JP2016092439A - Ultrasonic probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態は、超音波プローブに関する。 Embodiments described herein relate generally to an ultrasonic probe.
従来、超音波プローブにおいては、高性能化・小型化のために、超音波プローブ内にASIC(application specific integrated circuit)などの集積回路を設けて、集積回路の上に超音波送受信を行う音響素子(素子群)を配置する構造が知られている。このような構造の超音波プローブは、集積回路と音響素子とを直接接続する方法、或いは、集積回路と音響素子との間に中継基板(インターポーザーとも呼ばれる)が設けられ、中継基板を介して接続する方法によって製造される。ここで、集積回路と音響素子とを直接接続する方法では、構造が単純であり、より小型化が可能であるが、音響素子の配列間隔(素子ピッチ)と対応する集積回路側の配列間隔とを一致させる必要があるため、超音波プローブごとに専用の集積回路を作製しなければならず、集積回路の開発及び部品にコストがかかってしまう。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an ultrasonic probe, an acoustic element that performs ultrasonic transmission / reception on an integrated circuit by providing an integrated circuit such as an ASIC (application specific integrated circuit) in the ultrasonic probe for high performance and miniaturization. A structure in which (element group) is arranged is known. In the ultrasonic probe having such a structure, a relay substrate (also called an interposer) is provided between the integrated circuit and the acoustic element, or a relay substrate (also called an interposer) is provided between the integrated circuit and the acoustic element. Manufactured by connecting method. Here, in the method of directly connecting the integrated circuit and the acoustic element, the structure is simple and further miniaturization is possible. However, the arrangement interval of the acoustic elements (element pitch) and the corresponding arrangement interval on the integrated circuit side Therefore, it is necessary to manufacture a dedicated integrated circuit for each ultrasonic probe, and the development and components of the integrated circuit are costly.
一方、中継基板を介して接続する方法では、構造が複雑化するものの、中継基板内での再配線(例えば、ピッチを変更するなど)の自由度を活かすことで、種々の超音波プローブ間で集積回路を共用させることが可能となり、集積回路の開発及び部品にかかるコストを低減させることができる。例えば、中継基板を介して集積回路と音響素子とを接続する場合、集積回路がリフロー方式によって中継基板に実装される。そして、中継基板に圧電振動子、音響整合層などの音響素子が積層され、素子分割が行われる。 On the other hand, in the method of connecting via the relay board, the structure is complicated, but by utilizing the degree of freedom of rewiring (for example, changing the pitch) in the relay board, it is possible to connect between various ultrasonic probes. The integrated circuit can be shared, and the cost for development and parts of the integrated circuit can be reduced. For example, when an integrated circuit and an acoustic element are connected via a relay board, the integrated circuit is mounted on the relay board by a reflow method. Then, acoustic elements such as a piezoelectric vibrator and an acoustic matching layer are stacked on the relay substrate, and element division is performed.
ここで、中継基板は音響素子の基盤となることから、機械的安定性が重要である。例えば、リフロー方式によって集積回路が実装される場合のリフロー温度は250℃程度に達することから、中継基板は温度に対する変形が小さいことが重要である。また、中継基板は、作製される形状の精度が高いことも重要である。従って、中継基板は、例えば、アルミナ(酸化アルミニウム)や、SiO2などのセラミックス材料などを主成分として形成される。そして、中継基板は、集積回路と音響素子とを電気的に接続するための導電材が、内部や表面に設けられる。ここで、導電材としては、例えば、タングステン、モリブデン、金、銀、銅などが用いられる。 Here, since the relay substrate serves as the base of the acoustic element, mechanical stability is important. For example, since the reflow temperature when an integrated circuit is mounted by the reflow method reaches about 250 ° C., it is important that the relay substrate has a small deformation with respect to the temperature. It is also important that the relay substrate has a high accuracy of the shape to be produced. Therefore, the relay substrate is formed with, for example, alumina (aluminum oxide) or a ceramic material such as SiO 2 as a main component. In the relay substrate, a conductive material for electrically connecting the integrated circuit and the acoustic element is provided inside or on the surface. Here, as the conductive material, for example, tungsten, molybdenum, gold, silver, copper, or the like is used.
本発明が解決しようとする課題は、中継基板で発生する振動を低減することを可能にする超音波プローブを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic probe that makes it possible to reduce vibration generated in a relay substrate.
実施の形態の超音波プローブは、音響素子と、集積回路と、中継基板と、減衰部とを備える。音響素子は、超音波を送受信する。集積回路は、前記音響素子によって送受信される超音波に関するデータ処理を実行する。中継基板は、前記音響素子と前記集積回路との間に配置され、前記音響素子と前記集積回路との電気的な接続を中継する。減衰部は、前記中継基板に設けられ、前記超音波による振動を減衰させる。 The ultrasonic probe according to the embodiment includes an acoustic element, an integrated circuit, a relay substrate, and an attenuation unit. The acoustic element transmits and receives ultrasonic waves. The integrated circuit executes data processing related to ultrasonic waves transmitted and received by the acoustic element. The relay board is disposed between the acoustic element and the integrated circuit, and relays electrical connection between the acoustic element and the integrated circuit. The attenuation unit is provided on the relay substrate and attenuates vibrations caused by the ultrasonic waves.
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係る超音波プローブが接続される超音波診断装置の全体構成について、図1を用いて説明する。図1は、第1の実施形態に係る超音波プローブ100が接続される超音波診断装置1000の全体構成を説明するための図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る超音波診断装置1000は、装置本体200と、超音波プローブ100とを有する。
(First embodiment)
First, the overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus to which the ultrasonic probe according to the first embodiment is connected will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of an ultrasonic
装置本体200は、超音波プローブ100が駆動するための信号を供給したり、受信した反射波に基づいて超音波画像を生成したりする装置である。装置本体200には、入力装置やモニタなどが接続され、超音波診断装置1000の操作者から各種要求を受付け、種々の情報を表示する。
The apparatus
入力装置は、例えば、トラックボール、スイッチ、ボタン、マウス、キーボードなどを有し、超音波診断装置1000の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体200に対して受け付けた各種設定要求(例えば、関心領域の設定要求や画質条件設定指示など)を転送する。
The input device includes, for example, a trackball, a switch, a button, a mouse, a keyboard, and the like, receives various setting requests from an operator of the ultrasonic
モニタは、超音波診断装置1000の操作者が入力装置を用いて各種設定要求を入力するためのGUI(Graphical User Interface)を表示したり、装置本体200において生成された超音波画像などを表示したりする。
The monitor displays a GUI (Graphical User Interface) for an operator of the ultrasonic
超音波プローブ100は、図1に示すように、接続端子10と、コネクタ20と、接続機構30と、ケーブル40と、超音波送受信部50とを有する。接続端子10は、後述する超音波送受信部50への送信信号や超音波送受信部50からの受信信号が送受信されるための信号線を装置本体200に接続する端子である。接続端子10は、装置本体200の種類に対応した種々の形状を有している。
As shown in FIG. 1, the
コネクタ20は、ケーブル40を収納するとともに、超音波プローブ100を装置本体200に固定して電気的な接続を確保する。接続機構30は、コネクタ20を装置本体200に固定することで超音波プローブ100と装置本体200との電気的接続を確保する。接続機構30は、例えば、ハンドルやノブなどである。そして、接続機構30は、コネクタ20を装置本体200に固定するロック状態と、コネクタ20を装置本体200から取り外すことができるアンロック状態とを切り替える。
The
ケーブル40は、後述する超音波送受信部50と装置本体200との間で信号を送受信するためのケーブルである。例えば、ケーブル40は、複数の信号線を有する。そして、信号線は、接続端子10を介して装置本体200と接続される。
The
超音波送受信部50は、装置本体200から供給される信号に基づき超音波を発生し、さらに、被検体からの反射波を受信して受信信号に変換する。ここで、本実施形態に係る超音波送受信部50は、圧電振動子や音響整合層などの音響素子が2次元マトリクス状に配列されたものであるとする。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、超音波送受信部において音響素子が1次元的に配列された1次元アレイプローブであってもよい。
The ultrasonic transmission /
図2は、第1の実施形態に係る超音波送受信部50を説明するための図である。図2においては、超音波送受信部50内部の断面図を示す。なお、図2に示す超音波送受信部50はあくまでも一例であり、本実施形態に係る超音波送受信部50は、図2に示す例に限られない。例えば、超音波送受信部50は、図2に示すように、アース電極1と、音響素子2と、バンプ3と、基板(例えば、FPC:Flexible Printed Circuitsなど)4と、中継基板(インターポーザー)5と、集積回路(例えば、ASICなど)6と、背面材(バッキング材)7とを有する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the ultrasonic transmission /
超音波送受信部50においては、図2に示すように、音響素子2と中継基板5とが接続され、中継基板5と集積回路6とがバンプ3を介して接続されことにより、音響素子2と集積回路6とが中継基板5を介して接続される。
In the ultrasonic transmission /
音響素子2は、図2に示すように、音響整合層201と、圧電振動子(例えば、PZT:チタン酸ジルコン酸鉛)202と、中間層(例えば、タングステンカーバイドなど)203とを有し、超音波を送受信する。本実施形態に係る超音波送受信部50においては、音響整合層201と、圧電振動子202と、中間層203とが積層された音響素子が2次元マトリクス状に配列された音響素子群を形成する。
As shown in FIG. 2, the
音響整合層201は、圧電振動子202と被検体との間の音響インピーダンスの不整合を緩和する。圧電振動子202は、後述する集積回路6から供給される送信信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を受信して受信信号を生成する。中間層203は、圧電振動子202から後方への超音波の伝播を防止する。
The
中継基板5は、音響素子2と集積回路6との間に配置され、音響素子2と集積回路6との電気的な接続を中継する。例えば、中継基板5は、音響素子2と集積回路6とを電気的に接続する導電材を含み、導電材は、中継基板5における音響素子側の面と集積回路側の面とを貫通した円柱状、角柱状、又は、円筒状に形成される。
The
集積回路6は、例えば、ASICなどであり、音響素子2によって送受信される超音波に関するデータ処理を実行する。例えば、集積回路6は、装置本体200から供給される信号(例えば、超音波の送受信条件に関する信号など)に基づいて送信信号を生成し、生成した送信信号を圧電振動子202に供給する。また、例えば、集積回路6は、圧電振動子202によって生成された受信信号を受け付け、受け付けた受信信号を所定の単位で加算することで装置本体200に送信する受信信号数を所定の数に低減する。背面材7は、圧電振動子3から後方への超音波減衰吸収することで、後方への超音波の伝播を防止する。
The
このように、第1の実施形態に係る超音波プローブ100においては、音響素子2と集積回路6とが中継基板5を介して接続される。ここで、第1の実施形態に係る超音波プローブ100は、中継基板5で発生する振動を低減することが可能となるように形成される。上述したように、中継基板5は、機械的安定性を高めるため、アルミナや、SiO2などのセラミックス材料などを主成分として形成される。セラミックス材料は音響減衰が小さいため、従来技術に係る中継基板では、音響素子によって発生した振動(圧電振動子によって発生し、中間層で減衰吸収しきれなかった振動)が減衰されず、定在化することとなる。
Thus, in the
図3は、従来技術に係る課題を説明するための図である。図3においては、従来技術に係る中継基板510の断面図を示す。例えば、従来技術に係る中継基板510は、図3の(A)に示すように、アルミナで形成された母材511と、銅(Cu)で形成された導電材512a〜512cとを有する。そして、このような中継基板510が音響素子と集積回路との間に配置され、電気的接続を行う。ここで、従来の中継基板510では、圧電振動子で発生して中間層で減衰吸収しきれなかった振動が母材内を伝わる横振動が発生する。例えば、従来の中継基板510では、図3の(B)に示すように、導電材512bを介して矢印60の向きで伝播された振動が母材511内を矢印61及び矢印62の向きで伝わる横振動(以下、不要振動と記す)が発生する。
FIG. 3 is a diagram for explaining a problem related to the prior art. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a
このように、不要振動が横方向に伝播すると、隣接する導電材512a及び導電材512cにて伝送される受信信号に影響を与えてしまう場合がある。図4は、従来技術に係る中継基板510を用いたシミュレーション結果を示す図である。ここで、図4においては、1つの音響素子から送信された超音波信号が水中を伝播して、反射体にて反射された反射波を隣接する素子で受信する様子を模擬したものである。また、図4においては、横軸に時間「Time(μsec)」を示し、縦軸に振幅を示す。なお、図4に示す振幅は、初期の送信信号の強度を「1」とした場合の、受信信号の強度を示す。例えば、従来技術に係る中継基板510を用いた場合、図4に示すように、14μsec付近にある受信信号の波形の前後に、不要振動を示す波形が現れている。このような不要振動の信号を含む受信信号に基づいて超音波画像を映像化した場合、不要振動に起因する不要成分がノイズとして現れ、画像劣化の原因となる場合がある。
Thus, when unnecessary vibration propagates in the lateral direction, reception signals transmitted by the adjacent
そこで、第1の実施形態に係る超音波プローブ100では、中継基板5に超音波による振動を減衰させる減衰部を設けることで、上述した不要振動を低減させる。図5は、第1の実施形態に係る中継基板5の構成の一例を示す図である。ここで、図5においては、(A)が中継基板5の断面図を示し、(B)が中継基板5の外観図を示し、(C)が中継基板5における音響素子2側の上面図を示す。なお、図5においては、(A)〜(C)それぞれで中継基板5の一部を示す。
Therefore, in the
例えば、中継基板5は、図5の(A)に示すように、母材501と、導電材502と、減衰部503とを有する。母材501は、中継基板5のベース部分であり、例えば、アルミナや、SiO2などのセラミックス材料によって形成される。導電材502は、音響素子2と集積回路6とを電気的に接続し、例えば、タングステン、モリブデン、金、銅、銀、錫又は半田で形成される。ここで、導電材502は、音響素子2の配列(素子ピッチ)と、集積回路6の配列とが対応するように設けられる。すなわち、音響素子2と集積回路6のピッチが異なる場合であっても、導電材502の配置を変化させることにより、音響素子2と集積回路6とを確実に接続することができる。なお、図5においては、音響素子2と集積回路6のピッチが一致しており、導電材502が垂直に配線されている場合を示すが、ピッチが異なる場合、導電材502が斜めに配線されてもよい。
For example, the
減衰部503は、超音波による振動を減衰させ、例えば、樹脂、ゴム、樹脂又はゴムと金属、金属酸化物、金属炭化物又は金属窒化物とを混合した混合物、又は、中空空間で形成される。例えば、減衰部503は、図5の(A)に示すように、母材501において、導電材502の間に設けられる。すなわち、減衰部503は、母材501に設けられた複数の導電材502の間それぞれに配置される。
The attenuating
ここで、減衰部503は、図5の(A)に示すように、中継基板5における音響素子2側に設けられる。中継基板5においては、母材501が硬質なセラミックス材料によって形成されているため、音響素子2側から伝播された振動は、中継基板5の音響素子2側で横方向に伝わる不要振動となる。そこで、第1の実施形態に係る超音波プローブ100では、中継基板5の音響素子2側に減衰部503を配置させることで、横方向に伝わる不要振動を減衰させる。
Here, the
すなわち、第1の実施形態に係る中継基板5は、図5の(B)に示すように、母材501に設けられた複数の導電材502の間において、母材501の厚み方向における音響素子側に減衰部503がそれぞれ設けられる。従って、第1の実施形態に係る中継基板5は、図5の(C)に示すように、隣接する導電材502間に減衰部503が配置され、導電材502を介して伝播される振動が横方向に伝わったとしても、振動を減衰することができる。
That is, the
ここで、図5に示す中継基板5はあくまでも一例であり、その他種々の形態で実施させる場合であってもよい。図6は、第1の実施形態に係る変形例を示す図である。なお、図6においては、(A)及び(B)が中継基板5の断面図を示し、(C)が中継基板5の音響素子2側の上面図を示す。例えば、図5に示す例では、減衰部503の長手方向が母材501の厚み方向(縦方向)と平行になる場合について説明した。すなわち、図5に示す減衰部503では、母材501の音響素子2側から集積回路6側に向かって長くなる構造を有する場合の例を説明した。
Here, the
しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、減衰部503の長手方向が母材501(中継基板5)の面方向(横方向)と平行になる場合であってもよい。例えば、中継基板5は、図6の(A)に示すように、母材501の音響素子2側に、横方向に向かって長くなる構造を有する減衰部503を備える場合であってもよい。
However, the embodiment is not limited to this, and the longitudinal direction of the
また、減衰部503は、音響素子2側に設けられるだけでなく、母材501を貫通するように設けられてもよい。例えば、減衰部503は、図6の(B)に示すように、中継基板5における音響素子2側の面から集積回路6側の面まで貫通するように設けられる。なお、図6の(A)及び図6の(B)に示すように減衰部503を設ける場合も、減衰部503は、母材501に設けられた複数の導電材502の間それぞれに配置される。
In addition, the
上述した図5、図6の(A)及び図6の(B)では、減衰部503が、母材501に設けられた複数の導電材502の間それぞれに配置される場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、所定の導電材502間にのみ減衰部503が配置される場合であってもよい。例えば、図6の(C)に示すように、図中の上段に示す導電材502と中段に示す導電材502との間、及び、図中の中段に示す導電材502と下段に示す導電材502との間にのみ、減衰部503が配置される場合であってもよい。すなわち、図中の左側と中央、及び、中央と右側の導電材502間に減衰部503を設けない場合であってもよい。
In FIGS. 5 and 6A and 6B described above, the case where the
例えば、上段に示す3つの導電材502に対応する圧電振動子と、中段に示す3つの導電材502に対応する圧電振動子と、下段に示す3つの導電材502に対応する圧電振動子とをそれぞれまとめて制御する場合には、図6の(C)に示すように、上段と中段の間、及び中段と下段の間に減衰部503を配置するようにしてもよい。
For example, a piezoelectric vibrator corresponding to the three
上述したように、第1の実施形態によれば、音響素子2は、超音波を送受信する。集積回路6は、音響素子2によって送受信される超音波に関するデータ処理を実行する。中継基板5は、音響素子2と集積回路6との間に配置され、音響素子2と集積回路6との電気的な接続を中継する。減衰部503は、中継基板5に設けられ、超音波による振動を減衰させる。従って、第1の実施形態に係る超音波プローブ100は、中継基板5で生じる不要振動を減衰させることができる。その結果、超音波プローブ100は、不要振動に起因する超音波画像の劣化を抑止することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、第1の実施形態によれば、減衰部503は、中継基板5における音響素子2側に設けられる。従って、第1の実施形態に係る超音波プローブ100は、中継基板5の音響素子2側で横方向に伝播する不要振動を効果的に減衰させることができる。
Further, according to the first embodiment, the
また、第1の実施形態によれば、減衰部503は、中継基板5における音響素子2側の面から集積回路6側の面まで貫通するように設けられる。従って、第1の実施形態に係る超音波プローブ100は、中継基板5の厚み方向のすべてに渡って不要振動を減衰させることができる。
Further, according to the first embodiment, the
また、第1の実施形態によれば、中継基板5は、音響素子2と集積回路6とを電気的に接続する導電材502を含み、導電材502は、中継基板5における音響素子2側の面と集積回路6側の面とを貫通した円柱状、角柱状、又は、円筒状に形成される。また、導電材502は、タングステン、モリブデン、金、銅、銀、錫又は半田で形成される。また、中継基板5は、セラミックス材料で形成される。従って、第1の実施形態に係る超音波プローブ100は、従来の中継基板を用いて容易に実現することができる。
Further, according to the first embodiment, the
また、第1の実施形態によれば、減衰部503は、樹脂、ゴム、樹脂又はゴムと金属、金属酸化物、金属炭化物又は金属窒化物とを混合した混合物、又は、中空空間で形成される。従って、第1の実施形態に係る超音波プローブ100は、状況に応じて、形状と減衰効果を考慮した減衰部503を設けることができる。
Further, according to the first embodiment, the
また、第1の実施形態によれば、集積回路6における中継基板5の反対側に背面材7をさらに備える。従って、第1の実施形態に係る超音波プローブ100は、音響素子2における中間層203と、背面材7とを有する従来の超音波プローブと比較して、不要な振動をより減衰させることができる。
In addition, according to the first embodiment, the
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、中継基板5における母材501に減衰部503を設ける場合について説明した。第2の実施形態では、中継基板5に設けられた導電材502の内側に減衰部503を設ける場合について説明する。なお、以下で説明する第2の実施形態においては、減衰部503の配置が異なるだけであり、その他の点については第1の実施形態と同様である。図7は、第2の実施形態に係る中継基板5の構成の一例を示す図である。ここで、図7においては、(A)が中継基板5の断面図を示し、(B)が中継基板5の外観図を示し、(C)が中継基板5における音響素子2側の上面図を示す。なお、図7においては、(A)〜(C)それぞれで中継基板5の一部を示す。
(Second Embodiment)
In the above-described first embodiment, the case where the
例えば、第2の実施形態に係る減衰部503は、図7の(A)に示すように、導電材502の内側に設けられる。ここで、第2の実施形態に係る減衰部503は、第1の実施形態と同様に、導電材502の音響素子2側に配置される。すなわち、第2の実施形態に係る中継基板5は、図7の(B)に示すように、母材501に設けられた複数の導電材502それぞれにおいて、母材501の厚み方向における音響素子側に減衰部503がそれぞれ設けられる。従って、第2の実施形態に係る中継基板5は、図7の(C)に示すように、すべての導電材502の内側に減衰部503が配置され、導電材502を介して伝播される振動を減衰することができる。
For example, the
ここで、図7に示す中継基板5はあくまでも一例であり、その他種々の形態で実施させる場合であってもよい。図8A及び図8Bは、第2の実施形態に係る変形例を示す図である。なお、図8A及び図8Bは中継基板5の断面図を示す。例えば、図7に示す例では、減衰部503の長手方向が母材501の厚み方向(縦方向)と平行になる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、減衰部503の長手方向が母材501(中継基板5)の面方向(横方向)と平行になる場合であってもよい。例えば、中継基板5は、図8Aに示すように、導電材502の音響素子2側に、横方向に向かって長くなる構造を有する減衰部503を備える場合であってもよい。
Here, the
また、減衰部503は、音響素子2側に設けられるだけでなく、導電材502の内側を貫通するように設けられてもよい。例えば、減衰部503は、図8Bに示すように、導電材502における音響素子2側の面から集積回路6側の面まで貫通するように設けられる。なお、図8A及び図8Bに示すように減衰部503を設ける場合も、減衰部503は、複数の導電材502それぞれに配置される。
Further, the
ここで、第2の実施形態に係る中継基板5においては、減衰部503を導電材502に覆う場合であってもよい。具体的には、減衰部503が、導電材502の内側に、中継基板5における音響素子2側の面から集積回路6側の面まで貫通するように設けられ、中継基板5における音響素子2側の表面及び集積回路6側の表面のうち少なくとも一方において、減衰部503が導電材で覆われる。
Here, in the
図9は、第2の実施形態に係る変形例を示す図である。ここで、図9においては、(A)が中継基板5の断面図を示し、(B)が中継基板5の外観図を示し、(C)が中継基板5における音響素子2側の上面図を示す。なお、図9においては、(A)〜(C)それぞれで中継基板5の一部を示す。
FIG. 9 is a diagram illustrating a modification example according to the second embodiment. Here, in FIG. 9, (A) shows a cross-sectional view of the
例えば、減衰部503は、図9の(A)に示すように、導電材502の内側に設けられ、音響素子2側の表面と集積回路6側の表面とが導電材502によって覆われる。すなわち、第2の実施形態に係る中継基板5は、図9の(B)に示すように、母材501に設けられた複数の導電材502それぞれにおいて、内部に減衰部503がそれぞれ設けられる。従って、第2の実施形態に係る中継基板5は、図9の(C)に示すように、表面に露出していた減衰部503が導電材502に覆われることとなる。
For example, as shown in FIG. 9A, the
なお、図9においては、導電材502の内部全体に減衰部503が設けられる例を示すが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、導電材502の内部において音響素子2側にのみ減衰部503が設けられる場合であってもよい。また、図7、図8A、図8B及び図9においては、全ての導電材502の内側に減衰部503が設けられる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、所定の導電材502にのみ減衰部503が設けられる場合であってもよい。
FIG. 9 shows an example in which the
上述したように、第2の実施形態によれば、減衰部503は、導電材502の内側に設けられる。従って、第2の実施形態に係る超音波プローブ100は、減衰部503を有する中継基板5を容易に製造することができる。
As described above, according to the second embodiment, the
また、第2の実施形態によれば、減衰部503が、導電材502の内側に、中継基板5における音響素子2側の面から集積回路6側の面まで貫通するように設けられ、中継基板5における音響素子2側の表面及び集積回路6側の表面のうち少なくとも一方において、減衰部503が導電材2で覆われる。従って、第2の実施形態に係る超音波プローブ100は、音響素子2と集積回路6との電気的接続をより確実にすることができる。
Further, according to the second embodiment, the
ここで、上述した第2の実施形態で説明した中継基板5を用いたシミュレーションの結果について説明する。まず、シミュレーションに用いた中継基板5は、母材501がアルミナで形成され、母材501に音響素子2、集積回路6に対応したビアが形成された。そして、母材501に形成されたビアそれぞれには、銅を用いたスルーホールメッキにて導電材502が形成され、内部にエポキシ系樹脂の減衰材を充填することで減衰部503が設けられた。なお、ビア径は「φ100μm」、メッキ厚は「20μm」で形成された。そして、減衰材が充填された後、減衰材の表面(音響素子2側及び集積回路6側ともに)が導電材502で覆われた。これらは、スパッタリング法などにより形成される。
Here, the result of the simulation using the
このように作製された中継基板5を用いて、図4にて説明したシミュレーションと同様のシミュレーションを実行した。図10は、第2の実施形態に係る中継基板5を用いたシミュレーション結果を示す図である。図10においては、図4で示したシミュレーション結果と同様に、1つの音響素子から送信された超音波信号が水中を伝播して、反射体にて反射された反射波を隣接する素子で受信する様子を模擬したものである。また、図10においては、横軸に時間「Time(μsec)」を示し、縦軸に振幅を示す。なお、図10に示す振幅は、初期の送信信号の強度を「1」とした場合の、受信信号の強度を示す。
A simulation similar to the simulation described with reference to FIG. 4 was performed using the
例えば、図10に示すシミュレーションの結果、第2の実施形態に係る中継基板5は、図4に示す従来技術に係る中継基板510と比較して、14μsec付近にある受信信号の波形の前後にある不要振動を示す波形が低減されていることがわかる。すなわち、中継基板5に設けた減衰部503が、中継基板5内で発生する不要振動を減衰させていることが示されている。このように、第2の実施形態に係る中継基板5では、中継基板5の機械的強度を維持し、音響素子2と集積回路6とを電気的に接続する機能を有したまま、中継基板5で発生する不要振動を低減することができる。
For example, as a result of the simulation shown in FIG. 10, the
(第3の実施形態)
さて、これまで第1及び第2の実施形態について説明したが、上述した第1及び第2の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
(Third embodiment)
Although the first and second embodiments have been described so far, the present invention may be implemented in various different forms other than the first and second embodiments described above.
上述した第2の実施形態では、導電材502の内側に設けた減衰部503の表面を導電材502で覆う場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の導電材502と複数の減衰部503の表面をまとめて導電材502で覆う場合であってもよい。具体的には、減衰部503が、中継基板5における音響素子2側の面から集積回路6側の面まで貫通するように設けられ、中継基板5における音響素子2側の表面及び集積回路6側の表面のうち少なくとも一方において、複数の導電材502及び複数の減衰部503が導電材502で覆われる。
In the above-described second embodiment, the case where the surface of the
図11は、第3の実施形態に係る中継基板5の構造の一例を示す図である。ここで、図11においては、中継基板5における音響素子2側の上面図を示す。例えば、第3の実施形態に係る中継基板5は、図11に示すように、音響素子2側の表面で複数の導電材502と複数の減衰部503を導電材502によって覆うように形成される。上述したように中継基板5は、音響素子2の配列と集積回路6の配列とを対応させて電気的に接続させる。すなわち、用いられる音響素子2及び集積回路6に応じて中継基板5内部の配線が変わる。そこで、図11に示すように、導電材502によって任意の導電材502及び減衰部503をまとめて覆うことができるようにすることで、種々の状況に対応することができるようになる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the structure of the
また、上述した第1の及び第2の実施形態では、導電材502が母材に対して垂直に配線される場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、導電材502は、音響素子2側の表面と集積回路6側の表面とを種々の形状で接続することができる。図12は、第3の実施形態に係る導電材502の構造の一例を示す図である。ここで、図12においては、中継基板5の断面図を示す。
In the first and second embodiments described above, the case where the
例えば、第3の実施形態に係る導電材502は、図12に示すように、母材501の内部を斜めに配線したり、母材501の内部で曲がるように配線したりする場合であってもよい。かかる場合には、減衰部503は、図12に示すように、導電材502の間に配置される場合であってもよく、或いは、導電材502の内部に配置される場合であってもよい。ここで、減衰部503が母材501に配置される場合には、導電材502に沿って(導電材502と平行になるように)設けられる必要はない。
For example, the
また、上述した第1の実施形態にて説明した超音波プローブ100の構成はあくまでも一例であり、本願に係る超音波プローブ100は、種々の構成を有する場合であってもよい。一例を挙げると、音響素子2に中間層203が含まれていない場合であってもよい。
Further, the configuration of the
また、上述した第1及び第2の実施形態では、母材501又は導電材502に減衰部503が設けられる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、減衰部503が母材501及び導電材にそれぞれ設けられる場合であってもよい。
In the first and second embodiments described above, the case where the
また、上述した実施形態では、2次元アレイプローブに適用する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、1次元アレイプローブに適用される場合であってよい。 Moreover, although the case where it applied to a two-dimensional array probe was demonstrated in embodiment mentioned above, embodiment is not limited to this, For example, the case where it applies to a one-dimensional array probe may be sufficient.
以上説明したとおり、第1〜第3の実施形態によれば、本実施形態の超音波プローブは、中継基板で発生する振動を低減することを可能にする。 As described above, according to the first to third embodiments, the ultrasonic probe according to the present embodiment can reduce the vibration generated in the relay board.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
2 音響素子
5 中継基板
8 集積回路
503 減衰部
2
Claims (11)
前記音響素子によって送受信される超音波に関するデータ処理を実行する集積回路と、
前記音響素子と前記集積回路との間に配置され、前記音響素子と前記集積回路との電気的な接続を中継する中継基板と、
前記中継基板に設けられ、前記超音波による振動を減衰させる減衰部と、
を備える、超音波プローブ。 An acoustic element for transmitting and receiving ultrasonic waves;
An integrated circuit that performs data processing on ultrasonic waves transmitted and received by the acoustic element;
A relay board that is disposed between the acoustic element and the integrated circuit and relays an electrical connection between the acoustic element and the integrated circuit;
An attenuator provided on the relay substrate, for attenuating vibrations caused by the ultrasonic waves;
An ultrasonic probe.
前記中継基板における前記音響素子側の表面及び前記集積回路側の表面のうち少なくとも一方において、前記減衰部が前記導電材で覆われる、請求項4に記載の超音波プローブ。 The attenuation portion is provided inside the conductive material so as to penetrate from the surface on the acoustic element side of the relay substrate to the surface on the integrated circuit side,
The ultrasonic probe according to claim 4, wherein the attenuation portion is covered with the conductive material on at least one of the surface on the acoustic element side and the surface on the integrated circuit side of the relay substrate.
前記中継基板における前記音響素子側の表面及び前記集積回路側の表面のうち少なくとも一方において、複数の導電材及び複数の減衰部が前記導電材で覆われる、請求項4に記載の超音波プローブ。 The attenuation part is provided so as to penetrate from the surface on the acoustic element side to the surface on the integrated circuit side in the relay substrate;
The ultrasonic probe according to claim 4, wherein a plurality of conductive materials and a plurality of attenuation portions are covered with the conductive material on at least one of the surface on the acoustic element side and the surface on the integrated circuit side of the relay substrate.
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