JP2018088621A - Ultrasonic device, ultrasonic probe, ultrasonic apparatus, and manufacturing method for ultrasonic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波デバイス、超音波プローブ、超音波装置および超音波デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic device, an ultrasonic probe, an ultrasonic apparatus, and an ultrasonic device manufacturing method.
被検体の内部に向けて超音波を発信し、被検体の内部で反射した超音波を用いて超音波画像を生成する超音波装置が広く用いられている。反射した超音波は超音波トランスデューサーデバイスにて電気信号に変換される。超音波トランスデューサーデバイスには超音波トランスデューサー素子が多く設置されている。超音波トランスデューサー素子が出力する電気信号は微弱な信号であり増幅回路にて増幅されて用いられる。以下超音波トランスデューサーデバイスを超音波デバイスと呼ぶことにする。超音波デバイスは電気信号を超音波に変換して発信する。さらに、超音波デバイスは超音波を受信して電気信号に変換する。 2. Description of the Related Art Ultrasonic apparatuses that transmit ultrasonic waves toward the inside of a subject and generate an ultrasonic image using the ultrasonic waves reflected inside the subject are widely used. The reflected ultrasonic waves are converted into electrical signals by an ultrasonic transducer device. Many ultrasonic transducer elements are installed in the ultrasonic transducer device. The electric signal output from the ultrasonic transducer element is a weak signal that is amplified by an amplifier circuit. Hereinafter, the ultrasonic transducer device is referred to as an ultrasonic device. Ultrasonic devices convert electrical signals into ultrasonic waves and transmit them. Furthermore, the ultrasonic device receives ultrasonic waves and converts them into electrical signals.
超音波デバイスは超音波トランスデューサー素子が配列された基板を備えている。各超音波トランスデューサー素子が発信する超音波の位相を制御することにより超音波デバイスは超音波の進行方向を制御する。また、基板から超音波が進行する方向には音響整合層及び音響レンズが設置されている。 The ultrasonic device includes a substrate on which ultrasonic transducer elements are arranged. The ultrasonic device controls the traveling direction of the ultrasonic wave by controlling the phase of the ultrasonic wave transmitted by each ultrasonic transducer element. An acoustic matching layer and an acoustic lens are installed in the direction in which the ultrasonic waves travel from the substrate.
超音波画像の分解能を向上させるためには超音波の進行方向を精度良く制御することが有効である。このとき、音響整合層の厚みを均一にすることにより超音波の進行方向を精度良く制御することができる。また、音響整合層の厚みを均一にすることにより超音波の反射波から超音波が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる。 In order to improve the resolution of the ultrasonic image, it is effective to accurately control the traveling direction of the ultrasonic wave. At this time, the traveling direction of the ultrasonic wave can be accurately controlled by making the thickness of the acoustic matching layer uniform. In addition, by making the thickness of the acoustic matching layer uniform, the position in the depth direction where the ultrasonic wave is reflected from the reflected wave of the ultrasonic wave can be specified with high accuracy.
音響整合層を備えた超音波デバイスが特許文献1に開示されている。それによると、基板上に枠状部材を設置し、基板上に音響整合層の材料を投入する。音響整合層の材料は液状であり固化するときに基板と音響レンズとを接着する接着剤として機能する。そして、枠状部材上に音響レンズを設置して音響整合層の材料を固化した。
An ultrasonic device including an acoustic matching layer is disclosed in
このとき、枠状部材により音響整合層の厚みが規制されるので音響整合層の厚みを精度良く形成することができた。その結果、超音波の反射波から超音波が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる。従って、超音波の反射波を用いて演算する超音波画像の深さ方向の分解能の精度を向上させることができる。 At this time, since the thickness of the acoustic matching layer is regulated by the frame member, the thickness of the acoustic matching layer can be formed with high accuracy. As a result, the position in the depth direction where the ultrasonic wave is reflected from the reflected wave of the ultrasonic wave can be specified with high accuracy. Accordingly, it is possible to improve the accuracy of the resolution in the depth direction of the ultrasonic image calculated using the reflected wave of the ultrasonic wave.
さらに、音響整合層を備えた超音波デバイスが特許文献2に開示されている。それによると、基板上に棒状部材を設置し、基板上に音響整合層の材料を投入する。そして、板状部材で蓋をして音響整合層の材料を固化した。固化した後に板状部材を除去して音響整合層を形成した。
Furthermore,
音響整合層の材料を固化するとき、音響整合層の材料の体積が変化する。特許文献1の超音波デバイスでは、音響レンズに応力が加わり音響レンズが変化する。これにより、音響整合層の厚みの均一性が低下する。音響整合層の厚みが均一でないとき、超音波の反射波から特定される超音波が反射した場所の深さ方向の位置精度が低下する。また、特許文献2の超音波デバイスでは、棒状部材を配置する場所を基板上に設ける必要がある。従って、基板の全面積の中で超音波素子を配置する領域の比率が少なくなる。このとき、基板の面積を有効に活用できない。そこで、超音波素子を配置する面積比を広くでき、超音波の反射波から超音波が反射した場所の深さ方向の位置がさらに精度良く特定できる超音波デバイスが望まれていた。
When the material of the acoustic matching layer is solidified, the volume of the material of the acoustic matching layer changes. In the ultrasonic device of
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.
[適用例1]
本適用例にかかる超音波デバイスであって、複数の超音波素子を有する基板と、前記基板を収容し、前記基板の辺の少なくとも一部に沿う側壁を有する収容部と、前記基板から前記側壁の高さまでの厚さに設けられた音響整合層と、を備え、前記側壁が、前記基板の厚さ方向からの平面視において、前記基板と重ならないことを特徴とする。
[Application Example 1]
An ultrasonic device according to this application example, comprising: a substrate having a plurality of ultrasonic elements; an accommodating portion that accommodates the substrate and has a sidewall along at least a part of a side of the substrate; and the sidewall from the substrate And an acoustic matching layer provided to a thickness up to a height of the substrate, wherein the side wall does not overlap the substrate in a plan view from the thickness direction of the substrate.
本適用例によれば、超音波デバイスは基板、収容部及び音響整合層を備えている。基板には超音波素子が設置されている。収容部は基板を収容し、基板の辺の少なくとも一部に沿う側壁を有している。音響整合層は基板上に設けられている。そして、側壁が基板から突出する高さは音響整合層の厚みと同じになっている。そして、基板の厚さ方向からの平面視において、側壁が基板と重ならない。 According to this application example, the ultrasonic device includes a substrate, a housing portion, and an acoustic matching layer. An ultrasonic element is installed on the substrate. The accommodating portion accommodates the substrate and has a side wall along at least a part of the side of the substrate. The acoustic matching layer is provided on the substrate. The height at which the side wall protrudes from the substrate is the same as the thickness of the acoustic matching layer. In addition, the side walls do not overlap the substrate in a plan view from the thickness direction of the substrate.
音響整合層は液状材料を基板上に塗布し固化して形成される。このとき、側壁上に板状部材を載せて音響整合層の液状材料を基板と板状部材とで挟む。そして、液状材料を固化することにより音響整合層が形成される。これにより、音響整合層の厚みは側壁が基板から突出する高さと同じになる。そして、基板の厚さ方向からの平面視において、側壁は基板と重ならない。 The acoustic matching layer is formed by applying a liquid material on a substrate and solidifying it. At this time, a plate-like member is placed on the side wall, and the liquid material of the acoustic matching layer is sandwiched between the substrate and the plate-like member. Then, the acoustic matching layer is formed by solidifying the liquid material. Thereby, the thickness of the acoustic matching layer is the same as the height at which the side wall protrudes from the substrate. In addition, the side wall does not overlap the substrate in plan view from the thickness direction of the substrate.
音響整合層の液状材料を基板と板状部材とで挟む為、音響整合層の厚みを基板から板状部材までの距離にすることができる。そして、基板から板状部材までの距離は側壁が収容部の底から突出する高さから基板の厚みを引き算した距離になっている。側壁が収容部の底から突出する高さ及び基板の厚みは精度良く調整可能であるので音響整合層の厚みを精度良く調整することができる。また、基板と側壁上に載せた板状部材とを平行に設置することにより音響整合層の厚みを均一にすることができる。板状部材の剛性を高くすることにより音響整合層の液状材料が固化するときに音響整合層の厚みが変化することを抑制することができる。 Since the liquid material of the acoustic matching layer is sandwiched between the substrate and the plate-like member, the thickness of the acoustic matching layer can be set to the distance from the substrate to the plate-like member. The distance from the substrate to the plate-like member is a distance obtained by subtracting the thickness of the substrate from the height at which the side wall protrudes from the bottom of the housing portion. Since the height of the side wall protruding from the bottom of the housing portion and the thickness of the substrate can be adjusted with high accuracy, the thickness of the acoustic matching layer can be adjusted with high accuracy. Moreover, the thickness of the acoustic matching layer can be made uniform by installing the substrate and the plate-like member placed on the side wall in parallel. By increasing the rigidity of the plate-like member, it is possible to suppress a change in the thickness of the acoustic matching layer when the liquid material of the acoustic matching layer is solidified.
これにより、各超音波素子から発信された超音波が音響整合層を通過する距離は同じとなる。そして、各超音波素子から発信される超音波の位相を精度良く制御することができる。複数の超音波素子から進行する超音波の位相を精度良く制御することにより、超音波が集中する深さを精度良く制御することができる。従って、超音波デバイスは超音波の反射波から超音波が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる。 Thereby, the distance which the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic element passes through the acoustic matching layer becomes the same. And the phase of the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic element can be controlled with high accuracy. By controlling the phase of ultrasonic waves traveling from a plurality of ultrasonic elements with high accuracy, the depth at which the ultrasonic waves concentrate can be controlled with high accuracy. Therefore, the ultrasonic device can accurately specify the position in the depth direction where the ultrasonic wave is reflected from the reflected wave of the ultrasonic wave.
そして、基板の厚み方向からみた平面視で側壁は基板と重ならない場所に設置されている。従って、基板上に側壁の機能を有する部材を配置する必要がない。従って、基板において超音波素子を配置する場所の面積比を広くすることができる。 And the side wall is installed in the place which does not overlap with a board | substrate by planar view seen from the thickness direction of the board | substrate. Therefore, it is not necessary to arrange a member having a side wall function on the substrate. Therefore, the area ratio of the place where the ultrasonic element is arranged on the substrate can be widened.
[適用例2]
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記音響整合層上には第1接着膜を介して設けられた音響レンズを備え、前記音響整合層の前記音響レンズと接着する領域面が、前記側壁の上端面に沿って均一であることを特徴とする。
[Application Example 2]
In the ultrasonic device according to the application example, an acoustic lens provided on the acoustic matching layer via a first adhesive film is provided, and a region surface of the acoustic matching layer that adheres to the acoustic lens is formed on the side wall. It is characterized by being uniform along the upper end surface.
本適用例によれば、音響整合層上には第1接着膜を介して音響レンズが設置されている。音響レンズは超音波を所定の深さに集中させることができる。音響整合層の音響レンズと接着する領域面が、側壁の上端面に沿って均一になっている。そして、音響整合層と音響レンズとの間には第1接着膜が配置されている。第1接着膜は音響整合層と音響レンズとを接着する接着剤が固化した膜である。第1接着膜により音響整合層と音響レンズとの間に空気が介在することを抑制することができる。その結果、音響整合層と音響レンズとの間で超音波が空気により反射することを抑制することができる。 According to this application example, the acoustic lens is disposed on the acoustic matching layer via the first adhesive film. The acoustic lens can concentrate ultrasonic waves at a predetermined depth. The area surface of the acoustic matching layer that adheres to the acoustic lens is uniform along the upper end surface of the side wall. A first adhesive film is disposed between the acoustic matching layer and the acoustic lens. The first adhesive film is a film in which an adhesive that bonds the acoustic matching layer and the acoustic lens is solidified. The first adhesive film can suppress air from interposing between the acoustic matching layer and the acoustic lens. As a result, it can suppress that an ultrasonic wave reflects with air between an acoustic matching layer and an acoustic lens.
[適用例3]
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記側壁は前記基板の対向する2つの辺に沿って設置されていることを特徴とする。
[Application Example 3]
In the ultrasonic device according to the application example, the side wall is installed along two opposing sides of the substrate.
本適用例によれば、側壁は基板の対向する2つの辺に沿って設置されている。このとき、側壁は2つ設置される。基板の対向する2つの辺は離れているので、2つの側壁は離れて設置される。側壁上に板状部材を設置するとき、側壁が離れている程板状部材を安定して設置することができる。従って、音響整合層を製造し易くすることができる。 According to this application example, the side wall is installed along two opposing sides of the substrate. At this time, two side walls are installed. Since the two opposite sides of the substrate are separated, the two sidewalls are placed apart. When installing a plate-shaped member on a side wall, a plate-shaped member can be stably installed, so that the side wall is separated. Therefore, the acoustic matching layer can be easily manufactured.
[適用例4]
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記側壁と接続し前記側壁が延びる方向と交差する方向に延びる前記基板の辺に沿って設置された凸部を備えることを特徴とする。
[Application Example 4]
The ultrasonic device according to the application example described above is characterized in that a convex portion is provided along the side of the substrate that is connected to the side wall and extends in a direction intersecting with a direction in which the side wall extends.
本適用例によれば、側壁と接続して凸部が設置されている。凸部は側壁が延びる方向と交差する方向に延びる基板の辺に沿って設置されている。側壁に加えて凸部が板状部材を支持することができるため、板状部材を安定して設置することができる。従って、音響整合層を製造し易くすることができる。 According to this application example, the convex portion is connected to the side wall. The convex portion is disposed along the side of the substrate extending in a direction intersecting with the direction in which the side wall extends. Since a convex part can support a plate-shaped member in addition to a side wall, a plate-shaped member can be installed stably. Therefore, the acoustic matching layer can be easily manufactured.
[適用例5]
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記側壁には溝部が設置され前記溝部には前記音響整合層の一部が突出することを特徴とする。
[Application Example 5]
In the ultrasonic device according to the application example described above, a groove is provided on the side wall, and a part of the acoustic matching layer protrudes from the groove.
本適用例によれば、側壁には溝部が設置されている。そして、溝部には音響整合層の一部が突出する。音響整合層を形成する工程では、音響整合層の液状材料を基板上に塗布する。そして、側壁上に板状部材を載せて音響整合層の液状材料を基板と板状部材とで挟む。このとき、音響整合層の液状材料が側壁を超えて流出する。このとき、側壁と板状部材との間に音響整合層の液状材料が入り込むと音響整合層の厚みが厚くなる。側壁には溝部が設置され、音響整合層の液状材料が溝部から流出する。従って、側壁と板状部材との間に音響整合層の液状材料が入り込むことが抑制される。その結果、音響整合層の厚みを精度良く形成することができる。 According to this application example, the groove is provided on the side wall. And a part of acoustic matching layer protrudes in a groove part. In the step of forming the acoustic matching layer, a liquid material of the acoustic matching layer is applied on the substrate. Then, a plate-like member is placed on the side wall, and the liquid material of the acoustic matching layer is sandwiched between the substrate and the plate-like member. At this time, the liquid material of the acoustic matching layer flows out beyond the side wall. At this time, if the liquid material of the acoustic matching layer enters between the side wall and the plate-like member, the thickness of the acoustic matching layer increases. A groove is provided on the side wall, and the liquid material of the acoustic matching layer flows out of the groove. Accordingly, the liquid material of the acoustic matching layer is suppressed from entering between the side wall and the plate-like member. As a result, the thickness of the acoustic matching layer can be formed with high accuracy.
[適用例6]
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記基板にはケーブルが設置され、前記音響整合層は音響整合シートを含み、前記基板の平面視において前記音響整合シートと前記ケーブルとが重ならないことを特徴とする。
[Application Example 6]
In the ultrasonic device according to the application example, a cable is installed on the substrate, the acoustic matching layer includes an acoustic matching sheet, and the acoustic matching sheet and the cable do not overlap in a plan view of the substrate. And
本適用例によれば、基板にはケーブルが設置されている。基板には超音波素子が設置されており、ケーブルを介して超音波素子を駆動する信号が伝送される。予め音響整合層を形成した後で、収容部の内部に基板及び音響整合シートを重ねて配置する。基板の平面視において音響整合シートとケーブルとが重ならない配置になっている。このとき、ケーブルと音響整合シートとが重ならないので音響整合シートがケーブルに押圧されて変形することを抑制できる。その結果、厚みの精度が良い音響整合層を形成することができる。 According to this application example, the cable is installed on the substrate. An ultrasonic element is installed on the substrate, and a signal for driving the ultrasonic element is transmitted via a cable. After the acoustic matching layer is formed in advance, the substrate and the acoustic matching sheet are disposed so as to overlap each other inside the housing portion. The acoustic matching sheet and the cable are arranged so as not to overlap in a plan view of the substrate. At this time, since the cable and the acoustic matching sheet do not overlap, it is possible to suppress the acoustic matching sheet from being pressed and deformed by the cable. As a result, an acoustic matching layer with good thickness accuracy can be formed.
[適用例7]
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記基板と前記音響整合シートとの間には第2接着膜が配置されていることを特徴とする。
[Application Example 7]
The ultrasonic device according to the application example described above is characterized in that a second adhesive film is disposed between the substrate and the acoustic matching sheet.
本適用例によれば、基板と音響整合シートとの間には第2接着膜が配置されている。第2接着膜は基板と音響整合シートとを接着する接着剤が固化した膜である。第2接着膜により基板と音響整合シートとの間に空気が介在することを抑制することができる。その結果、基板と音響整合シートとの間で超音波が空気により反射することを抑制することができる。 According to this application example, the second adhesive film is disposed between the substrate and the acoustic matching sheet. The second adhesive film is a film in which an adhesive that bonds the substrate and the acoustic matching sheet is solidified. The second adhesive film can suppress air from interposing between the substrate and the acoustic matching sheet. As a result, it can suppress that an ultrasonic wave reflects with air between a board | substrate and an acoustic matching sheet.
[適用例8]
本適用例にかかる超音波プローブであって、超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイスを備え、前記超音波デバイスが上記いずれか一項に記載の超音波デバイスであることを特徴とする。
[Application Example 8]
An ultrasonic probe according to this application example, comprising an ultrasonic device that receives an ultrasonic wave and outputs an electrical signal, wherein the ultrasonic device is the ultrasonic device according to any one of the above. To do.
本適用例によれば、超音波プローブは超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイスを備えている。そして、超音波デバイスは上記に記載の超音波デバイスである。上記に記載の超音波デバイスは超音波の反射波を用いて演算する超音波画像の深さ方向の分解能の精度を向上させることができる。従って、超音波プローブは超音波の反射波を用いて演算する超音波画像の深さ方向の分解能の精度を向上させることができる超音波デバイスを備えた装置とすることができる。 According to this application example, the ultrasonic probe includes an ultrasonic device that receives an ultrasonic wave and outputs an electrical signal. The ultrasonic device is the ultrasonic device described above. The ultrasonic device described above can improve the resolution accuracy in the depth direction of the ultrasonic image calculated using the reflected wave of the ultrasonic wave. Therefore, the ultrasonic probe can be an apparatus including an ultrasonic device that can improve the accuracy of the resolution in the depth direction of the ultrasonic image calculated using the reflected wave of the ultrasonic wave.
[適用例9]
本適用例にかかる超音波装置であって、超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイスと、前記超音波デバイスが出力する電気信号をデータ信号に変換する変換部と、前記データ信号を表示する表示部と、を備え、前記超音波デバイスが上記のいずれか一項に記載の超音波デバイスであることを特徴とする。
[Application Example 9]
An ultrasonic apparatus according to this application example, wherein an ultrasonic device that receives an ultrasonic wave and outputs an electric signal, a conversion unit that converts an electric signal output from the ultrasonic device into a data signal, and the data signal A display unit for displaying, wherein the ultrasonic device is the ultrasonic device according to any one of the above.
本適用例によれば、超音波装置は超音波デバイス、変換部及び表示部を備えている。超音波デバイスが超音波を検出して電気信号を出力する。変換部が電気信号をデータ信号に変換する。そして、表示部がデータ信号を表示する。そして、超音波デバイスには上記の超音波デバイスが用いられている。上記の超音波デバイスは超音波の反射波を用いて演算する超音波画像の深さ方向の分解能の精度を向上させることができる。従って、超音波装置は超音波の反射波を用いて演算する超音波画像の深さ方向の分解能の精度を向上させることができる超音波デバイスを備えた装置とすることができる。 According to this application example, the ultrasonic apparatus includes an ultrasonic device, a conversion unit, and a display unit. An ultrasonic device detects an ultrasonic wave and outputs an electrical signal. The conversion unit converts the electrical signal into a data signal. Then, the display unit displays the data signal. The above-described ultrasonic device is used as the ultrasonic device. The ultrasonic device described above can improve the accuracy of resolution in the depth direction of an ultrasonic image calculated using an ultrasonic reflected wave. Therefore, the ultrasonic apparatus can be an apparatus including an ultrasonic device that can improve the accuracy of the resolution in the depth direction of the ultrasonic image calculated using the reflected wave of the ultrasonic wave.
[適用例10]
本適用例にかかる超音波デバイスの製造方法であって、側壁を有する収容部の中に複数の超音波素子を有する基板を設置し、音響整合層の液状材料を前記基板上に塗布し、前記側壁上に板状部材を載せて前記音響整合層の液状材料を押圧し、前記音響整合層の液状材料を固化して前記音響整合層を形成し、前記側壁上から前記板状部材を除去し、前記音響整合層上に音響レンズを接着することを特徴とする。
[Application Example 10]
A method of manufacturing an ultrasonic device according to this application example, wherein a substrate having a plurality of ultrasonic elements is installed in a housing portion having a side wall, and a liquid material of an acoustic matching layer is applied onto the substrate, A plate-like member is placed on the side wall, the liquid material of the acoustic matching layer is pressed, the liquid material of the acoustic matching layer is solidified to form the acoustic matching layer, and the plate-like member is removed from on the side wall. An acoustic lens is adhered on the acoustic matching layer.
本適用例によれば、収容部は側壁を有し、収容部の中に基板が設置される。基板には複数の超音波素子が設置されている。次に、音響整合層の液状材料が基板上に塗布される。そして、側壁上に板状部材を載せて音響整合層の液状材料を押圧する。次に、音響整合層の液状材料を固化して音響整合層が形成される。次に、側壁上から板状部材が除去される。続いて、音響整合層上に音響レンズが接着される。 According to this application example, the accommodating portion has the side wall, and the substrate is installed in the accommodating portion. A plurality of ultrasonic elements are installed on the substrate. Next, a liquid material for the acoustic matching layer is applied onto the substrate. Then, a plate-like member is placed on the side wall and the liquid material of the acoustic matching layer is pressed. Next, the acoustic matching layer is formed by solidifying the liquid material of the acoustic matching layer. Next, the plate-like member is removed from the side wall. Subsequently, an acoustic lens is bonded onto the acoustic matching layer.
音響整合層の液状材料を固化するとき、側壁上に板状部材を載せて音響整合層の液状材料を基板と板状部材とで挟み押圧する。このとき、音響整合層の液状材料の一部は側壁から流出し、基板と板状部材との間の空間は音響整合層の液状材料で満たされる。次に、液状の材料を固化することにより、音響整合層の厚みを基板から板状部材までの距離にすることができる。そして、基板から板状部材までの距離は側壁が収容部の底から突出する高さから基板の厚みを引き算した距離になっている。側壁が収容部の底から突出する高さ及び基板の厚みは精度良く調整可能であるので音響整合層の厚みを精度良く調整することができる。また、基板と側壁上に載せた板状部材とを平行に設置することにより音響整合層の厚みを均一にすることができる。さらに、板状部材の剛性を高くすることにより音響整合層の液状材料が固化するときに音響整合層の厚みが変化することを抑制することができる。 When the liquid material of the acoustic matching layer is solidified, a plate-like member is placed on the side wall, and the liquid material of the acoustic matching layer is sandwiched and pressed between the substrate and the plate-like member. At this time, a part of the liquid material of the acoustic matching layer flows out from the side wall, and the space between the substrate and the plate member is filled with the liquid material of the acoustic matching layer. Next, by solidifying the liquid material, the thickness of the acoustic matching layer can be made the distance from the substrate to the plate member. The distance from the substrate to the plate-like member is a distance obtained by subtracting the thickness of the substrate from the height at which the side wall protrudes from the bottom of the housing portion. Since the height of the side wall protruding from the bottom of the housing portion and the thickness of the substrate can be adjusted with high accuracy, the thickness of the acoustic matching layer can be adjusted with high accuracy. Moreover, the thickness of the acoustic matching layer can be made uniform by installing the substrate and the plate-like member placed on the side wall in parallel. Further, by increasing the rigidity of the plate-like member, it is possible to suppress a change in the thickness of the acoustic matching layer when the liquid material of the acoustic matching layer is solidified.
これにより、各超音波素子から発信された超音波が音響整合層を通過する距離は同じとなる。そして、各超音波素子から発信される超音波の位相を精度良く制御することができる。複数の超音波素子から進行する超音波の位相を精度良く制御することにより、超音波が集中する深さを精度良く制御することができる。従って、超音波デバイスは超音波の反射波を用いて演算する超音波画像の深さ方向の分解能の精度を向上させることができる。 Thereby, the distance which the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic element passes through the acoustic matching layer becomes the same. And the phase of the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic element can be controlled with high accuracy. By controlling the phase of ultrasonic waves traveling from a plurality of ultrasonic elements with high accuracy, the depth at which the ultrasonic waves concentrate can be controlled with high accuracy. Therefore, the ultrasonic device can improve the resolution accuracy in the depth direction of the ultrasonic image calculated using the reflected wave of the ultrasonic wave.
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, each member in each drawing is illustrated with a different scale for each member in order to make the size recognizable on each drawing.
(第1の実施形態)
本実施形態では、超音波デバイスと、この超音波デバイスの製造方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第1の実施形態にかかわる超音波デバイスについて図1〜図8に従って説明する。図1は、超音波デバイスの構成を示す模式平面図である。図2及び図3は超音波デバイスの構成を示す模式側断面図である。図2は図1のAA線に沿う断面側から見た図である。図3は図1のBB線に沿う断面側から見た図である。
(First embodiment)
In the present embodiment, characteristic examples of an ultrasonic device and a method for manufacturing the ultrasonic device will be described with reference to the drawings. The ultrasonic device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of an ultrasonic device. 2 and 3 are schematic cross-sectional side views showing the configuration of the ultrasonic device. FIG. 2 is a view as seen from the cross-sectional side along the line AA in FIG. 3 is a view as seen from the cross-sectional side along the line BB in FIG.
図1〜図3に示すように、超音波デバイス1は四角形の板状である。四角形の長手方向をX方向とし、板状の平面においてX方向と直交する方向をY方向とする。そして、超音波デバイス1の厚み方向をZ方向とする。超音波デバイス1は+Z方向に超音波を発信する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
超音波デバイス1は収容部2を備えている。収容部2上には基板3が設置され、収容部2は基板3を収容する。基板3は複数の超音波素子3aを有し、超音波素子3aはマトリックス状に配置されている。そして、各超音波素子3aが+Z方向に超音波を発信する。
The
収容部2は基板3の辺の少なくとも一部に沿う側壁2aを有する。本実施形態では2つの側壁2aが+X方向側と−X方向側とに設置されている。そして、側壁2aは基板3の対向する2つの辺に沿って設置されている。
The
2つの側壁2aはY方向に延びて設置されている。+X方向側に位置する側壁2aには+Y方向側と−Y方向側とに凸部2bが設置されている。凸部2bは側壁2aと接続し側壁2aが延びるY方向と直交するX方向に延びる基板3の辺に沿って設置されている。この凸部2bは側壁2aに対して−X方向側に延びている。
The two
同様に、−X方向側に位置する側壁2aにも+Y方向側と−Y方向側とに凸部2bが設置されている。凸部2bも側壁2aと接続し側壁2aが延びるY方向と直交するX方向に延びる基板3の辺に沿って設置されている。この凸部2bは側壁2aに対して+X方向側に延びている。側壁2a及び凸部2bは収容部2の一部分となっている。側壁2a及び凸部2bは収容部2と一体に形成しても良い。
Similarly,
基板3の+Z方向側の面には第1フラットケーブル4a及び第2フラットケーブル4bのケーブルとしての2つのフラットケーブル4が設置されている。第1フラットケーブル4aは基板3の+Y方向側に設置され、基板3から+Y方向側に延びている。第2フラットケーブル4bは基板3の−Y方向側に設置され、基板3から−Y方向側に延びている。フラットケーブル4は各超音波素子3aと電気的に接続されている。そして、フラットケーブル4を通じて各超音波素子3aを駆動する波形が供給される。
Two
基板3上には音響整合層5が設けられている。さらに、音響整合層5上には音響レンズ6が設置されている。音響整合層5は超音波が効率良く進行するように音響インピーダンスを調整する層である。超音波素子3aと音響レンズ6との音響インピーダンスの差が大きいとき音響レンズ6で超音波が反射する。超音波素子3aと音響レンズ6との間に音響整合層5を配置することにより音響レンズ6で超音波が反射することを音響整合層5が抑制する。
An
音響レンズ6はX方向が軸方向となる柱状レンズである。音響レンズ6はY方向の中央の厚みが+Y方向側及び−Y方向側より厚くなっている。従って、音響レンズ6は凸レンズであり、各超音波素子3aが発信する超音波は超音波デバイス1のY方向の中央に集中するように進行する。そして、各超音波素子3aが発信する超音波の位相を制御することにより、超音波デバイス1は超音波が集中する場所をX方向に移動する。
The
収容部2の材質は剛性があって構造的な強度を有していれば良く特に限定されない。本実施形態では、例えば、収容部2の材質にニッケル鉄合金である42アロイを用いている。基板3は超音波素子3aを精度良く形成し易い材料が好ましい。本実施形態では、例えば、基板3の材質にシリコン基板を用いている。収容部2の材質である42アロイは熱膨張率が金属の中では低く、シリコン基板は収容部2から剥離し難くなっている。音響整合層5及び音響レンズ6は超音波を効率良く進行させる材質であれば良く特に限定されない。本実施形態では、例えば、音響整合層5及び音響レンズ6の材質にシリコン樹脂を用いている。そして、シリコン樹脂に充填剤としてウィスカー等を混合させて音響インピーダンスを調整している。
The material of the
図4は超音波デバイスの構造を示す要部模式側断面図であり、超音波素子3aを含む断面を示す。図4に示すように基板3上には圧電素子7が配列して設置されている。基板3には圧電素子7と対向する場所に凹部3bが形成されている。凹部3bが形成された場所は基板3が薄くなっているので、振動し易い。この振動し易い場所を振動板8やメンブレムという。振動板8の+Z方向側の面に圧電素子7が設置されている。そして、圧電素子7及び振動板8により超音波素子3aが構成されている。
FIG. 4 is a schematic side cross-sectional view showing a main part of the structure of the ultrasonic device, and shows a cross section including the
圧電素子7にはフラットケーブル4と接続する図示しない配線が設置されている。そして、配線を通じて圧電素子7に駆動波形が供給される。駆動波形により圧電素子7が変形する。そして、圧電素子7の変形により振動板8も変形する。振動板8が振動することにより超音波9がZ方向に進行する。
The
基板3上には超音波素子3aを覆って音響整合層5が設置されている。そして、音響整合層5上には第1接着膜10を介して音響レンズ6が設置されている。音響レンズ6は超音波9を所定の深さに集中させることができる。音響整合層5の音響レンズ6と接着する領域面が、側壁2aの上端面に沿って均一になっている。そして、音響整合層5と音響レンズ6との間には第1接着膜10が配置されている。第1接着膜10は音響整合層5と音響レンズ6とを接着する接着剤が固化した膜である。第1接着膜10により音響整合層5と音響レンズ6との間に空気が介在することを抑制することができる。その結果、音響整合層5と音響レンズ6との間で空気により超音波9が反射することを抑制することができる。
An
圧電素子7の種類は特に限定されないがPZT(ジルコン酸チタン酸鉛)素子やPDVF(ポリフッ化ビニリデン)素子等を用いることができる。本実施形態では圧電素子7にPZT素子を用いている。圧電素子は応答性良く駆動することができる。従って、超音波素子3aを応答性良く駆動することができる。
The type of the
振動板8の材質は振動特性の良い材質であれば良く特に限定されない。振動板8は絶縁性があると好ましい。本実施形態では、例えば、振動板8の材質に2酸化シリコンや2酸化ジルコニウムを用いている。凹部3bでは振動板8が露出している。これにより、振動板8が振動し易くなっている。また、凹部3bを形成する工程では凹部3bが湿式のエッチングにて形成される。このとき、振動板8がエッチングの進行を停止させるエッチストップ層として機能する。
The material of the
収容部2上には第3接着膜11を介して基板3が設置されている。第3接着膜11は収容部2と基板3とを接着する接着剤が固化した膜である。第3接着膜11には有機樹脂材料を主材料とする有機系接着剤が用いられる。有機系接着剤は特に限定されず、エポキシ樹脂系やフェノール樹脂系、アクリル樹脂系接着剤を用いることができる。他にもシリコン樹脂を接着剤として用いても良い。
A
図5は側壁の構造を示す要部模式側断面図である。図5において、側壁2aが基板3から突出する高さを第1長さ12とし、基板3と対向する場所の音響整合層5の厚みを第2長さ13とする。このとき、第1長さ12と第2長さ13とは同じ長さになっている。そして、音響整合層5の厚みが均一になっている。つまり、音響整合層5は基板3から側壁の高さまでの厚さに設けられている。音響整合層5の音響レンズ6と接着される領域面は、側壁2aの突出する側の上端面に沿って連続し、均一な面になっている。
FIG. 5 is a schematic side cross-sectional view of the main part showing the structure of the side wall. In FIG. 5, a height at which the
音響整合層5の厚みが均一である形態は詳しくは音響整合層5の厚みのばらつきが10μm内にあるのが好ましい。さらには、音響整合層5の厚みのばらつきが6μm内にあるのが好ましい。さらには、音響整合層5の厚みのばらつきが4μm内にあるのが好ましい。このとき、各超音波素子3aから発信される超音波の位相の影響を小さくすることができる。
In detail, it is preferable that the thickness of the
音響整合層5は液状材料を基板3上に塗布し固化して形成される。このとき、側壁2a上に板状部材を載せて音響整合層5の液状材料を基板3と板状部材とで挟む。そして、液状材料を固化することにより音響整合層5が、側壁2aが基板3から突出する高さまで形成される。これにより、側壁2aが基板3から突出する高さは音響整合層5の厚みと同じとなる。
The
音響整合層5の液状材料を基板3と板状部材とで挟む為、音響整合層5の厚みを基板3から板状部材までの距離にすることができる。収容部2において+Z方向を向く底の面を底部2cとする。基板3から板状部材までの距離である第2長さ13は側壁2aが収容部2の底部2cから突出する高さから基板3及び第3接着膜11の厚みを引き算した距離になっている。側壁2aが底部2cから突出する高さ、第3接着膜11の厚み及び基板3の厚みは精度良く調整可能であるので音響整合層の厚みを精度良く調整することができる。第3接着膜11の厚みは基板3の厚みに比べて薄いので影響が小さい。また、基板3と側壁2a上に載せた板状部材とを平行に設置することにより音響整合層5の厚みを均一にすることができる。
Since the liquid material of the
これにより、各超音波素子から発信された超音波9が音響整合層を通過する距離は同じとなる。そして、各超音波素子3aから発信される超音波9の位相を精度良く制御することができる。複数の超音波素子3aから進行する超音波9の位相を精度良く制御することにより、超音波9が集中する深さを精度良く制御することができる。従って、超音波9の反射波から超音波9が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる。
Thereby, the distance that the ultrasonic wave 9 transmitted from each ultrasonic element passes through the acoustic matching layer is the same. And the phase of the ultrasonic wave 9 transmitted from each
そして、基板3の厚み方向からみた平面視で側壁2aは基板3と重ならない場所に設置されている。従って、基板3上に側壁2aの機能を有する部材を配置する必要がない。従って、基板3において超音波素子3aを配置する場所の面積比を広くすることができる。
The
図6は側壁及び音響整合層の構造を示す模式平面図であり、図1の超音波デバイス1から音響レンズ6を除いた図である。図7は収容部の構造を示す側面図であり、図6の収容部2を+X方向側から見た図である。図8は側壁の構造を示す要部模式平面図であり、図6の側壁2aを+Z方向側から見た図である。
FIG. 6 is a schematic plan view showing the structure of the side wall and the acoustic matching layer, and is a view in which the
図6〜図8に示すように、側壁2aには溝部14が設置され溝部14には音響整合層5の一部が突出する。そして、基板3の厚さ方向からの平面視において、側壁2aが基板3と重ならない構造になっている。音響整合層5を形成する工程では、音響整合層5の液状材料を基板3上に塗布する。そして、側壁2a上に板状部材を載せて音響整合層5の液状材料を基板3と板状部材とで挟む。このとき、音響整合層5の液状材料が側壁2aを超えて流出する。このとき、側壁2aと板状部材との間に音響整合層5の液状材料が入り込むと音響整合層5の厚みが厚くなる。側壁には溝部14が設置され、音響整合層5の液状材料が溝部14から流出する。この為、側壁2aと板状部材との間に音響整合層5の液状材料が入り込むことが抑制される。その結果、音響整合層5の厚みを精度良く形成することができる。
As shown in FIGS. 6-8, the
+Y方向側及び−Y方向側ではフラットケーブル4と板状部材との間に隙間がある。音響整合層5の液状材料はこの隙間に入るので、音響整合層5の材料が多いときにも音響整合層5の厚みを第2長さ13にすることができる。また、音響整合層5はフラットケーブル4と基板3との接続部を覆うことができる。
There is a gap between the
次に上述した超音波デバイス1の製造方法について図9〜図16にて説明する。図9は、超音波デバイスの製造方法のフローチャートであり、図10〜図16は超音波デバイスの製造方法を説明するための模式図である。図9のフローチャートにおいて、ステップS1は基板設置工程に相当し、収容部2上に基板3を設置する工程である。次にステップS2に移行する。ステップS2は音響整合層材料設置工程である。この工程は、収容部2内の基板3を覆って音響整合層5の液状材料を設置する工程である。次にステップS3に移行する。
Next, a method for manufacturing the above-described
ステップS3は音響整合層材料押圧工程である。この工程は、収容部2内に設置された音響整合層5の液状材料を押圧して厚みを均一にする工程である。次にステップS4に移行する。ステップS4は音響整合層形成工程である。この工程は、音響整合層5の液状材料を固化する工程である。次にステップS5に移行する。ステップS5は音響レンズ設置工程である。この工程は、音響整合層5に重ねて音響レンズ6を設置する工程である。以上の工程により超音波デバイス1が完成する。
Step S3 is an acoustic matching layer material pressing step. This step is a step of pressing the liquid material of the
次に、図10〜図16を用いて、図9に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。図10及び図11はステップS1の基板設置工程に対応する図である。図10に示すように、収容部2を用意する。収容部2の両端には側壁2a及び凸部2bが設置されている。側壁2a及び凸部2bはプレス装置を用いて鍛造法で形成しても良く、切削法または研削法にて形成しても良い。そして、収容部2の側壁2a間の底部2cに第3接着膜11の液状材料を塗布する。
Next, the manufacturing method will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 16 in association with the steps shown in FIG. 10 and 11 are diagrams corresponding to the substrate installation step of step S1. As shown in FIG. 10, the
図11に示すように、第3接着膜11の液状材料に重ねて基板3を設置する。次に、収容部2を加熱乾燥して第3接着膜11の液状材料を固化し、基板3を収容部2に接着固定する。基板3には予め圧電素子7及び凹部3b等が設置されている。圧電素子7の設置方法は公知であり、説明を省略する。側壁2a及び凸部2bを有する収容部2の中に複数の超音波素子3aを有する基板3を設置する。側壁2a及び凸部2bを案内にして基板3を設置するので、収容部2は基板3を設置し易い構造になっている。
As shown in FIG. 11, the
図12はステップS2の音響整合層材料設置工程に対応する図である。図12に示すように、ステップS2において、操作者が音響整合層5の液状材料である整合層材料15を塗布する。整合層材料15は収容部2の側壁2a間の底部2c及び基板3上に塗布される。整合層材料15の塗布方法は特に限定されず各種の印刷方法を用いることができる。本実施形態では、例えば、オフセット印刷法を用いた。
FIG. 12 is a diagram corresponding to the acoustic matching layer material installation step in step S2. As shown in FIG. 12, in step S <b> 2, the operator applies a
図13はステップS3の音響整合層材料押圧工程に対応する図である。図13に示すように、ステップS3において、収容部2に重ねて板状部材16を設置する。板状部材16において収容部2を向く面を第1面16aとする。第1面16aは平面度が高い平坦な面であり鏡面になっている。側壁2a上に板状部材16の第1面16aを載せて整合層材料15を押圧する。
FIG. 13 is a diagram corresponding to the acoustic matching layer material pressing step in step S3. As shown in FIG. 13, in step S <b> 3, the plate-
側壁2aは基板3の対向する2つの辺に沿って設置されている。このとき、側壁2aは2つ設置される。基板3の対向する2つの辺は離れているので、2つの側壁2aは離れて設置される。側壁2a上に板状部材16を設置するとき、側壁2aが離れている程板状部材16を安定して設置することができる。従って、音響整合層5を製造し易くすることができる。
The
収容部2には側壁2aと接続して凸部2bが設置されている。凸部2bは側壁2aが延びる方向と直交する方向に延び、基板3の辺に沿って設置されている。側壁2aに加えて凸部2bが板状部材16を支持することができるため、板状部材16を安定して設置することができる。従って、音響整合層5を製造し易くすることができる。
The
側壁2aには溝部14が設置され溝部14には音響整合層5の一部が突出する。側壁2a上に板状部材16を載せて整合層材料15を基板3と板状部材16とで挟む。このとき、整合層材料15が側壁2aを超えて流出する。このとき、側壁2aと板状部材16との間に整合層材料15が入り込むと音響整合層5の厚みが厚くなる。側壁2aには溝部14が設置され、整合層材料15が溝部14から流出する。従って、側壁2aと板状部材16との間に整合層材料15が入り込むことが抑制される。その結果、音響整合層5の厚みを精度良く形成することができる。
A
板状部材16が重ねられた収容部2を固定治具17に設置する。固定治具17は断面形状が長方形の筒であり、内部が空洞17aになっている。この空洞17aに板状部材16が重ねられた収容部2を挿入する。収容部2の外壁が固定治具17の内壁と接するように収容部2を配置する。固定治具17には側壁2aと対向する場所に複数のネジ部17bが設置されている。操作者はネジ部17bを回転して固定治具17の内部に向けてネジ部17bを進行させる。ネジ部17bが板状部材16に接した後もさらにネジ部17bを回転して板状部材16に荷重を加える。これにより、板状部材16は側壁2aに押圧される。そして、板状部材16は側壁2aに押圧された状態を維持する。
The
図14及び図15はステップS4の音響整合層形成工程に対応する図である。図14に示すように、ステップS4において、収容部2及び板状部材16等が設置された固定治具17をトレイ18に載せて乾燥装置21の内部に配置する。乾燥装置21は乾燥室22を備えている。乾燥室22は載置台23を備え、固定治具17を載せたトレイ18がこの載置台23に設置される。乾燥室22は図中上側の供給管24及び供給バルブ25を介して乾燥気体供給部26と接続されている。さらに、乾燥室22は図中下側の排気管27及び排気バルブ28を介して排気部29と接続されている。
14 and 15 are diagrams corresponding to the acoustic matching layer forming step of step S4. As shown in FIG. 14, in step S <b> 4, the fixing
そして、乾燥気体供給部26は乾燥気体30を加熱した熱風を供給する。乾燥気体供給部26は温度調整機能を備え、乾燥室22内の温度が所定の温度となるように乾燥気体30の温度を制御する。乾燥気体供給部26から供給される乾燥気体30は供給バルブ25及び供給管24を介して乾燥室22に供給される。次に、乾燥気体30は固定治具17に沿って流動する。このとき、乾燥気体30は固定治具17を加熱し、整合層材料15に含まれる溶媒及び分散媒を蒸発させて除去することにより、乾燥装置21は整合層材料15を乾燥させる。そして、乾燥装置21は整合層材料15を加熱乾燥して固化し音響整合層5を形成する。次に、溶媒及び分散媒を含んだ乾燥気体30は排気管27及び排気バルブ28を通過して、排気部29により図示しない排気処理装置に排気される。
The dry
整合層材料15を所定の時間加熱乾燥した後で、操作者は固定治具17を乾燥装置21から取り出す。そして、固定治具17を所定の時間放置して徐冷する。次に、操作者はネジ部17bを緩めて、固定治具17から板状部材16が設置された収容部2を取り出す。続いて、操作者は側壁2a上から板状部材16を除去する。その結果、図15に示すように、固化された音響整合層5が基板3上に設置される。
After the
側壁2aの表面と音響整合層5の表面とは同じ面となっている。従って、第1長さ12と第2長さ13とは同じ長さになる。板状部材16の表面は平坦な鏡面であり、音響整合層5の表面には板状部材16の表面が転写されるので、音響整合層5の表面は平坦な鏡面になっている。つまり、音響整合層5の表面は凹凸が小さい面になっている。
The surface of the
図16はステップS5の音響レンズ設置工程に対応する図である。図16に示すように、ステップS5において、音響整合層5上に音響レンズ6を接着する。まず、音響整合層5及び側壁2a上に第1接着膜10の液状材料である第1接着材料を塗布する。第1接着材料の塗布方法は特に限定されず各種の印刷方法を用いることができる。本実施形態では、例えば、オフセット印刷法を用いた。
FIG. 16 is a diagram corresponding to the acoustic lens installation step of step S5. As shown in FIG. 16, in step S <b> 5, the
次に、音響整合層5及び側壁2aに重ねて音響レンズ6を設置する。次に、音響レンズ6が設置された収容部2を加熱乾燥して音響整合層5及び側壁2aに重ねて音響レンズ6を接着する。以上の工程により超音波デバイス1が完成する。
Next, the
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、超音波デバイス1は基板3、収容部2及び音響整合層5を備えている。基板3には超音波素子3aが設置されている。収容部2は基板3を収容し、基板3の辺の少なくとも一部に沿う側壁2aを有している。音響整合層5は基板3上に設けられている。そして、側壁2aが基板3から突出する高さである第1長さ12は音響整合層5の厚みである第2長さ13と同じになっている。基板の厚さ方向からの平面視において、側壁が基板と重ならない。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to the present embodiment, the
音響整合層5は液状の整合層材料15を基板3上に塗布し固化して形成される。このとき、側壁2a上に板状部材16を載せて整合層材料15を基板3と板状部材とで挟む。そして、整合層材料15を固化することにより音響整合層5が形成される。これにより、音響整合層5の厚みは側壁2aが基板3から突出する高さと同じになる。そして、基板3の厚さ方向からの平面視において、側壁2aは基板3と重ならない。
The
液状の整合層材料15を基板3と板状部材16とで挟む為、音響整合層5の厚みである第2長さ13を基板3から板状部材16までの距離である第1長さ12にすることができる。そして、第1長さ12は側壁2aが収容部2の底部から突出する高さから基板3及び第3接着膜11の厚みを引き算した距離になっている。側壁2aが底部2cから突出する高さ、第3接着膜11の厚み及び基板3の厚みは精度良く調整可能であるので音響整合層5の厚みを精度良く調整することができる。第3接着膜11の厚みは基板3の厚みに比べて薄いので影響が小さい。また、基板3と側壁2a上に載せた板状部材16とを平行に設置することにより音響整合層5の厚みを均一にすることができる。さらに、板状部材16の剛性を高くすることにより整合層材料15が固化するときに音響整合層5の厚みが変化することを抑制することができる。
Since the liquid
これにより、各超音波素子3aから発信された超音波9が音響整合層5を通過する距離は同じとなる。そして、各超音波素子3aから発信される超音波9の位相を精度良く制御することができる。複数の超音波素子3aから進行する超音波9の位相を精度良く制御することにより、超音波9が集中する深さを精度良く制御することができる。従って、超音波9の反射波から超音波9が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる。
Thereby, the distance that the ultrasonic wave 9 transmitted from each
そして、基板3の厚み方向からみた平面視で側壁2aは基板と重ならない場所に設置されている。従って、基板3上に側壁2aの機能を有する部材を配置する必要がない。従って、基板3において超音波素子3aを配置する場所の面積比を広くすることができる。
And the
(2)本実施形態によれば、音響整合層5上には第1接着膜10を介して音響レンズ6が設置されている。音響レンズ6は超音波9を所定の深さに集中させることができる。音響整合層5の音響レンズ6と接着する領域面が、側壁2aの上端面に沿って均一になっている。そして、音響整合層5と音響レンズ6との間には第1接着膜10が配置されている。第1接着膜10は音響整合層5と音響レンズ6とを接着する接着剤が固化した膜である。第1接着膜10により音響整合層5と音響レンズ6との間に空気が介在することを抑制することができる。その結果、音響整合層5と音響レンズ6との間で超音波9が反射することを抑制することができる。
(2) According to this embodiment, the
(3)本実施形態によれば、側壁2aは基板3の対向する2つの辺に沿って設置されている。このとき、側壁2aは2つ設置される。基板3の対向する2つの辺は離れているので、2つの側壁2aは離れて設置される。側壁2a上に板状部材16を設置するとき、側壁2aが離れている程板状部材16を安定して設置することができる。従って、音響整合層5を製造し易くすることができる。
(3) According to the present embodiment, the
(4)本実施形態によれば、収容部2には側壁2aと接続して凸部2bが設置されている。凸部2bは側壁2aが延びる方向と直交する方向に延び、基板3の辺に沿って設置されている。側壁2aに加えて凸部2bが板状部材16を支持することができるため、板状部材16を安定して設置することができる。従って、音響整合層5を製造し易くすることができる。
(4) According to this embodiment, the
(5)本実施形態によれば、側壁2aには溝部14が設置され溝部14には音響整合層5の一部が突出する。ステップS2の音響整合層材料設置工程では、整合層材料15を基板3上に塗布する。そして、側壁2a上に板状部材16を載せて整合層材料15を基板3と板状部材16とで挟む。このとき、整合層材料15が側壁2aを超えて流出する。このとき、側壁2aと板状部材16との間に整合層材料15が入り込むと音響整合層5の厚みが厚くなる。側壁2aには溝部14が設置され、整合層材料15が溝部14から流出する。従って、側壁2aと板状部材16との間に整合層材料15が入り込むことが抑制される。その結果、音響整合層5の厚みを精度良く形成することができる。
(5) According to this embodiment, the
(6)本実施形態の製造方法によれば、収容部2は側壁2aを有し、収容部2の中に基板3が設置される。基板3には複数の超音波素子3aが設置されている。次に、整合層材料15が基板上に塗布される。そして、操作者は側壁2a上に板状部材16を載せて整合層材料15を押圧する。次に、操作者は整合層材料15を固化して音響整合層5を形成する。次に、操作者は側壁2a上から板状部材16が除去する。続いて、音響整合層5上に音響レンズ6が接着される。
(6) According to the manufacturing method of the present embodiment, the
整合層材料15を固化するとき、側壁2a上に板状部材16を載せて整合層材料15を基板3と板状部材16とで挟み押圧する。このとき、整合層材料15の一部は側壁2aから流出し、基板3と板状部材16との間の空間は整合層材料15で満たされる。次に、整合層材料15を固化することにより、音響整合層5の厚みを基板3から板状部材16までの距離にすることができる。そして、基板3から板状部材16までの距離である第1長さ12は側壁2aが収容部2の底部2cから突出する高さから基板3の厚みを引き算した距離になっている。側壁2aが収容部2の底部2cから突出する高さ及び基板3の厚みは精度良く調整可能であるので音響整合層5の厚みを精度良く調整することができる。また、基板3と側壁2a上に載せた板状部材16とを平行に設置することにより音響整合層5の厚みを均一にすることができる。さらに、板状部材16の剛性を高くすることにより整合層材料15が固化するときに音響整合層の厚みが変化することを抑制することができる。
When the
これにより、各超音波素子3aから発信された超音波9が音響整合層5を通過する距離は同じとなる。そして、各超音波素子3aから発信される超音波9の位相を精度良く制御することができる。複数の超音波素子3aから進行する超音波9の位相を精度良く制御することにより、超音波9が集中する深さを精度良く制御することができる。従って、超音波9の反射波を用いて演算する超音波画像の深さ方向の分解能の精度を向上させることができる。
Thereby, the distance that the ultrasonic wave 9 transmitted from each
そして、基板3の厚み方向からみた平面視で側壁2aは基板と重ならない場所に設置されている。従って、基板3上に側壁2aの機能を有する部材を配置する必要がない。従って、基板3において超音波素子3aを配置する場所の面積比を広くすることができる。
And the
(第2の実施形態)
次に、超音波デバイスの一実施形態について図17〜図20を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、音響整合層5の形態が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an embodiment of an ultrasonic device will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first embodiment in that the
図17は側壁及び音響整合層の構造を示す模式平面図であり、超音波デバイス33から音響レンズ6を除いた図である。図18は側壁及び音響整合層の構造を示す要部模式側断面図である。すなわち、本実施形態では、図17及び図18に示すように基板3上には第2接着膜34を介して音響整合シート35が設置されている。換言すれば、基板3と音響整合シート35との間には第2接着膜34が配置されている。音響整合シート35はシート状の膜であり、第2接着膜34は音響整合シート35を基板3に接着している。第2接着膜34は基板3と音響整合シート35とを接着する接着剤が固化した膜である。第2接着膜により音響整合シート35と基板3との間に空気が介在することを抑制することができる。その結果、基板3と音響整合シート35との間で空気により超音波が反射することを抑制することができる。
FIG. 17 is a schematic plan view showing the structure of the side wall and the acoustic matching layer, and is a view in which the
そして、音響整合シート35と第2接着膜34とで音響整合層36が構成されている。音響整合層36の厚みを第2長さ37とするとき、第2長さ37は第1長さ12と同じ長さになっている。音響整合シート35及び第2接着膜34の厚みは特に限定されないが、本実施形態では、例えば、音響整合シート35が100μmであり、第2接着膜34の厚みが25μmになっている。従って、音響整合層36は125μmになっている。
The
図17に示すように、基板3の平面視において音響整合シート35とフラットケーブル4とが重ならないように、音響整合シート35及びフラットケーブル4が配置されている。基板3の平面視において音響整合シート35とフラットケーブル4とが重ならない配置になっている。この音響整合層36は音響整合シート35及び第2接着膜34で構成されている。フラットケーブル4と音響整合シート35とが重ならないので音響整合シート35がフラットケーブル4に押圧されて変形することを抑制できる。その結果、音響整合層36の厚みを精度良く形成することができる。
As shown in FIG. 17, the
音響整合層36の+X方向側の端及び−X方向側の端は側壁2a及び凸部2bと接して設置されている。そして、接している部分は同じ形状になっている。従って、音響整合シート35を設置する工程では側壁2a及び凸部2bが音響整合シート35を配置する案内になる。そして、操作者は側壁2a及び凸部2bを案内にして音響整合シート35を設置することにより、位置精度良く音響整合層36を配置することができる。
The end on the + X direction side and the end on the −X direction side of the
次に、図19及び図20を用いて、図9に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。図19及び図20は超音波デバイスの製造方法を説明するための模式図である。ステップS1の基板設置工程は実施形態1と同じであり説明を省略する。図19はステップS2の音響整合層材料設置工程に対応する図である。図19に示すように、ステップS2において、基板3上に第2接着膜34の液状材料である第2接着液38を塗布する。第2接着液38を塗布する厚みは第2接着膜34の厚みより厚くする。第2接着液38の塗布方法は特に限定されず各種の印刷方法を用いることができる。本実施形態では、例えば、オフセット印刷法を用いた。
Next, the manufacturing method will be described in detail with reference to FIGS. 19 and 20 in association with the steps shown in FIG. 19 and 20 are schematic diagrams for explaining a method of manufacturing an ultrasonic device. The substrate installation process in step S1 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. FIG. 19 is a diagram corresponding to the acoustic matching layer material installation step of step S2. As shown in FIG. 19, in step S <b> 2, a second
次に、第2接着液38に重ねて音響整合シート35を設置する。音響整合シート35は側壁2a及び凸部2bに倣って設置することにより位置精度良く設置することができる。
Next, the
図20はステップS3の音響整合層材料押圧工程に対応する図である。図20に示すように、ステップS3において、収容部2に重ねて板状部材16を設置する。板状部材16において収容部2を向く面を第1面16aとする。第1面16aは平面度が高い平坦な面であり鏡面になっている。側壁2a上に板状部材16の第1面16aを載せて音響整合シート35及び第2接着液38を押圧する。尚、第2接着液38が音響整合層36の液状材料となっている。
FIG. 20 is a diagram corresponding to the acoustic matching layer material pressing step in step S3. As shown in FIG. 20, in step S <b> 3, the plate-
第2接着液38は第2接着膜34より厚く塗布されている。そして、側壁2aには溝部14が設置されているので溝部14には第2接着液38の一部が流出する。また、第2接着液38の一部はフラットケーブル4が設置された場所に流出する。従って、側壁2aと板状部材16との間に第2接着液38が入り込むことが抑制される。その結果、厚みの精度が良い音響整合層36を形成することができる。
The second
板状部材16が重ねられた収容部2を固定治具17に設置する。操作者はネジ部17bを回転して固定治具17の内部に向けてネジ部17bを進行させる。これにより、板状部材16は側壁2aに押圧される。そして、板状部材16は側壁2aに押圧された状態を維持する。板状部材16の剛性を高くすることにより第2接着液38が固化するときに第2接着膜34の厚みが変化することを抑制することができる。
The
ステップS4の音響整合層形成工程及びステップS5の音響レンズ設置工程は第1の実施形態と同じであり説明を省略する。そして、超音波デバイス33が完成する。
The acoustic matching layer forming process in step S4 and the acoustic lens installing process in step S5 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Then, the
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、基板3にはフラットケーブル4が設置されている。基板3には超音波素子3aが設置されており、フラットケーブル4を介して超音波素子3aを駆動する信号が伝送される。収容部2の内部に基板3及び音響整合シート35を重ねてする。基板3の平面視において音響整合シート35とフラットケーブル4とが重ならない配置になっている。このとき、フラットケーブル4と音響整合シート35とが重ならないので音響整合シート35がフラットケーブル4に押圧されて変形することを抑制できる。その結果、厚みの精度が良い音響整合層36を形成することができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the
(2)本実施形態によれば、基板3と音響整合シート35との間には第2接着膜34が配置されている。第2接着膜34は基板3と音響整合シート35とを接着する第2接着液38が固化した膜である。第2接着膜34により基板3と音響整合シート35との間に空気が介在することを抑制することができる。その結果、基板3と音響整合シート35との間で空気により超音波9が反射することを抑制することができる。
(2) According to this embodiment, the second
(第3の実施形態)
次に、超音波デバイスが搭載された超音波プローブを備えた超音波装置の一実施形態について図21の超音波装置の構成を示す概略斜視図を用いて説明する。本実施形態における超音波プローブ及び超音波装置に搭載された超音波デバイスは第1の実施形態〜第2の実施形態に記載の超音波デバイスである。尚、第1の実施形態〜第2の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, an embodiment of an ultrasonic apparatus including an ultrasonic probe on which an ultrasonic device is mounted will be described with reference to a schematic perspective view illustrating a configuration of the ultrasonic apparatus in FIG. The ultrasonic device mounted on the ultrasonic probe and the ultrasonic apparatus in the present embodiment is the ultrasonic device described in the first to second embodiments. In addition, description is abbreviate | omitted about the same point as 1st Embodiment-2nd Embodiment.
図21は超音波装置の構成を示す概略斜視図である。図21に示すように、超音波装置41は超音波プローブ42を備えている。超音波プローブ42は一方向に長い略直方体の形状をしており、操作者が握り易い形状になっている。超音波プローブ42の長手方向をZ方向とする。超音波プローブ42の−Z方向の面は略平坦な面であり、平面形状が長方形になっている。平面形状の直交する2辺が延びる方向をX方向及びY方向とする。
FIG. 21 is a schematic perspective view showing the configuration of the ultrasonic apparatus. As shown in FIG. 21, the
超音波プローブ42の−Z方向側には超音波デバイス43が設置されている。超音波デバイス43は超音波を受信し電気信号を出力する。この超音波デバイス43には上記に記載の超音波デバイス1または超音波デバイス33のいずれかが用いられている。
An
超音波プローブ42の−Z方向側の面では筐体から超音波デバイス43が露出している。超音波プローブ42の内部には超音波デバイス43を制御する制御部44が設置され、超音波デバイス43と制御部44とがケーブル45により接続されている。制御部44にはCPU(中央演算装置)及び記憶装置を備えている。記憶装置には超音波デバイス43を駆動する駆動波形のデータや超音波デバイス43を駆動する手順を示すプログラムが記憶されている。そして、CPUはプログラムに沿って超音波デバイス43に駆動波形を出力して超音波デバイス43を駆動する。制御部44は超音波プローブ42に設置されても良く、超音波プローブ42とは別の装置に設置されても良い。
On the surface on the −Z direction side of the
超音波プローブ42はケーブル46を介して制御装置47と接続されている。制御装置47は超音波プローブ42が出力するデータ信号を入力し、データ信号を解析して表示する装置である。制御装置47もCPU及び記憶装置を備えている。そして、CPUはプログラムに沿って各種の演算や制御を行う。制御装置47には入力部48及び表示部49が設置されている。入力部48はキーボードやマウスパッド、専用スイッチ、トラックボール等のポインター等の装置であり、操作者が制御装置47に指示する内容を入力するための装置である。表示部49はデータ信号を画像にして表示可能であれば良く特に限定されず、液晶表示装置やOLED(Organic light−emitting diodes)表示装置を用いることができる。本実施形態では、例えば、表示部49にOLEDを用いている。
The
超音波プローブ42は被検体50の表面に押圧して用いられる。超音波プローブ42は超音波デバイス43から被検体50に向けて超音波を発信する。そして、超音波デバイス43は被検体50に超音波を発信して被検体50の内部で反射した反射波を受信する。超音波デバイス43は超音波を検出し電気信号を出力する。反射波は反射して戻る時間が反射した面により異なるので、反射波が戻る時間を解析することにより被検体50の内部の構造を非破壊検査することができる。超音波デバイス43が受信した反射波の信号は制御部44に出力される。制御部44はA/D変換(Analog−to−digital)をする変換部44aを備え、変換部44aは超音波デバイス43が出力する電気信号をデジタル形式のデータ信号に変換する。そして、デジタル形式のデータ信号に変換されたデータ信号はケーブル46を介して制御部44から制御装置47に送信される。制御装置47は反射波のデータ信号を受信して解析する。そして、制御装置47は反射波のデータ信号を被検体50の内部構造示す画像に変換して表示部49に表示する。
The
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、超音波プローブ42は超音波を受信し電気信号を出力する超音波デバイス43を備えている。そして、超音波デバイス43は上記に記載の超音波デバイス1または超音波デバイス33のいずれかである。上記に記載の超音波デバイス1または超音波デバイス33は超音波9の反射波から超音波9が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる。従って、超音波プローブ42は超音波9の反射波から超音波9が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる超音波デバイス43を備えた装置とすることができる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the
(2)本実施形態によれば、超音波装置41は超音波デバイス43、変換部44a及び表示部49を備えている。超音波デバイス43が超音波9を検出して電気信号を出力する。変換部44aが電気信号をデータ信号に変換する。そして、表示部49がデータ信号を表示する。そして、超音波デバイス43には上記の超音波デバイス1または超音波デバイス33のいずれかが用いられている。上記の超音波デバイス1または超音波デバイス33は超音波9の反射波から超音波9が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる。従って、超音波装置41は超音波9の反射波から超音波9が反射した場所の深さ方向の位置を精度良く特定することができる超音波デバイス43を備えた装置とすることができる。
(2) According to the present embodiment, the
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。 Note that the present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be added by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. A modification will be described below.
(変形例1)
前記第1の実施形態では、音響レンズ6が音響整合層5及び側壁2a上に渡って設置された。音響レンズ6は側壁2aと接続せずに音響整合層5上にのみ設置されても良い。このときにも、音響整合層5は厚みが均一に形成されているので超音波の位相を精度良く制御することができる。
(Modification 1)
In the first embodiment, the
1,33,43…超音波デバイス、2…収容部、2a…側壁、2b…凸部、3…基板、3a…超音波素子、4…ケーブルとしてのフラットケーブル、5,36…音響整合層、6…音響レンズ、10…第1接着膜、14…溝部、15…液状材料としての整合層材料、16…板状部材、34…第2接着膜、44a…変換部、49…表示部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基板を収容し、前記基板の辺の少なくとも一部に沿う側壁を有する収容部と、
前記基板から前記側壁の高さまでの厚さに設けられた音響整合層と、を備え、
前記側壁が、前記基板の厚さ方向からの平面視において、前記基板と重ならないことを特徴とする超音波デバイス。 A substrate having a plurality of ultrasonic elements;
An accommodating portion that accommodates the substrate and has a sidewall along at least a portion of a side of the substrate;
An acoustic matching layer provided at a thickness from the substrate to the height of the side wall,
The ultrasonic device according to claim 1, wherein the side wall does not overlap the substrate in a plan view from the thickness direction of the substrate.
前記音響整合層上には第1接着膜を介して設けられた音響レンズを備え、
前記音響整合層の前記音響レンズと接着する領域面が、前記側壁の上端面に沿って均一であることを特徴とする超音波デバイス。 The ultrasonic device according to claim 1,
An acoustic lens provided on the acoustic matching layer via a first adhesive film,
The ultrasonic device according to claim 1, wherein a region surface of the acoustic matching layer that adheres to the acoustic lens is uniform along an upper end surface of the side wall.
前記側壁は前記基板の対向する2つの辺に沿って設置されていることを特徴とする超音波デバイス。 The ultrasonic device according to claim 2,
The ultrasonic device according to claim 1, wherein the side wall is disposed along two opposing sides of the substrate.
前記側壁と接続し前記側壁が延びる方向と交差する方向に延びる前記基板の辺に沿って設置された凸部を備えることを特徴とする超音波デバイス。 The ultrasonic device according to claim 3,
An ultrasonic device comprising a convex portion connected along the side of the substrate connected to the side wall and extending in a direction intersecting with a direction in which the side wall extends.
前記側壁には溝部が設置され前記溝部には前記音響整合層の一部が突出することを特徴とする超音波デバイス。 The ultrasonic device according to any one of claims 1 to 4,
The ultrasonic device according to claim 1, wherein a groove is provided on the side wall, and a part of the acoustic matching layer protrudes from the groove.
前記基板にはケーブルが設置され、
前記音響整合層は音響整合シートを含み
前記基板の平面視において前記音響整合シートと前記ケーブルとが重ならないことを特徴とする超音波デバイス。 The ultrasonic device according to any one of claims 1 to 4,
A cable is installed on the board,
The acoustic matching layer includes an acoustic matching sheet, wherein the acoustic matching sheet and the cable do not overlap in a plan view of the substrate.
前記基板と前記音響整合シートとの間には第2接着膜が配置されていることを特徴とする超音波デバイス。 The ultrasonic device according to claim 6, comprising:
An ultrasonic device, wherein a second adhesive film is disposed between the substrate and the acoustic matching sheet.
前記超音波デバイスが請求項1〜7のいずれか一項に記載の超音波デバイスであることを特徴とする超音波プローブ。 It has an ultrasonic device that receives ultrasonic waves and outputs electrical signals,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the ultrasonic device is the ultrasonic device according to claim 1.
前記超音波デバイスが出力する電気信号をデータ信号に変換する変換部と、
前記データ信号を表示する表示部と、を備え、
前記超音波デバイスが請求項1〜7のいずれか一項に記載の超音波デバイスであることを特徴とする超音波装置。 An ultrasonic device that receives ultrasonic waves and outputs electrical signals;
A conversion unit that converts an electrical signal output from the ultrasonic device into a data signal;
A display unit for displaying the data signal,
The ultrasonic device according to claim 1, wherein the ultrasonic device is the ultrasonic device according to claim 1.
音響整合層の液状材料を前記基板上に塗布し、
前記側壁上に板状部材を載せて前記音響整合層の液状材料を押圧し、
前記音響整合層の液状材料を固化して前記音響整合層を形成し、
前記側壁上から前記板状部材を除去し、
前記音響整合層上に音響レンズを接着することを特徴とする超音波デバイスの製造方法。 Installing a substrate having a plurality of ultrasonic elements in a housing part having a side wall;
Applying the liquid material of the acoustic matching layer on the substrate,
Placing a plate-like member on the side wall and pressing the liquid material of the acoustic matching layer,
Solidifying the liquid material of the acoustic matching layer to form the acoustic matching layer;
Removing the plate-like member from the side wall;
A method of manufacturing an ultrasonic device, wherein an acoustic lens is adhered on the acoustic matching layer.
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