JP2017208772A - バッキング部材及びその製造方法と超音波探触子 - Google Patents

Abstract

【課題】リードの配置ピッチが狭小化しても、リード間にフィラーを含有する樹脂を信頼性よく形成できる新規な構造のバッキング部材を提供する。
【解決手段】フィラー５２を含有する樹脂層５０と、樹脂層５０の中に埋設され、樹脂層５０の上面から下面まで貫通する複数のリード２０とを含み、リード２０は、配線部２４と、配線部２４の両端に繋がる端子部２２とを備え、配線部２４の幅及び厚みは端子部２２の幅及び厚みよりも小さく、隣接するリード２０の配線部２４同士の間隔は、フィラー５２の平均粒径よりも広く設定される。
【選択図】図１５

Description

本発明は、バッキング部材及びその製造方法とそのバッキング部材を備えた超音波探触子に関する。

従来、超音波を使って被写体内を映像化することにより診断を行う超音波診断装置がある。超音波診断装置には、超音波の送受信を行う部分である超音波探触子が備えられている。

超音波探触子では、圧電素子によって超音波が送信され、圧電素子の下には後方への超音波の伝搬を吸収するためのバッキング部材が配置される。

特開平１０−２８２０７４号公報 特開２００４−４０２５０号公報

後述する予備的事項の欄で説明するように、超音波探触子のバッキング部材を製造するには、リードフレームなどを複数で整列させて、それらの間にフィラーを含有する樹脂を注入する方法がある。

しかし、そのような方法では、リードの配置ピッチを３００μｍ程度以下で精度よく整列させることは困難である。また、リードの配置ピッチが狭小化すると、フィラーを含有する樹脂を形成する際に、フィラーを信頼性よく分散させることが困難になる。

リードの配置ピッチが狭小化しても、リード間にフィラーを含有する樹脂を信頼性よく形成できる新規な構造のバッキング部材及びその製造方法と超音波探触子を提供することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、フィラーを含有する樹脂層と、前記樹脂層の中に埋設され、前記樹脂層の上面から下面まで貫通する複数のリードとを有し、前記リードは、配線部と、前記配線部の両端に繋がる端子部とを備え、前記配線部の幅及び厚みは、前記配線部の両端に繋がる端子部の少なくとも一方の幅及び厚みよりも小さく、隣接する前記リードの配線部同士の間隔は、前記フィラーの平均粒径よりも広いバッキング部材が提供される。

また、その開示の他の観点によれば、金属板を用意する工程と、前記金属板をパターン化することにより、配線部と、前記配線部の両端に繋がる端子部とを備え、前記配線部の幅及び厚みが前記配線部の両端に繋がる端子部の少なくとも一方の幅及び厚みよりも小さい複数のリードが形成されたリードフレームを得る工程と、複数の前記リードフレームをスペーサを介して積層して積層体を得る工程と、前記積層体の前記複数のリードが積層された領域にフィラーを含有する樹脂を注入して、前記複数のリードを樹脂層の中に埋設する工程であって、隣接する前記リードの配線部同士の間隔が前記フィラーの平均粒径よりも広く設定され、前記複数のリードが積層された領域が得られるように前記積層体を切断して、前記樹脂層の側面から前記リードの端子部の先端面が露出する部材を得る工程とを有するバッキング部材の製造方法が提供される。

以下の開示によれば、バッキング部材では、フィラーを含有する樹脂層に複数のリードが貫通して埋設されている。リードは、配線部と、配線部の両端に繋がる端子部とを備え、配線部の幅及び厚みは端子部の幅及び厚みよりも小さく設定されている。

リードの端子部の幅及び厚みを十分に確保した状態で、配線部の幅及び厚みを小さくしている。これにより、リードの配線部の間隔を幅方向及び奥行き方向で共に広く設定することができる。

隣接するリードの配線部同士の間隔が樹脂層内のフィラーの平均粒径よりも広く設定されるため、複数のリードの間隔にフィラーを信頼性よく分散させることができる。また、リードの配線部の断面積が小さくなった分だけ樹脂の占有体積を大きくできるため、高周波を十分に吸収できる高性能なバッキング部材を構築することができる。

また、リードの端子部の断面積は十分な大きさを有するため、圧電素子及び配線基板と信頼性よく電気的に接続することができる。

図１（ａ）及び（ｂ）は予備的事項に係る超音波探触子を示す断面図及び平面図である。 図２は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す平面図（その１）である。 図３は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す平面図及び断面図（その２）である。 図４は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す平面図及び断面図（その３）である。 図５は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す平面図及び断面図（その４）である。 図６は図５のリードの端子部及び配線部を示す斜視図である。 図７は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す平面図（その５）である。 図８は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す斜視図（その６）である。 図９は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す斜視図（その７）である。 図１０は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す断面図（その８）である。 図１１は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す断面図（その９）である。 図１２は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す斜視図（その１０）である。 図１３は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す斜視図（その１１）である。 図１４は実施形態のバッキング部材の製造方法を示す斜視図（その１２）である。 図１５は実施形態のバッキング部材を示す斜視図である。 図１６（ａ）及び（ｂ）は図１５のバッキング部材内のリードの様子を示す部分断面図である。 図１７は実施形態の超音波探触子を示す斜視図である。 図１８は図１７の超音波探触子の接続の様子を示す部分断面図である。

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

本実施形態の説明の前に、基礎となる予備的事項について説明する。予備的事項の記載は、発明者の個人的な検討内容であり、公知技術ではない新規な技術内容を含む。

図１（ａ）及び（ｂ）は予備的事項に係る超音波探触子を示す断面図及び平面図である。図１（ａ）は図１（ｂ）の平面図のＩ−Ｉの沿った断面に相当する。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、予備的事項に係る超音波探触子は、超音波を発生する圧電素子１００を備えている。圧電素子１００の下には、後方への超音波の伝搬を吸収するバッキング部材２００が配置されている。

また、圧電素子１００の上には、超音波を被写体内に効率よく入射させるための音響整合層３００が配置されている。

圧電素子１００は多数に分割されて２次元的に配置されている。また、バッキング部材２００は、バッキング材となる樹脂層２２０とその中に埋設されたリード２４０とを備えている。

そして、圧電素子１００の下面にリード２４０の上端が電気的に接続され、リード２４０を介して各圧電素子１００に電圧が供給される。

このようなリード２４０を備えたバッキング部材２００を製造するには、リードフレーム又は配線パターンを備えたフレキシブルプリント板を複数で整列させて、それらの間に樹脂を注入する方法がある。

あるいは、リードフレーム又はフレキシブルプリント板をバッキング材となる樹脂板を挟んで積層し、接着する方法がある。

バッキング部材２００内のリード２４０は超音波を吸収する機能はないため、リード２４０の体積をできるだけ小さくして、バッキング材である樹脂層２２０の体積を大きくする必要がある。

リードフレームを使用する場合は、リードフレームの板厚を薄くすると、剛性がなくなり、精度よく整列させることができないため、リードの断面積を小さくすることは困難である。

また、フレキシブルプリント板を使用する場合は、配線パターンが薄すぎるため圧電素子と電気的に接続することが困難になる。このため、バッキング部材２００を得た後に、配線パターンの先端に所要の面積を有する電極をめっきなどで形成する必要があり、コスト高を招く。

また、圧電素子１００の小型化及び配置の高密度化に伴って、リードの配置ピッチは３００μｍ程度以下に設定することが要求される。

しかし、上記したバッキング部材２００の製造方法では、リードの配置ピッチを３００μｍ程度以下で精度よく配置させることは困難である。

また、バッキング部材２００では、バッキング材として、フィラーを含有する樹脂が使用される。リードの配置ピッチが狭小化すると、フィラーの平均粒径よりもリードの間隔が狭くなるため、フィラーを信頼性よく分散させることが困難になる。

後述する実施形態のバッキング部材及び超音波探触子では、前述した課題を解消することができる。

（実施形態）
図２〜図１４は実施形態のバッキング部材の製造方法を説明するための図、図１５は実施形態のバッキング部材を示す図である。以下、バッキング部材の製造方法を説明しながら、バッキング部材及び超音波探触子の構造について説明する。

実施形態のバッキング部材の製造方法では、まず、図２に示すように、金属板１０を用意する。金属板１０は、例えば、リードフレームに使用される銅合金板から形成され、その厚みは１５０μｍ程度である。図２では、２本のリードが配置される領域の金属板１０が部分的に描かれている。

金属板１０には、複数のリードが形成され、リードの両端側の端子部が配置される領域Ａと、リードの中央部の配線部が配置される領域Ｂが画定されている。

次いで、図３に示すように、金属板１０に複数のリードを形成するために、金属板１０の上面に第１レジスト層１２ａを形成し、金属板１０の下面に第２レジスト層１２ｂを形成する。第１レジスト層１２ａ及び第２レジスト層１２ｂは、フォトリソグラフィ技術に基づいて露光及び現像を行うことによりパターン化されて形成される。

後述するように、金属板１０に形成される各リードは、中央部に配置される配線部の幅及び厚みが両端側に配置される端子部の幅及び厚みよりも小さくなるように設定される。また、各リードの端子部は金属板１０から得られる外枠に繋がった状態で形成される。

図３の平面図及び断面図（１）に示すように、金属板１０の上面に形成される第１レジスト層１２ａは、外枠及びそれに繋がるリードの両端側の端子部のみに対応するパターンで形成される。図３の平面図及び断面図（２）のように、金属板１０の上面では、各リードの配線部が配置される領域Ｂには、第１レジスト層１２ａが形成されず、一括して開口された状態となる。

一方、図３の断面図（１）及び（２）に示すように、金属板１０の下面に形成される第２レジスト層１２ｂは、外枠及びそれに繋がるリードの全体に対応するパターンで形成される。

なお、図３の例とは逆に、金属板１０の下面に第１レジスト層１２ａを形成し、金属板１０の上面に第２レジスト層１２ｂを形成してもよい。金属板１０の一方の面に第１レジスト層１２ａを形成し、金属板１０の他方の面に第２レジスト層１２ｂを形成すればよい。

続いて、図４に示すように、金属板１０の上面及び下面から第１レジスト層１２ａ及び第２レジスト層１２ｂをマスクにして、金属板１０をウェットエッチングする。ウェットトエッチングとしては、スプレーエッチングが採用される。また、ウェットエッチングのエッチング液としては、塩化第二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液又は過硫酸アンモニウム水溶液などが使用される。

金属板１０の上面及び下面にエッチング液がスプレーされ、金属板１０の上面及び下面から厚み方向に同時にハーフエッチングされて、金属板１０が貫通加工される。

このとき、図４の断面図（１）に示すように、リードの両側の端子部が配置される領域Ａでは、上面側の第１レジスト層１２ａ及び下面側の第２レジスト層１２ｂをマスクにして、金属板１０が上面及び下面からエッチングされて貫通加工される。

金属板１０の上面からのエッチンング面と下面からのエッチング面が連通して、金属板１０が貫通加工される。これにより、金属板１０の領域Ａに外枠１４に繋がるリードの端子部２２が形成される。

端子部２２は、上面及び下面に第１レジスト層１２ａ及び第２レジスト層１２ｂが配置された状態で形成される。このため、端子部２２の厚みは金属板１０と同じ厚みとなる。

一方、図４の断面図（２）に示すように、リードの配線部が配置される領域Ｂでは、金属板１０の上面から厚み方向の途中まで一括してエッチングされる。

これと同時に、金属板１０の下面では、第２レジスト層１２ｂをマスクにして金属板１０が下面からエッチングされて、リードの配線部２４が形成される。金属板１０の上面からのエッチンング面と下面からのエッチング面が連通して貫通加工される。

このとき、金属板１０の領域Ｂでは金属板１０の上面から一括してエッチングされるため、配線部２４は上部が膜減りした状態で形成され、端子部２２よりも厚みが薄く設定される。配線部２４は両側の端子部２２に繋がって形成される。

このようにして、端子部２２と配線部２４とを備えたリード２０が形成される。スプレーエッチングでのスプレー圧力などを調整することにより、金属板１０の上面側及び下面側でエッチングレートを調整することができる。

図５の断面図（１）及び（２）の例では、リード２０の配線部２４の厚みを端子部２２の厚みの半分より薄くするため、金属板１０の上面側でのエッチングレートを高く設定している。

図５には、図４の構造体から第１レジスト層１２ａ及び第２レジスト層１２ｂを除去した状態が示されている。図６は、図５のリード２０の端子部２２及び配線部２４を部分的に示す斜視図である。

以上の方法により、図５に示すように、外枠１４に複数のリード２０が繋がったリードフレーム５が得られる。リード２０は、中央部に配置された配線部２４と、配線部２４の両端に繋がる端子部２２とを備えて形成される。リード２０の両側の端子部２２は外枠１４に繋がって形成される。

図５及び図６に示すように、リード２０の配線部２４の幅Ｗ１は端子部２２の幅Ｗ２よりも小さく設定されている。また、リード２０の配線部２４の厚みＴ１は端子部２２の厚みＴ２よりも小さく設定されている
このようにして、リード２０の配線部２４の断面積は端子部２２の断面積よりも小さく設定される。

図５の断面図（２）に示すように、リード２０の配線部２４の断面形状は台形に類似する四角状で形成さる。また、図５の断面図（１）に示すように、リード２０の端子部２２の断面形状は、両側面の中央に突起が配置された六角状に形成される。

前述したように、金属板１０の両面側から１回のウェットエッチングで金属板１０を貫通加工してリード２０を形成する手法を採用している。

このため、図６に示すように、配線部２４は端子部２２の断面内の厚み方向の下部に繋がり、配線部２４の厚み方向の下面と端子部２２の厚み方向の下面とが面一になる。このように、配線部２４は端子部２２の断面内の中心から一端側（下側）にずれた位置に配置される。

例えば、配線部２４の幅Ｗ１は６０μｍ、配線部２４の厚みＴ１は６０μｍに設定される。この場合、端子部２２の幅Ｗ２は１５０μｍ〜２００μｍ、端子部２２の厚みＴ２は１５０μｍ〜２００μｍに設定される。

このようなリード２０の構造を採用することにより、後述するように、リードの配置ピッチを狭くしても、リード２０の配線部２４の間隔を広く確保できるため、フィラーを含有する樹脂を信頼性よく形成することができる。

図７には、前述した方法で多数のリード配線２０を形成した一枚のリードフレーム５の全体の様子が示されている。図７のリードフレーム５の例では、４つの製品領域Ｒにリード２０が縦方向に並んで配置されている。各製品領域Ｒにおいて、リード２０の両側の端子部２２が外枠１４に連結されて支持されている。

また、リードフレーム５の四隅には、ガイドピンを挿入して位置決めするためのガイド穴５ｘが形成されている。

次に、図７のリードフレームを使用して、バッキング部材を構築する方法について説明する。図８に示すように、まず、図７のリードフレーム５を複数枚で用意する。図８では、３枚のリードフレーム５が描かれている。

さらに、下側支持板３０及び上側支持板３２を用意する。上側支持板３２には樹脂を注入するための開口部３２ａが形成されている。上側支持板３２の開口部３２ａは前述した図７のリードフレーム５の製品領域Ｒに対応して配置されている。

また、上側支持板３２の四隅には、前述した図７のリードフレーム５のガイド穴５ａに対応するガイド穴３２ｘが形成されている。

下側支持板３０は、注入された樹脂をせき止めるため開口部は形成されておらず、一枚の板状になっている。また、下側支持板３０は、注入された樹脂が容易に剥離できるように表面にフッ素樹脂加工が施されている。あるいは、下側支持板３０の上にフッ素樹脂シート又はポリエチレンシートなどを配置してもよい。

下側支持板３０の四隅には、前述した図７のリードフレーム５のガイド穴５ａに対応するガイド穴３０ｘが形成されている。

さらに、複数枚のスペーサ４０を用意する。スペーサ４０には樹脂を注入するための開口部４０ａがそれぞれ形成されている。スペーサ４０の各開口部４０ａは前述した図７のリードフレーム５の製品領域Ｒに対応して配置されている。

スペーサ４０は、積層されたリードフレーム５のリード２０の積層方向の配置ピッチを決めるために配置される。スペーサ４０は弾性体から形成され、好適には、樹脂スポンジ又は弾性ゴムなどの弾性樹脂が使用される。スペーサ４０を圧縮させて所望の厚みに設定することにより、リード２０の積層方向の配置ピッチを調整することができる。

スペーサ４０の四隅には、前述したリードフレーム５のガイド穴５ａに対応するガイド穴４０ｘが形成されている。

そして、下側支持板３０と上側支持板３２との間にスペーサ４０を介してリードフレーム５を積層する。

図８の例を詳しく説明すると、下側支持板３０と下側のリードフレーム５との間にスペーサ４０が配置される。また、下側のリードフレーム５と中間のリードフレーム５との間にスペーサ４０が配置される。

また、中間のリードフレーム５と上側のリードフレーム５との間にスペーサ４０が配置される。さらに、上側のリードフレーム５と上側支持板３２との間にスペーサ４０が配置される。

そして、上側支持板３２のガイド穴３２ｘからスペーサ４０の各ガイド穴４０ｘ及びリードフレーム５の各ガイド穴５ｘを通して下側支持板３０のガイド穴３０ｘまでガイドピン（不図示）を挿通させる。

これにより、上側支持板３２の開口部３２ａ及びスペーサ４０の各開口部４０ａと、リードフレーム５の製品領域Ｒ（図７）との位置合わせが行われる。

このようにして、下側支持板３０と上側支持板３２との間に、複数のリードフレーム５がスペーサ４０を介して積層された積層体６が配置される。

実際には、２０枚〜４０枚程度のリードフレーム５がスペーサ４０を介して積層される。

さらに、図９に示すように、下側支持板３０と上側支持板３２とで挟まれた積層体６を圧縮して、弾性体からなるスペーサ４０を所望の厚みにした状態で固定する。

例えば、図９の構造体がステージ（不図示）の上に配置され、加圧部材（不図示）によって上側支持板３２を下側に加圧する。あるいは、図９の構造体を加圧部材で挟んで上下側から加圧してもよい。

これにより、積層されたリードフレーム５のリード２０の積層方向の間隔は圧縮されたスペーサ４０の厚みで決定される。

下側支持板３０と上側支持板３２とで挟まれた積層体６を所望の厚みにする方法としては、高さ調整ストッパを使用する方法がある。

図１０に示すように、下側支持板３０と上側支持板３２とで挟まれる積層体６に貫通穴７を形成しておく。また、前述した図７のリードフレーム５を積層する際に、貫通穴７の内に高さ調整ストッパ３４を配置する。

そして、図１１に示すように、上側支持板３２を下側に加圧して、上側支持板３２を高さ調整ストッパ３４の上端に当接させる。高さ調整ストッパ３４の高さを調整することにより、下側支持板３０と上側支持板３２とで挟まれた積層体６の厚みを所望の厚みに調整することができる。

これにより、積層体６のスペーサ４０の厚みが調整されるため、積層されたリードフレーム５のリード２０の積層方向の配置ピッチを調整することができる。

このようにして、リード２０の水平方向及び垂直方向の配置ピッチを共に３００μｍ程度以下に精度よく設定することが可能になる。

このように、複数のリード２０が形成されたリードフレーム５をスペーサ４０を介して積層することにより、水平方向及び垂直方向にリード２０を小さい配置ピッチで精度よく配置することができる。また、リードフレーム５には複数の製品領域Ｒを形成できるため、複数のバッキング部材を同時に製造することができ、低コスト化を図ることができる。

次いで、図１２に示すように、上側支持板３２の開口部３２ａからリードフレーム５のリード２０が積層された製品領域Ｒの中空部分にフィラー５２を含有する樹脂５０ａを注入する。樹脂５０ａとしては、エポキシ樹脂が好適に使用される。

樹脂５０ａの注入は真空中で行われ、樹脂５０ａを注入する際に発生する泡が真空脱泡される。その後に、１５０℃の温度で、２時間、加熱処理を行って樹脂５０ａを硬化させて樹脂層５０を得る。これにより、複数の製品領域Ｒに水平方向及び垂直方向に並んで配置された多数のリード２０が樹脂層５０に中に埋設された状態になる。

このとき、下側支持板３０と上側支持板３２との間に挟まれた積層体６への加圧力を開放しても、積層されたリード２０が樹脂層５０で固定された状態となり、圧縮された時点の積層体６の厚みが維持される。

ここで、樹脂層５０に含有されたフィラー５２について言及する。フィラー５２を含有する樹脂層５０が超音波の散乱吸収の機能を発揮するためには、フィラー５２として、樹脂層５０の音響インピーダンスと大きく異なる音響インピーダンスを有する材料が使用される。

このため、フィラー５２として、タングステン又はアルミナなどの音響インピーダンスが大きな材料、あるいは、中空ガラス球のような音響インピーダンスが小さな材料が使用される。

また、エポキシ樹脂などの母材の音速は、２０００ｍ／秒程度である。また、超音波の周波数は２ＭＨｚ〜２０ＭＨｚであり、人体の奥部を診断する用途には吸収の少ない低い周波数が使用される。

超音波の周波数が５ＭＨｚの場合は、波長は４００μｍ程度になる。フィラーの粒径が波長に近づくと反射が大きくなり、診断の際にノイズとなる。逆に、フィラーの粒径が小さすぎる場合は超音波の散乱が十分になされない。このため、フィラーの粒径は超音波の波長の１／５〜１／１０程度の大きさに設定されることが望ましい。

従って、超音波の周波数が５ＭＨｚの場合は、フィラーの平均粒径は４０μｍ〜８０μｍに設定されることが好ましい。

本実施形態と違って、リードの幅及び厚みを全体にわたって同じ構造にすると、リードの水平方向と垂直方向の配置ピッチが２００μｍで、リードの幅及び厚みが１５０μｍの場合は、リードの間隔は５０μｍとなる。

このため、平均粒径が４０μｍ〜８０μｍのフィラーはそのほとんどがリードの間隔に分散されないため、バッキング部材として機能しなくなる。

しかし、本実施形態では、前述したように、リード２０の配線部２４の幅及び厚みを端子部２２の幅及び厚みより小さくしている。

このため、リード２０の水平方向と垂直方向の配置ピッチが２００μｍで、リード２０の配線部２４の幅及び厚みを６０μｍにする場合は、リード２０の配線部２４の間隔は１４０μｍとなる。このように、隣接するリード２０の配線部２４同士の間隔がフィラー５２の平均粒径よりも広く設定される。

これにより、リード２０の配線部２４の水平方向及び垂直方向の隙間にフィラー５２を均一よく注入することができるようになる。このため、超音波を十分に吸収できる高性能なバッキング部材を構築することができる。

しかも、リード２０の端子部２２の断面積を１５０μｍ×１５０μｍ程度で大きく形成できるため、圧電素子及び配線基板と信頼性よく電気的に接続することができる。

以上のように、図１２の工程で、積層されたリードフレーム５の製品領域Ｒにフィラー５２を含有する樹脂５０ａを注入する際に、リード２０の配線部２４の水平方向及び垂直方向の隙間にフィラー５２が均一に分散される。

なお、超音波の周波数が比較的高い場合は、上記したフィラーの粒径よりも小さい平均粒径のフィラーを使用することができるため、上記した例よりもリードの配線部の間隔を狭くすることが可能である。

しかし、フィラーを製造する際に粒径が大きくばらつくため、平均粒径の２倍程度のものがかなりの分量で含まれていることを考慮する必要がある。

近年では、圧電素子の小型化及び配置の高密度化が進み、これに伴って、リードの配置ピッチも狭くなる傾向がある。

しかし、上記したように、超音波の反射によるノイズを防止するために樹脂層に含有されるフィラーの粒径は超音波の波長に依存するため、リードの配線ピッチが狭くなっても、フィラーの粒径を小さくすることができない。

このような観点から、本実施形態のように、配線部２４の断面積が端子部２２の断面積よりも小さい構造のリード２０を採用することにより、リード２０の間隔を大きく確保することができる。これにより、圧電素子の配置ピッチの狭小化に対応できるようになる。

さらに、リード２０の配置ピッチを狭くしても、配線部２４の幅及び厚みを小さくしているため、リード２０同士が接触しづらくなると共に、リード２０間の浮遊容量が小さくなり、クロストークが少なくなる。

次いで、図１３に示すように、下側支持板３０及び上側支持板３２を積層体６から取り外す。このとき、下側支持板３０の上面はフッ素樹脂加工が施されているため、下側支持板３０を樹脂層５０から容易に剥離することができる。

さらに、図１３の破線で示されているように、複数のリード２０が積層された製品領域Ｒが得られるように、最上のスペーサ４０から最下のスペーサ４０まで積層体６を厚み方向に切断する。

これにより、図１４に示すように、積層体６から各リードフレーム５の外枠１４に対応する領域が除去され、積層体６の複数の製品領域Ｒが個々の積層部材１ａに分割される。積層部材１ａでは、リード２０の両側の端子部２２の各先端面が樹脂層５０の両側面から露出した状態となる。

図１４のように、図１３の積層体６を切断した直後の積層部材１ａでは、各リード２０の延在方向が水平方向を向いて配置されている。

その後に、図１４の部分拡大断面図に示すように、樹脂層５０から露出するリード２０の両端側の端子部２２の先端面に、無電解めっきによりコンタクト層２１を形成する。コンタクト層２１としては、下から順に、ニッケル（Ｎｉ）層２１ａ／パラジウム（Ｐｄ）層２１ｂ／金（Ａｕ）層２１ｃが形成される。

例えば、ニッケル層２０ａの厚みは３μｍ〜６μｍであり、パラジウム層２０ｂの厚みは０．１μｍであり、金層２０ｃの厚みは０．０５μｍである。

これにより、図１５に示すように、個々のバッキング部材１が得られる。図１５の斜視図では、バッキング部材１のリード２０の延在方向を垂直方向に向けて配置している。

図１５に示すように、実施形態のバッキング部材１は、樹脂層５０と、樹脂層５０の中に埋設された複数のリード２０とを備えている。図１５の例では、樹脂層５０は直方体で形成されているが、円柱などの各種の立体形状で形成してもよい。

樹脂層５０内にはフィラー５２が含有されている。例えば、樹脂層５０はエポキシ樹脂などから形成され、フィラー５２はタングステン、アルミナ又は中空ガラス球などから形成される。

各リード２０は、樹脂層５０の上面から下面まで貫通して配置されている。リード２０は、中央部に配置された配線部２４と、配線部２４の両端に繋がる端子部２２とを備えている。

図１６（ａ）は図１５のリード２０を正面方向Ｄ１からみた部分拡大断面図、図１６（ｂ）は図１５のリード２０を横方向Ｄ２からみた部分拡大断面図である。

図１６（ａ）に示すように、リード２０の配線部２４の幅Ｗ１は端子部２２の幅Ｗ２より小さく設定されている。また、図１６（ｂ）に示すように、リード２０の配線部２４の厚みＴ１は端子部２２の厚みＴ２より小さく設定されている。

このようにして、リード２０の配線部２４の断面積が端子部２２の断面積よりも小さく設定されている。

前述した図５で説明したように、リード２０の配線部２４の断面形状は四角状で形成されている。また、端子部２２の断面形状は両側面の中央部に突起が配置された六角状に形成される。

図１５に示すように、リード２０の上側の端子部２２の側面の全体が樹脂層５０に埋め込まれている。リード２０の上側の端子部２２の先端面が樹脂層５０の上面から露出している。そして、リード２０の上側の端子部２２の先端面と樹脂層５０の上面とが面一になっている。

また同様に、リード２０の下側の端子部２２の側面の全体が樹脂層５０に埋め込まれている。リード２０の下側の端子部２２の先端面が樹脂層５０の下面から露出している。そして、リード２０の下側の端子部２２の先端面と樹脂層５０の下面とが面一になっている。

また、前述した図６で説明したように、リード２０の配線部２４は、端子部２２の断面内の厚み方向の下部に繋がっている。さらに、前述した図６に図１６（ｂ）を加えて参照すると、配線部２４の厚み方向の下面Ｓ１と端子部２２の厚み方向の下面Ｓ２とが面一になっている。

このような連結構造で、配線部２４の幅及び厚みが端子部２２の幅及び厚みよりも小さくなっている。

本実施形態のバッキング部材１では、樹脂層５０にフィラー５２を含有させることにより、超音波の散乱吸収を図ることができる。リード２０の配線部２４の断面積が小さくなった分だけ樹脂層５０の占有体積を大きくできるため、バッキング部材１の機能を向上させることができる。

また、前述した図１２の工程で説明したように、リードフレーム５のリード２０が積層された製品領域Ｒにフィラー５２を含む樹脂５０ａを注入する際に、リード２０間の水平方向及び垂直方向の間隔が十分に確保されている。これより、多数のリード２０の間隔にフィラー５２を安定して分散させることができる。

このように、リード２０の配線部２４の幅方向ＷＸ及び奥行き方向ＤＸの各間隔がフィラー５２の平均粒径よりも広く設定されている。

これにより、バッキング部材１の概ね全体にわたってフィラーを分散させることができるため、十分な超音波の散乱吸収の機能を得ることができる。

また、リード２０の端子部２２の断面積は十分な大きさを有するため、圧電素子及び配線基板と信頼性よく電気的に接続することができる。

また、図１５のバッキング部材１では、前述した図１６（ｂ）で示したように、複数のリード２０が各々の配線部２４及び端子部２２の厚み方向の下面Ｓ１，Ｓ２が同一方向を向いて積層されている。

このようなリード２０の積層構造とすることにより、複数のリード２０の間の領域に最も均一にフィラー５２を分散させることができる。

あるいは、上記したリード２０の積層構造以外の構造を採用してもよい。例えば、図１５のリード２０の奥行き方向ＤＸで、複数のリード２０が、各々の配線部２４及び端子部２２の厚み方向の下面Ｓ１，Ｓ２（図１６（ｂ））が対向するように積層されてもよい。

この態様では、前述した図８の工程でリードフレーム５を積層する際に、リードフレーム５間でリード２０の配線部２４及び端子部２２の厚み方向の下面Ｓ１，Ｓ２が対向するように積層すればよい。

このように、本実施形態のリード２０を採用することにより、リード２０の積層構造によらず、隣接するリード１０の間にフィラー５２を配置できるため、従来技術と比較して超音波の散乱吸収の性能を向上させることができる。

なお、図１５の例では、バッキング部材１の上面と下面とは平行な水平面となっている。この他に、コンベックス型の超音波探触子を製造する場合は、圧電素子が配置される一方の面（上面）を凸状曲面にしてもよい。

この場合は、各リード２０の端子部２２の先端面と樹脂層５０の一方の面とが同じ凸状曲面になるように研削加工される。

また、図１５の例では、各リード２０の幅方向ＷＸの配列は、ストレート形状で平行に配置されているが、幅方向ＷＸで各リード２０を扇状に形成して配置ピッチを変換するようにしてもよい。前述した図７のリードフレーム５を形成する際に、各リード２０を扇状に形成すればよく、扇状以外にも各種のリードパターンを容易に形成することができる。

また同様に、図１５の例では、各リード２０の奥行き方向ＤＸの配列は、ストレート形状で平行に配置されているが、奥行き方向ＤＸで配置ピッチを変換するようにしてもよい
この場合は、前述した図９の積層体６を加圧する際に、下側支持板３０及び上側支持板３２の側面形状が一端側と他端側で厚みが異なるテーパー状にすることにより、奥行き方向ＤＸの一端側と他端側でリード２０の配置ピッチを変えることができる。

また、図１５の例では、リード２０の配線部２４の幅及び厚みが両側の端子部２２の両者の幅及び厚みよりも小さくなるように設定している。この他に、バッキング部材の各種の接続の態様に合わせて、リード２０の配線部２４の幅及び厚みが両側の端子部２２のうちの少なくとも一方の幅及び厚みよりも小さく設定されていればよい。

例えば、リード２０の配線部２４の幅及び厚みを上側の端子部２２の幅及び厚みより小さく設定し、下側の端子部２２の幅及び厚みは配線部２４と同じに設定してもよい。

次に、本実施形態のバッキング部材１を使用する超音波探触子について説明する。

図１７に示すように、実施形態の超音波探触子２は、上記した図１５のバッキング部材１と、その上に配置された圧電素子６０と、圧電素子６０の上に配置された音響整合層６２と有する。また、音響整合層６２の上に不図示の音響レンズが搭載される。

圧電素子６０は多数に分割されて２次元的に配置されている。圧電素子６０は超音波振動子であり、圧電素子６０によって超音波の送受信が行われる。

圧電素子６０の上に配置された音響整合層６２は、圧電素子６０から効率よく被写体内に超音波を入射させるために形成される。音響整合層６２は、分割された各圧電素子６０に対応するように多数に分割されて２次元的に配置されている。

また、圧電素子６０の下に配置されたバッキング部材１は、後方への超音波の伝搬を吸収し、余分な振動を抑制して超音波のパルス幅を短くして画像の距離分解能を向上させる機能がある。

さらに、超音波探触子２の下に配線基板７０が配置されている。配線基板７０にドライバが搭載されていてもよいし、あるいは、配線基板７０は単なる中継基板であってもよい。

図１７に図１８の断面図を加えて参照すると、前述したバッキング部材１の各リード２０の上側の端子部２２の先端面が圧電素子６０の下面に電気的に接続される。また、各リード２０の下側の端子部２２の先端面が配線基板７０の接続電極７２に電気的に接続される。

配線基板７０からバッキング部材１のリード２０を介して圧電素子６０に電圧が供給され、圧電素子６０から被写体に超音波が送信される。

前述したように、本実施形態のバッキング部材１は、圧電素子６０から後方に伝搬する超音波を十分に吸収することができるため、ノイズの少ない超音波探触子を実現することができる。

また、バッキング部材１のリード２０の端子部２２は十分な接続面積を有するため、圧電素子６０及び配線基板７０の接続電極７２に信頼性よく電気的に接続することができる。

１…バッキング部材、１ａ…積層部材、２…超音波探触子、５…リードフレーム、７…貫通穴、５ｘ，３０ｘ，３２ｘ，４０ｘ…ガイド穴、６…積層体、１０…金属板、１２ａ…第１レジスト層、１２ｂ…第２レジスト層、１４…外枠、２０…リード、２２…端子部、２４…配線部、３０…下側支持板、３２…上側支持板、３２ａ，４０ａ…開口部、３４…高さ調整ストッパ、４０…スペーサ、５０…樹脂層、５２…フィラー、６０…圧電素子、６２…音響整合層、７０…配線基板、７２…接続電極。

Claims (10)

1. フィラーを含有する樹脂層と、
   前記樹脂層の中に埋設され、前記樹脂層の上面から下面まで貫通する複数のリードと
   を有し、
   前記リードは、配線部と、前記配線部の両端に繋がる端子部とを備え、
   前記配線部の幅及び厚みは、前記配線部の両端に繋がる端子部の少なくとも一方の幅及び厚みよりも小さく、
   隣接する前記リードの配線部同士の間隔は、前記フィラーの平均粒径よりも広いことを特徴とするバッキング部材。
2. 前記リードの両側の端子部の各側面が前記樹脂層に埋設され、前記リードの両側の端子部の各先端面が前記樹脂層の上面及び下面から露出していることを特徴とする請求項１に記載のバッキング部材。
3. 前記配線部は、前記端子部の断面内の厚み方向の下部に繋がっており、前記配線部の厚み方向の下面と前記端子部の厚み方向の下面とが面一になっており、
   前記複数のリードの前記配線部及び前記端子部の各下面が同一方向を向いて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッキング部材。
4. 前記リードは金属板がパターン化されて形成され、前記リードの配線部の断面形状は四角状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバッキング部材。
5. フィラーを含有する樹脂層と、
   前記樹脂層の中に埋設され、前記樹脂層の上面から下面まで貫通する複数のリードと
   を有し、
   前記リードは、配線部と、前記配線部の両端に繋がる端子部とを備え、
   前記配線部の幅及び厚みは、前記配線部の両端に繋がる端子部の少なくとも一方の幅及び厚みよりも小さく、隣接する前記リードの配線部同士の間隔は、前記フィラーの平均粒径よりも広いバッキング部材と、
   前記バッキング部材の上に配置され、前記複数のリードの端子部に接続された圧電素子と、
   前記圧電素子の上に配置された音響整合層と
   を有する超音波探触子。
6. 金属板を用意する工程と、
   前記金属板をパターン化することにより、配線部と、前記配線部の両端に繋がる端子部とを備え、前記配線部の幅及び厚みが前記配線部の両端に繋がる端子部の少なくとも一方の幅及び厚みよりも小さい複数のリードが形成されたリードフレームを得る工程と、
   複数の前記リードフレームをスペーサを介して積層して積層体を得る工程と、
   前記積層体の前記複数のリードが積層された領域にフィラーを含有する樹脂を注入して、前記複数のリードを樹脂層の中に埋設する工程であって、隣接する前記リードの配線部同士の間隔が前記フィラーの平均粒径よりも広く設定され、
   前記複数のリードが積層された領域が得られるように前記積層体を切断して、前記樹脂層の側面から前記リードの端子部の先端面が露出する部材を得る工程と
   を有することを特徴とするバッキング部材の製造方法。
7. 前記積層体を得る工程において、
   前記スペーサは弾性体から形成され、
   前記積層体を加圧して前記スペーサを圧縮することにより、前記積層された複数のリードの間隔を調整することを特徴とする請求項６に記載のバッキング部材の製造方法。
8. 前記リードフレームを得る工程において、
   前記複数のリードは外枠に繋がって形成され、
   前記金属板の一方の面に、前記外枠及び前記複数のリードの端子部のみに対応するパターンで第１レジスト層を形成し、
   前記金属板の他方の面に、前記外枠及び前記複数のリードの全体に対応するパターンで第２レジスト層を形成し、
   前記金属板の一方の面及び他方の面から前記第１レジスト層及び第２レジスト層をマスクにして前記金属板をウェットエッチングすることにより、前記リードを得る工程であって、前記配線部が前記端子部の断面内の厚み方向の下部に繋がり、前記配線部の厚み方向の下面と前記端子部の厚み方向の下面とが面一になって、前記複数のリードの前記配線部及び前記端子部の各下面が同一方向を向いて配置され、
   前記第１レジスト層及び第２レジスト層を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載のバッキング部材の製造方法。
9. 前記スペーサは、弾性樹脂から形成されることを特徴とする請求項７に記載のバッキング部材の製造方法。
10. 前記積層体を得る工程において、
    前記積層体は、下側支持板と上側支持板との間に配置され、
    前記下側支持板と前記上側支持板との間に高さ調整ストッパを配置し、
    前記上側支持板を前記高さ調整ストッパに当接させて、前記積層体の厚みを調整することを特徴とする請求項７に記載のバッキング部材の製造方法。

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