JP4583970B2 - 超音波プローブ、信号線パターン形成バッキング材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波プローブ、信号線パターン形成バッキング材およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、音響特性を向上し、高密度化を容易にし、さらにコンベックス型を作成し易くした構造の超音波プローブ、その超音波プローブに用いる信号線パターン形成バッキング材およびその製造方法に関する。

振動素子を２次元配列した従来の超音波プローブでは、信号線パターンを貼り合わせた複数のバッキング材板を積層したバッキング材が用いられており（例えば特許文献１参照）、具体的には信号線パターンを形成したプリント基板を貼り合わせた複数のバッキング材板を積層したバッキング材が用いられている（例えば特許文献２参照）。

特開２００１−２９２４９６号公報（［００３３］） 特開２００１−３０９４９３号公報（［００５１］［００５２］、図５）

振動素子を２次元配列した従来の超音波プローブにおけるバッキング材では、バッキング材として好ましくない音響特性を持つプリント基板の影響が大きいため、音響特性が悪い問題点がある。また、プリント基板の厚さのために振動素子の配列ピッチを小さくする制限となり、高密度化し難い問題点がある。また、プリント基板のために曲げ難く、コンベックス型を作成し難くなる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、音響特性を向上し、高密度化を容易にし、さらにコンベックス型を作成し易くした構造の超音波プローブ、信号線パターン形成バッキング材およびその製造方法を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、第１方向および第２方向の２次元に配列された振動素子と、前記振動素子の超音波出力側と反対側に設置された信号線パターン形成バッキング材とを具備し、前記信号線パターン形成バッキング材は、複数のバッキング材板を前記第１方向に積層したものであり、前記各バッキング材板の片面には、前記第１方向および前記第２方向に交差する方向に延びる信号線パターンが形成されていることを特徴とする超音波プローブを提供する。
上記第１の観点による超音波プローブでは、バッキング材板の片面に信号線パターンを形成し、プリント基板を用いないので、バッキング材として好ましくない音響特性を持つプリント基板の影響がなくなり、音響特性を向上できる。また、プリント基板の厚さがなくなるため振動素子の配列ピッチを小さくでき、高密度化が容易になる。さらに、プリント基板がないために曲げ易く、コンベックス型を作成し易くなる。

第２の観点では、本発明は、上記第１の観点による超音波プローブにおいて、前記バッキング材板の厚さが、前記第１方向に前記振動素子を配列するピッチに等しいことを特徴とする超音波プローブを提供する。
上記第２の観点による超音波プローブでは、バッキング材板の厚さと振動素子の配列ピッチとを合わせているので、バッキング材板の片面に形成した信号線パターンと振動素子とを対応させて接続し易くなる。

第３の観点では、本発明は、上記第１または上記第２の観点による超音波プローブにおいて、前記信号線パターンは、前記第２方向に並べて複数形成されていることを特徴とする超音波プローブを提供する。
上記第３の観点による超音波プローブでは、１つのバッキング材板の片面に複数の信号線パターンを形成しているので、バッキング材板の数が少なくて済む。

第４の観点では、本発明は、上記第３の観点による超音波プローブにおいて、前記信号線パターンのピッチが、前記第２方向に前記振動素子を配列するピッチに等しいことを特徴とする超音波プローブを提供する。
上記第４の観点による超音波プローブでは、バッキング材板の片面に形成した信号線パターンのピッチと振動素子の配列ピッチとを合わせているので、信号線パターンと振動素子とを対応させて接続し易くなる。

第５の観点では、本発明は、導体パターンを形成した転写母材からバッキング材板に前記導体パターンを転写して前記バッキング材板に信号線パターンを形成し、前記信号線パターンを形成した複数の前記バッキング材板を積層して信号線パターン形成バッキング材を作成し、第１方向および第２方向の２次元に配列された振動素子の超音波出力側と反対側に前記信号線パターン形成バッキング材を設置することを特徴とする超音波プローブの製造方法を提供する。
上記第５の観点による超音波プローブの製造方法では、転写技術を用いて信号線パターンをバッキング材板に転写するので、バッキング材板に高密度の信号線パターンを好適に形成できる。また、薄いバッキング材板にも信号線パターンを形成できるので、それらを積層することにより、積層方向の信号線パターンも高密度化することが出来る。

第６の観点では、本発明は、上記第５の観点による超音波プローブの製造方法において、前記信号線パターンの形成に、エレクトロファインフォーミング技術を用いることを特徴とする超音波プローブの製造方法を提供する。
上記第６の観点による超音波プローブの製造方法では、信号線パターンの形成に、いわゆるエレクトロファインフォーミング技術を用いるので、熱に弱いバッキング材板に高密度の信号線パターンを好適に形成できる。

第７の観点では、本発明は、片面に信号線パターンが形成されている複数のバッキング材板を積層したことを特徴とする信号線パターン形成バッキング材を提供する。
上記第７の観点による信号線パターン形成バッキング材では、バッキング材板の片面に信号線パターンを形成し、プリント基板を用いないので、バッキング材として好ましくない音響特性を持つプリント基板の影響がなくなり、超音波プローブの音響特性を向上できる。また、プリント基板の厚さがなくなるため超音波プローブの振動素子の配列ピッチを小さくでき、高密度化が容易になる。さらに、プリント基板がないために曲げ易く、コンベックス型の超音波プローブを作成し易くなる。

第８の観点では、本発明は、導体パターンを形成した転写母材からバッキング材板に前記導体パターンを転写して前記バッキング材板に信号線パターンを形成し、前記信号線パターンを形成した複数の前記バッキング材板を積層して信号線パターン形成バッキング材を製造することを特徴とする信号線パターン形成バッキング材の製造方法を提供する。
上記第８の観点による信号線パターン形成バッキング材の製造方法では、転写技術を用いて信号線パターンをバッキング材板に転写するので、バッキング材板に高密度の信号線パターンを好適に形成できる。また、薄いバッキング材板にも信号線パターンを形成できるので、それらを積層することにより、積層方向の信号線パターンも高密度化することが出来る。

第９の観点では、本発明は、上記第８の観点による信号線パターン形成バッキング材の製造方法において、前記信号線パターンの形成に、エレクトロファインフォーミング技術を用いることを特徴とする信号線パターン形成バッキング材の製造方法を提供する。
上記第９の観点による信号線パターン形成バッキング材の製造方法では、信号線パターンの形成に、いわゆるエレクトロファインフォーミング技術を用いるので、熱に弱いバッキング材板に高密度の信号線パターンを好適に形成できる。

第１０の観点では、本発明は、上記第８または上記第９の観点による信号線パターン形成バッキング材の製造方法において、前記信号線パターンを切り且つ前記積層した複数のバッキング材板に渡る切断面で前記積層した複数のバッキング材板を切り分けて複数の信号線パターン形成バッキング材を製造することを特徴とする信号線パターン形成バッキング材の製造方法を提供する。
上記第１０の観点による信号線パターン形成バッキング材の製造方法では、バッキング材板に信号線パターンを形成する工程が１回だけで複数の信号線パターン形成バッキング材を製造することができ、信号線パターン形成バッキング材を量産できる。

第１１の観点では、本発明は、上記第１０の観点による信号線パターン形成バッキング材の製造方法において、前記切り分けた信号線パターン形成バッキング材の端面に、各信号線パターンに接続する電極を形成することを特徴とする信号線パターン形成バッキング材の製造方法を提供する。
上記第１１の観点による信号線パターン形成バッキング材の製造方法では、振動素子の信号電極と信号線パターンとを電極を介して好適に接続することが出来る。

本発明の超音波プローブ、信号線パターン形成バッキング材およびその製造方法によれば、バッキング材として好ましくない音響特性を持つプリント基板の影響がなくなり、音響特性を向上できる。また、プリント基板の厚さがなくなるため振動素子の配列ピッチを小さくでき、高密度化が容易になる。さらに、プリント基板がないために曲げ易く、コンベックス型を作成し易くなる。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る２Ｄアレイプローブ１００を示す構成ブロック図である。
この２Ｄアレイプローブ１００は、ｘ方向およびｙ方向の２次元に配列された振動素子１と、振動素子１の超音波出力側に設置された音響整合層２と、振動素子１の超音波出力側と反対側に設置された信号線パターン形成バッキング材１０と、その信号線パターン形成バッキング材１０に形成された信号線パターン１２とコネクタ４とを接続するための配線パターン３ａを形成したフレキシブル基板３とを具備している。

図２は、信号線パターン形成バッキング材１０の製造手順を示すフロー図である。
ステップＳ１では、図３に示すように、転写母材Ｍに平行な複数の導体パターンＰを積層形成する。
なお、導体パターンＰの幅は例えば１０μｍである。導体パターンＰのピッチは例えば１００μｍである。導体パターンＰの材料は例えばＮｉ−ＡｕやＴｉである。

ステップＳ２では、図４および図５に示すように、導体パターンＰを積層形成した転写母材Ｍをバッキング材板Ｂに貼り付ける。次いで、図６に示すように、転写母材Ｍだけを剥がし、導体パターンＰをバッキング材板Ｂに転写する。これにより、バッキング材板Ｂの片面にｚ方向に延びる信号線パターン１２を形成する。
このような信号線パターン１２の形成にあっては、例えばエレクトロファインフォーミング技術を用いる。
なお、バッキング材板Ｂのｙ方向の長さは例えば１００００μｍ、ｘ方向の長さは例えば１００μｍ、ｚ方向の長さは例えば１０００μｍである。

ステップＳ３では、図７に示すように、信号線パターン１２を形成した所定枚数のバッキング材板Ｂを積層接着する。この積層接着は、あるバッキング材板Ｂの信号線パターン１２を形成していない面と、隣接するバッキング材板Ｂの信号線パターン１２を形成した面とを合わせるように且つ全ての信号線パターン１２が平行になるようにして行う。
なお、積層接着するバッキング材板Ｂの枚数は例えば１００枚である。接着剤は例えば３酸化タングステンを混入したエポキシ樹脂である。

ステップＳ４では、図８に破線で示す切り分け線Ｃを通る切断面で切り分ける。これにより、図９に示すように、所定の厚さｄを持つバッキング材１１が、一度に多数個得られる。
なお、バッキング材１１の厚さｄは例えば１０００μｍである。

ステップＳ５では、図１０に示すように、バッキング材１１のｚ方向の両端面にスパッタ等により導体面を形成し、次いでダイシング加工等により導体面に溝を入れて区画し、各信号線パターン１２に独立して対応する電極１３を形成する。これにより、信号線形成バッキング材１０が得られる。

他方、図１１に示すように、ｚ方向の両端面に導体面を形成した圧電材Ｒと、導電性を持つ音響整合材Ａとを接着する。
次いで、図１２に示すように、ダイシング加工等により圧電材Ｒにｘ方向およびｙ方向に溝を入れて区画し、チャネル毎に独立した振動素子１を形成する。溝の深さは、音響整合材Ａにやや切り込む程度とする。

次いで、図１３に示すように、ダイシング加工等により音響整合材Ａにｙ方向に溝を入れ、音響整合層２とする。このようにｙ方向に溝を入れることにより、ｙ方向の軸を中心として全体を曲げやすくなるので、コンベックス型とするのに好適となる。なお、ｘ方向に溝を入れてもよい。また、溝を入れなくてもよい。

図１０に示す信号線パターン形成バッキング材１０をフレキシブル基板３に固着し、信号線パターン形成バッキング材１０の上に図１３に示す振動素子１を固着すれば、図１に示す２Ｄアレイプローブ１００を製造できる。

実施例１の超音波プローブ１００によれば、信号線パターン形成バッキング材１０中にプリント基板を含まないので、バッキング材として好ましくない音響特性を持つプリント基板の影響がなくなり、音響特性を向上できる。また、信号線パターン形成バッキング材１０中にプリント基板を含まないため、振動素子１の配列ピッチを小さくでき、高密度化が容易になる。さらに、信号線パターン形成バッキング材１０中にプリント基板を含まないため曲げ易く、コンベックス型を作成し易くなる。

図１４に示すように、バッキング材１１のｚ方向の両端面に、スパッタ等の段階で各信号線パターン１２に独立して対応する電極１３を区画して形成してもよい。これにより、ダイシング加工等で溝を入れて区画する必要がなくなる。

バッキング材板Ｂのｙ方向の幅を大きくしておき、所定枚数のバッキング材板Ｂを積層した後、まずｙｚ面で切り分け、次いで実施例１と同様にｘｙ面で切り分けてもよい。これにより、量産性を向上できる。

本発明は、いわゆる１.５Ｄアレイプローブにも適用可能である。

本発明の超音波プローブ、信号線パターン形成バッキング材およびその製造方法は、いわゆる１.５Ｄアレイプローブや２Ｄアレイプローブとして及びその製造に利用することが出来る。

実施例１に係る２Ｄアレイプローブを示す斜視図である。 実施例１に係る信号線パターン形成バッキング材の製造手順を示すフロー図である。 転写母材を示す斜視図である。 転写母材とバッキング材板を示す斜視図である。 転写母材を貼り付けたバッキング材板を示す斜視図である。 転写母材を剥がしバッキング材板に信号線パターンを転写した状態を示す斜視図である。 信号線パターンを転写したバッキング材板を複数積層した状態を示す斜視図である。 切り分け線を示す斜視図である。 切り分けて得られたバッキング材を示す斜視図である。 電極を形成して得られた信号線パターン形成バッキング材を示す斜視図である。 圧電材と音響整合材とを貼り付けた状態を示す斜視図である。 圧電材に溝を入れて各振動素子を独立させた状態を示す斜視図である。 音響整合材に溝を入れて曲げやすくした状態を示す斜視図である。 実施例２に係る電極形成方法を示す斜視図である。

符号の説明

１ 振動素子
２ 音響整合層
３ フレキシブル基板
４ コネクタ
１０ 信号線パターン形成バッキング材
１１ バッキング材
１２ 信号線パターン
１３ 電極
Ａ 音響整合材
Ｂ バッキング材板
Ｃ 切り分け線
Ｍ 転写母材
Ｐ 導体パターン
１００ ２Ｄアレイプローブ

Claims (11)

1. 第１方向および第２方向の２次元に配列された振動素子と、前記振動素子の超音波出力側と反対側に設置された信号線パターン形成バッキング材とを具備し、前記信号線パターン形成バッキング材は、複数のバッキング材板を前記第１方向に積層したものであり、前記各バッキング材板の片面には、導体パターンを積層形成した転写母材から前記導体パターンが転写されることによって形成された信号線パターンが、前記第１方向および前記第２方向に交差する方向に延びることを特徴とする超音波プローブ。
2. 請求項１に記載の超音波プローブにおいて、前記バッキング材板の厚さが、前記第１方向に前記振動素子を配列するピッチに等しいことを特徴とする超音波プローブ。
3. 請求項１または請求項２に記載の超音波プローブにおいて、前記信号線パターンは、前記第２方向に並べて複数形成されていることを特徴とする超音波プローブ。
4. 請求項３に記載の超音波プローブにおいて、前記信号線パターンのピッチが、前記第２方向に前記振動素子を配列するピッチに等しいことを特徴とする超音波プローブ。
5. 導体パターンを積層形成した転写母材からバッキング材板に前記導体パターンを転写して前記バッキング材板に信号線パターンを形成し、前記信号線パターンを形成した複数の前記バッキング材板を積層して信号線パターン形成バッキング材を作成し、第１方向および第２方向の２次元に配列された振動素子の超音波出力側と反対側に前記信号線パターン形成バッキング材を設置することを特徴とする超音波プローブの製造方法。
6. 請求項５に記載の超音波プローブの製造方法において、前記信号線パターンの形成に、エレクトロファインフォーミング技術を用いることを特徴とする超音波プローブの製造方法。
7. 導体パターンを積層形成した転写母材から前記導体パターンが転写されることによって形成された信号線パターンが片面に形成されている複数のバッキング材板を積層したことを特徴とする信号線パターン形成バッキング材。
8. 導体パターンを積層形成した転写母材からバッキング材板に前記導体パターンを転写して前記バッキング材板に信号線パターンを形成し、前記信号線パターンを形成した複数の前記バッキング材板を積層して信号線パターン形成バッキング材を製造することを特徴とする信号線パターン形成バッキング材の製造方法。
9. 請求項８に記載の信号線パターン形成バッキング材の製造方法において、前記信号線パターンの形成に、エレクトロファインフォーミング技術を用いることを特徴とする信号線パターン形成バッキング材の製造方法。
10. 請求項８または請求項９に記載の信号線パターン形成バッキング材の製造方法において、前記信号線パターンを切り且つ前記積層した複数のバッキング材板に渡る切断面で前記積層した複数のバッキング材板を切り分けて複数の信号線パターン形成バッキング材を製造することを特徴とする信号線パターン形成バッキング材の製造方法。
11. 請求項１０に記載の信号線パターン形成バッキング材の製造方法において、前記切り分けた信号線パターン形成バッキング材の端面に、各信号線パターンに接続する電極を形成することを特徴とする信号線パターン形成バッキング材の製造方法。

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