにより構成される。

図７には、ビアの他の例が示されている。この例において、ビア６１Ａは星形の断面を有しており、それを取り囲むように絶縁性部材６４Ａが設けられている。その周囲は熱拡散層６２Ａの本体である。図７に示す構成によれば、部材間の接触面積を増大させて熱的な接続効率を高められるという利点が得られる。

ビアの形態を所望のものにするために、パンチ加工、レーザーアブレーション処理、フォトリソグラフィー処理等の手法を利用することが可能である。図７には星形の形態が示されていたが、歯車型等の他の表面積増大形状を利用することも可能である。

図８にはグランド用ビア６８の一例が示されている。図１に示したビアアレイ２８は複数のシグナル用ビア３０により構成されるものであったが、図８に示すような複数のグランド用ビア６８を追加的に設けるのが望ましい。各グランド用ビア６８は導電性を有する部材で構成された円柱状の電極であり、各グランド用ビア６８はＩＰ２６内における熱拡散層６６に対して直接的に接続されている。よって、熱拡散層６６はグランドとして機能し、熱拡散層６６が接続されている導電性部品の全体がグランドとして機能する。例えば、図１に示したフレーム１２もグランドとして機能することになる。その結果フレーム１２にシールド作用を発揮させることが可能となる。図８における複数のグランド用ビア６８だけを熱拡散層６６に接続し、複数のシグナル用ビアについては熱拡散層への熱的な接続を行わないように構成することも可能であるが、複数のシグナル用ビアについても熱拡散層への熱的接続を行うことにより、ＩＰ全体として放熱作用を高めることが可能である。また各振動素子への熱伝導を極力少なくするという点からみても、個々のシグナル用ビアについて熱拡散層による放熱を行うのが望ましい。ちなみに、図８において符号３２Ａ及び３４Ａがそれぞれグランド用電極パッドを示している。

図９には、ＩＰ２６内に設けられる熱伝導専用ビア７２が示されている。そのような熱伝導専用ビア７２が複数個設けられるのが望ましい。各熱伝導専用ビア７２は、電子回路に形成された複数の熱伝導専用パッド７４と熱拡散層７０との間に設けられる熱伝導部材であり、熱伝導専用ビア７２それ自身は電気的な作用は発揮せずに熱伝導作用だけを発揮するものである。そのような専用の熱的経路を設けることにより、電子回路で生じた熱を効果的に熱拡散層７０へ伝達することが可能となる。望ましくは、複数のシグナル用ビアに対する放熱、複数のグランド用ビアを利用した放熱、及び、複数の熱伝導専用ビアを利用した放熱の三者が同時に実行されるのが望ましい。

図１０には他の実施形態に係る要部構成が示されている。アレイ振動子７６と電子回路９２との間には多層基板を構成するＩＰ８０が設けられている。すなわちＩＰ８０は配線用の複数の層８２，８４，８６を有し、またビアアレイ９０を有している。ちなみに、図１０においてビアアレイ９０は上下方向に直線的に伸長した複数のビアにより構成されているが、複数の配線層８２，８４，８６を利用して任意のパターンを以て配線経路を構成することが可能である。

ＩＰ８０の上面側には電極パッドアレイ７８が設けられ、ＩＰ８０の下面側には電極パッドアレイ９４が設けられている。そのような電極パッドアレイ９４及び他の電極パッドアレイ等を利用してＩＰ８０と電子回路９２とが電気的に接続される。複数の配線層８２，８４，８６は、非貫通型の複数の接続用ビア１０２を介してフレキシブル回路基板９８に接続される。すなわち、ＩＰ８０における一方側端部が水平方向に突出しており、その突出部分の下面側においてフレキシブル回路基板９８が接続されている。

ＩＰ８０の下層には熱拡散層８８が設けられおり、ＩＰ８０における他方側の突出部分において熱拡散層８８は排熱ビア１００を介して放熱部品としての台座９６に対して接続されている。

図１０に示す構成においても、ビアアレイ９０において伝わる熱が熱拡散層８８、排熱ビア１００を介して放熱部品としての台座９６へ伝えられる。この場合において各配線層が更に熱拡散層として機能するようにしてもよい。また電子回路９２の下面側に放熱部品を設けることによりそこでの放熱を行わせるようにしてもよい。

上記実施形態によれば、プローブヘッド内において電子回路が設けられ、その電子回路において熱が発生しても、ＩＰ内に設けられた熱拡散層を利用して電子回路の熱をアレイ振動子ではなく放熱部品に効果的に導くことが可能である。その場合において、複数のシグナル用ビア及び複数のグランド用ビアから熱拡散層へ熱伝導が生じるように構成するのが望ましく、更に電気的には機能しない熱伝導専用のビアを使って電子回路から熱拡散層へ熱が伝えられるように構成するのが望ましい。更に、上記実施形態においては電子回路の背面側においても放熱部品への熱伝導が図られている。このような構成により、アレイ振動子の温度上昇を押さえることができるから、その特性を良好なものに維持できるという利点が得られ、またアレイ振動子の劣化を防止できるという利点が得られる。また保護層すなわち生体接触壁の温度上昇を抑制できるから生体の安全性を高めることが可能である。

上記実施形態においては経食プローブが示されていたが、他の体腔型挿入型プローブに上記構成を適用するようにしてもよい。また体腔内型ではない一般的な体表当接型プローブに対して上記構成を適用することも可能である。

１０プローブヘッド、１２フレーム、１４被覆ケース、１６振動子アセンブリ、１８２Ｄアレイ振動子、２６インターポーザー(ＩＰ）、２８ビアアレイ、３０ビア、３２電子回路（ＩＣ）、４３排熱ビア、４４台座、４６ステージ。

Claims

二次元配列された複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記アレイ振動子の背面側に設けられた発熱体であって、複数のシグナル端子を有する電子デバイスと、
前記アレイ振動子と前記電子デバイスとの間に設けられた中継基板と、
を含み、
前記中継基板は、
前記複数の振動素子と前記複数のシグナル端子とを接続するための複数のシグナル接続部材と、
前記複数のシグナル接続部材に対して熱的に接続され、前記複数のシグナル接続部材からの熱を拡散する熱拡散層と、
を含むことを特徴とする超音波探触子。
請求項１記載の超音波探触子において、
前記熱拡散層は、前記中継基板の基板面と並行に広がる層であり、
前記熱拡散層の周辺部には、前記中間基板の外部に存在する放熱部品に対して熱を伝える少なくとも１つの排熱用接続部材が設けられた、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１又は２記載の超音波探触子において、
前記中継基板は、前記アレイ振動子のグランド端子と前記電子デバイスのグランド端子とを接続するグランド接続部材を含み、
前記熱拡散層に対して前記グランド接続部材が熱的に且つ電気的に接続された、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記電子デバイスは熱伝導専用端子を含み、
前記中継基板は、前記熱伝導専用端子と前記熱拡散層との間に設けられた熱伝導専用接続部材を含む、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１又は２記載の超音波探触子において、
前記各シグナル接続部材と前記熱拡散層との間に絶縁部材が設けられた、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１又は２記載の超音波探触子において、
前記各シグナル接続部材は、
中空導電層と、
前記中空導電層の中に設けられ、前記中空導電体の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する低熱伝導部材と、
を有することを特徴とする超音波探触子。
請求項１又は２記載の超音波探触子において、
前記各シグナル接続部材は、前記中継基板に形成された貫通孔の中に入れられた複数の粒子を含み、
前記各粒子は、導電性部材と、前記導電性部材の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する低熱伝導部材と、を有する、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記電子デバイスにおける第１面側に前記中継基板が設けられ、前記中継基板の熱拡散層に対して前記電子デバイスの第１面側からの熱が伝わり、
前記電子デバイスにおける第２面側に放熱ステージが接合され、前記放熱ステージに対して前記電子デバイスの第２面側からの熱が伝わる、
ことを特徴とする超音波探触子。