JP4769127B2 - Ultrasonic probe and ultrasonic probe manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、超音波診断装置や超音波探傷装置等に使用される超音波プローブ、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic flaw detection apparatus, and the like, and a manufacturing method thereof.
超音波プローブは、対象物内部の画像化等を目的として、超音波を対象物に向けて照射し、その対象物における音響インピーダンスの異なる界面からの反射波を受信するための装置である。このような超音波プローブが採用される超音波画像装置として、例えば、人体内部を検査するための医用診断装置や金属溶接内部の探傷を目的とする検査装置等が存在する。 An ultrasonic probe is an apparatus for irradiating an ultrasonic wave toward an object and receiving reflected waves from interfaces having different acoustic impedances in the object for the purpose of imaging the inside of the object. As an ultrasonic imaging apparatus employing such an ultrasonic probe, for example, there are a medical diagnostic apparatus for inspecting the inside of a human body, an inspection apparatus for the purpose of flaw detection inside a metal weld, and the like.
この超音波プローブは圧電素子を主体として構成される。図9、図10は、典型的な超音波プローブ50の構成を説明するための図である。図9、図10において、超音波振動子51の超音波送受波面には、音響マッチング層52が形成されている。この音響マッチング層52の全体に亘って、音響レンズ58が形成されている。また、超音波振動子51を保持するため、その下面(超音波送受波面とは反対側の面)には、背面材55が形成されている。
This ultrasonic probe is mainly composed of a piezoelectric element. 9 and 10 are diagrams for explaining a configuration of a typical
GND用共有電極板56は、超音波振動子51の第1の電極53に接続されている。また、超音波送受信のための電気信号用のリード線は、超音波振動子51の第2の電極54から引き出され、フレキシブル印刷配線板57に接続され、図示していない信号ケーブルを経由し超音波診断装置のパルサ及びレシーバに接続される。
The GND shared
また、従来の超音波プローブは、次の各処理を施すことで完成する。すなわち、まず、フレキシブル印刷配線板57と圧電素子(すなわち、切り出し前の超音波振動子ブロック)とを接合後ダイシング前に、圧電素子からはみ出したフレキシブル印刷配線板を背面材側に約90°折り込み、ダイシングすることにより、圧電素子をCH毎に分割し各超音波振動素子51を生成する。ここで、生成する振動素子の縦横比を0.6以上とする場合には、1chをサブダイスすることにより、さらに良好な振動モードを得ることができる。また、コンベックス走査型の超音波プローブは、図示していないフレキシブルな背面材に一次固定した後、同様な振動素子51毎の分離をダイシングにより背面材まで行う。その後、フレキシブルな背面材を、R形状をもつ背面材55に接合することにより作成される。
A conventional ultrasonic probe is completed by performing the following processes. That is, first, after joining the flexible printed
ところで、従来の超音波プローブに使用されるフレキシブル印刷配線板57は、ダイシング前は、図11に示すように銅箔による共通電極571、個別電極570、補助電極部573を有している。当該フレキシブル印刷配線板57は、圧電素子の第2の電極54の一部(波線で示した面積)に、共有電極571の一部分を半田付けして接合され、確実に共通電極571が切断されるようにして、圧電素子とともに切断される。
By the way, the flexible printed
このような従来の手法により製造された超音波プローブは、耐久性、音響特性等において信頼性に欠ける場合がある。例えば、図11に示したように、フレキシブル印刷配線基板57と各超音波振動子との接合部は、共通電極571の幅のみとなっており、十分に信頼のおける接合領域を確保できていない。また、共通電極571を確実に切断する必要があるため、切断の深さは背面材まで切り込まなければならない。そのため、R形状の背面材に加えて一次固定のためのフレキシブル背面材をも必要とし、これらのR曲げに対する強い復元力によりスライス方向へのそりが生じてスライス音場がずれ、音響特性にばらつきが生じるという問題がある。
An ultrasonic probe manufactured by such a conventional method may lack reliability in terms of durability, acoustic characteristics, and the like. For example, as shown in FIG. 11, the joint between the flexible printed
また、従来の手法により製造される超音波プローブは、超音波振動子の切削加工性が低く、音響特性のばらつきの原因となっている。例えば、図11に示すように、超音波振動子への分離は、スキャン方向(エレベーション方向)に沿って圧電素子を共通電極571とともに切り出すことで実行される(図11の一点鎖線参照)。このとき、切断方向に対して切削負荷が不連続的に存在する対象を切断することになり、切削加工の性能は低下してしまう。特に、半田付けのための共通電極571は銅箔であるため切削負荷が大きく、切削加工の性能は大きく低下することになる。
In addition, an ultrasonic probe manufactured by a conventional method has a low machinability of an ultrasonic transducer, which causes variations in acoustic characteristics. For example, as shown in FIG. 11, the separation into the ultrasonic transducer is performed by cutting out the piezoelectric element together with the
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、音響的に安定した信頼性の高い超音波プローブ、及びその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an acoustically stable and highly reliable ultrasonic probe and a method for manufacturing the same.
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
請求項1に記載の発明は、第1の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第1の電極及び第2の電極を有する複数の超音波振動子と、ベース材と、当該ベース材の第1の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子の前記第2の電極に接続され、且つ当該各超音波振動子の前記第1の方向の幅よりも狭い幅を有する第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、前記ベース材の第2の面に設けられる裏打ち層と、前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、を特徴とする超音波プローブである。
請求項11に記載の発明は、第1の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第1の電極及び第2の電極を有する複数の超音波振動子と、ベース材と、当該ベース材の第1の面に設けられ、それぞれが前記超音波振動子のスキャン方向の全幅に亘って前記各第2の電極と接続される複数の第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、前記ベース材の第2の面に設けられる裏打ち層と、前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、を特徴とする超音波プローブである。
請求項12に記載の発明は、第1の方向に沿ってアレイ状に配列され、それぞれが第1の電極及び第2の電極を有する複数の超音波振動子と、ベース材と、当該ベース材の第1の面に設けられ、それぞれが前記各超音波振動子の前記第2の電極に接続される複数の第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、前記ベース材の第2の面に設けられる裏打ち層と、前記複数の超音波振動子上に形成され、当該各超音波振動子のスキャン方向の幅よりも広い幅を有する第1の音響整合層と、前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、を特徴とする超音波プローブである。
請求項14に記載の発明は、複数の超音波振動子が第1の方向に沿って所定の間隔で配列された超音波プローブの製造方法であって、第1の電極及び第2の電極を有する超音波振動子ブロックと、ベース材、及び当該ベース材の第1の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子ブロックの前記第2の電極に接続され、且つ前記各超音波振動子の前記第1の方向の幅よりも狭い幅を有する複数の第1の配線部を有するフレキシブル印刷配線基板と、を接合し、前記ベース材の第2の面に裏打ち層を形成し、隣り合う前記第1の配線部の間において、前記超音波振動子ブロックと、前記フレキシブル印刷配線基板とを切削し、前記複数の超音波振動子を切り出すと共に前記裏打ち層の中途まで至る溝を形成し、前記溝の形成された裏打ち層にR形状に形成された背面材を接合し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層を、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けること、を具備することを特徴とする超音波プローブ製造方法である。
請求項15に記載の発明は、複数の超音波振動子が第1の方向に沿って所定の間隔で配列された超音波プローブの製造方法であって、第1の電極及び第2の電極を有する超音波振動子ブロックと、ベース材、及び当該ベース材の第1の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子ブロックの前記第2の電極に接続され、且つ前記所定の間隔よりも広い間隔で前記第1の方向に沿って配列される複数の第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、を接合し、前記ベース材の第2の面に裏打ち層を形成し、隣り合う前記第1の配線部の間において、前記超音波振動子ブロックと前記フレキシブル印刷配線基板とを切削し、前記複数の超音波振動子を切り出すと共に前記裏打ち層の中途まで至る溝を形成し、前記溝の形成された裏打ち層にR形状に形成された背面材を接合し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層を、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けること、を具備することを特徴とする超音波プローブ製造方法である。
The invention according to
The invention according to
According to a twelfth aspect of the present invention, a plurality of ultrasonic transducers arranged in an array along the first direction, each having a first electrode and a second electrode, a base material, and the base material A flexible printed wiring board having a plurality of first wiring portions each connected to the second electrode of each of the ultrasonic transducers, and a second of the base material A backing layer provided on the surface, a first acoustic matching layer formed on the plurality of ultrasonic transducers and having a width wider than a width of each ultrasonic transducer in the scanning direction, and the ultrasonic vibration Dividing a child into the array, comprising a groove extending through the flexible printed wiring board to the middle of the backing layer, and a backing material formed in an R shape joined to the backing layer, A plurality of ultrasonic vibrators, the flexible printed wiring board The ultrasonic probe is characterized in that the plate and the backing layer are provided so as to protrude in the ultrasonic irradiation direction along the R shape of the back material.
The invention according to
The invention according to
以上本発明によれば、音響的に安定した信頼性の高い超音波プローブ、及びその製造方法を提供を実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an acoustically stable and highly reliable ultrasonic probe and a method for manufacturing the same.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
まず、本発明の実施形態に係る超音波プローブの構成を、図1を参照しながら説明する。 First, the configuration of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本実施形態に係る超音波プローブ10の外観を示した図である。図1に示すように、超音波プローブ10は、超音波振動子11、第1の音響整合層12、第2の音響整合層13、裏打ち層14、背面材15、GND用共通電極16、フレキシブル印刷配線基板17、音響レンズ18、側面樹脂層20を具備している。
FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of an ultrasonic probe 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the ultrasonic probe 10 includes an
超音波振動子11は、矩形状に整形された2成分系或いは3成分系の圧電セラミックス等に上側電極、下側電極(それぞれ図示せず。)が設けられたものであり、超音波照射方向に対して凸面を形成するように複数配列されている。この超音波振動子11は、パルサからの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する。
The
第1の音響整合層12、第2の音響整合層13は、超音波振動子11の超音波照射側に設けられている。第1の音響整合層12及び第2の音響整合層13における音速、厚み、音響インピーダンス等の物理的パラメータを調整することで、被検体と超音波振動子11との音響インピーダンスの整合を図ることができる。
The first
なお、本実施形態に係る超音波プローブ10は、第1の音響整合層12及び第2の音響整合層13を有する構成となっているが、第1の音響整合層12のみ有する構成であってもよい。また、第1の音響整合層12のスキャン方向幅は、超音波振動子11のスキャン方向幅より広く、第2の音響整合層13のスキャン方向幅は、第1の音響整合層12のスキャン方向幅より広い。これは、後述する超音波振動子のダイシング工程において、ブレード引き抜き時の負荷を軽減させるためである。
Note that the ultrasonic probe 10 according to the present embodiment has the first
裏打ち層14は、フレキシブル印刷配線基板17の下側(超音波が照射される側と反対側)に設けられている。この裏打ち層14は、後述する超音波振動子のダイシング工程において、当該ダイシングの深さを十分にするためのものであり、ブレードにより厚さ方向について途中まで切断される(すなわち、完全に切断されない)。また、フレキシブル印刷配線基板17及び超音波振動子11との音響整合性を適切にするために、ポリイミド等の樹脂を素材としている。
The
背面材15は、裏打ち層14の下側(超音波が照射される側と反対側)に設けられており、超音波振動子11を機械的に支持し、超音波パルスを短くするために超音波振動子11を制動する。この背面材15の厚さは、音響特性を良好に維持するため、使用する超音波の波長に対して十分な厚さ(すなわち、背面方向の超音波が十分に減衰される厚さ。)に設定される。また、同様に音響整合性の観点から、裏打ち層14の音響インピーダンスの±20%以内の音響インピーダンスを有するように、背面材15には無機物が混合されている。
The
GND用共通電極16は、超音波振動子11の上側(超音波照射側)電極(図示せず)の一端に設けられており、当該上側電極をアース接続するための電極である。この電極は、図1、2に示すように超音波振動子11端部から取りだされ、図4に示すように、途中からフレキシブル印刷配線基板17と接続され一体化される。
The GND
フレキシブル印刷配線基板17は、各超音波振動子11の下側に設けられており、当該各超音波振動子11に電力を印加するための銅箔からなる配線パターン、柔軟性を有するベース材等から構成されている。
The flexible printed
図3、図4は、フレキシブル印刷配線基板17の構成を説明するための図である。各図に示すように、フレキシブル印刷配線基板17は、ポリイミド等の樹脂から構成されているベース材170、第1の配線部171、第2の配線部172、第3の配線部173、第4の配線部174を有している。
3 and 4 are diagrams for explaining the configuration of the flexible printed
第1の配線部171は、各超音波振動子11の下側電極と接続され、当該下側電極から電気配線を取りだすためのものである。この第1の配線部171は、図3(又は図6)に示すように、超音波振動子11との接合部において枝分かれしており、当該接合部の外側で1チャンネル毎にまとめられている。また、第1の配線部171は、後述する超音波振動子11のダイシング工程において当該第1の配線部171が切削されないように、所定の間隔を空けて構成されている。
The
図4に示すように、第3の配線部173は、第1の配線部171とは反対側の面に設けられ、超音波診断装置本体と当該超音波プローブ10とを電気的に接続する。第2の配線部172は、ベース材170を貫通し、第1の配線部171と第3の配線部173とを電気的に接続する。第4の配線174は、フレキシブル印刷配線基板17の上面(第1の配線部171と同じ側)に設けられ、GND用共通電極16と接続される。
As shown in FIG. 4, the
音響レンズ18は、音響インピーダンスが生体に近いシリコーンゴム等を素材とするレンズであり、音響の屈折を利用して超音波ビームを収束させ、分解能を向上させる。
The
側面樹脂層20は、第1の音響整合層12と超音波振動子11とのスキャン方向の段差、及び第2の音響整合層13と第1の音響整合層12とのスキャン方向の段差を埋めるための樹脂層であり、例えばフィラー入り接着剤等によって構成されている。
The
次に、上記構成を有する超音波プローブ10の製造方法について、図5、図6を参照しながら説明する。図5は、超音波プローブ10の製造手順を示したフローチャートである。図5に示すように、まず、圧電素子(ピエゾ素子)に電圧印加のための上側電極、及び下側電極を形成したブロック(以下、「超音波振動子ブロック」と称する。)の上側電極上に、第1の音響整合層12、第2の音響整合層13を形成する(ステップS1)。なお、第1の音響整合層12は、スキャン方向において、超音波振動子ブロックの幅よりも大きい幅を有するように、第2の音響整合層13は、スキャン方向において、第1の音響整合層12の幅よりも大きい幅を有するように形成される。
Next, a method for manufacturing the ultrasonic probe 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for manufacturing the ultrasonic probe 10. As shown in FIG. 5, first, on the upper electrode of a block (hereinafter referred to as “ultrasonic transducer block”) in which an upper electrode and a lower electrode for applying voltage are formed on a piezoelectric element (piezo element). First, the first
次に、図6に示すように、超音波振動子ブロック(超音波振動子11)の下側電極に、フレキシブル印刷配線基板17の第1の配線部171を接合し(ステップS2)、ブレードを用いて所定の間隔にて超音波ブロックをダイシングする(ステップS3)。このダイシングは、図3、図6に示した第1の配線部171のパターン間をブレードが通過するように、かつ裏打ち層14をある程度の深さまで切断することで、確実に第1の音響整合層12、第2の音響整合層13、超音波振動子ブロックを切削するようにして実行される。従って、ブレードは、硬質な銅箔からなる配線パターンを切断しない。このため、切削時にブレードに掛かる負荷は連続的であり、かつ従来のものよりも低くなっている。
Next, as shown in FIG. 6, the
また、第1の音響整合層12は超音波振動子11のスキャン方向幅よりも両側に広く、第2の音響整合層13は第1の音響整合層12のスキャン方向幅よりも両側に広いから、本切削時においては、ブレードは超音波振動子11から順に抜き出される。このように順番に切削対象からブレードを抜き出すことで、ブレードに掛かる負荷は分散されることになる。
In addition, the first
次に、超音波振動子11の配列を超音波照射面に対して凸形状にするため、R形状の背面材15を接合し(ステップS4)、GND用共通電極16によって各超音波振動子11の上側電極からGND配線を取りだす(ステップS5)。その後音響レンズ18を第2の音響整合層13上に接着して(ステップS6)、超音波プローブ10が完成する。
Next, in order to make the arrangement of the
(実施例)
次に、本超音波プローブ10の実施例について説明する。本実施例は、3.5MHzのコンベックス走査型超音波プローブである。使用する超音波振動子ブロックの厚みは約350μmであり、有効縦振動モードを得るためにサブダイスを必要とする。
(Example)
Next, an embodiment of the ultrasonic probe 10 will be described. This embodiment is a 3.5 MHz convex scanning ultrasonic probe. The thickness of the ultrasonic transducer block to be used is about 350 μm, and a sub die is required to obtain an effective longitudinal vibration mode.
また、フレキシブル印刷配線基板17は、ベース材170をポリイミドとした、両面に薄い銅箔(すなわち、第1の配線部171、第3の配線部173、第4の配線部174)及びスルーホールとしての第2の配線部172をもつ複合構造である。第1の配線部171の配列ピッチは400μmであり、隣り合う第1の配線部171の間隔(すなわち、振動子下面の配線パターンが無いベースのみの幅)は80μmである。当該第1の配線部171は振動子下面の外側で1チャネル毎にまとめられる。
In addition, the flexible printed
なお、ベース材は、収納時に折り曲げるため、薄い方が好ましい。また、ダイシング深さと振動子11下面の音響整合層との関係から、フレキシブル印刷配線基板17の超音波振動子11の接着面と反対面のベース材には、ポリイミド樹脂の裏打ち層14が100μmで形成されている。
In addition, since the base material is bent at the time of storage, a thinner one is preferable. Also, based on the relationship between the dicing depth and the acoustic matching layer on the lower surface of the
次に、コンベックス走査型超音波プローブ10の製造方法を図5に従って説明する。 Next, a manufacturing method of the convex scanning ultrasonic probe 10 will be described with reference to FIG.
まず、超音波振動子ブロック上に第1の音響整合層12、第2の音響整合層13を形成し(ステップS1)、フレキシブル印刷配線基板17と超音波振動子ブロックとを導電性接着材等にて接合する(ステップS2)。
First, the first
次に、フレキシブル印刷配線基板17が接合された超音波振動子ブロックを、ガラス等のカッティングベースにワークとして仮固定し、200μm間隔にて50μmブレードでダイシングする(ステップS3)。このとき、ブレードは、第1の配線部171間にある幅80μmのベース材領域をブレードが通過するようにし、また、切り込みの深さは、音響整合を考慮して振動子下面50μmまで切り込むようにする。
Next, the ultrasonic transducer block to which the flexible printed
次に、仮固定したワーク、すなわちフレキシブル印刷配線基板17が接合された超音波振動子ブロックを取り外し、裏打ち層14にR形状の背面材15を接合する(ステップS4)。ここで、当該R形状の背面材15は、ポリイミドからなる裏打ち層14及びフレキシブル印刷配線基板17のベース材と同じ音響インピーダンスであることが望ましい。このため、当該背面材15は、クロロプレーンゴムにZnO粉末を所望の量だけ添加して、音響インピーダンスをポリイミドベースの±20%以内に調整したものとなっている。
Next, the temporarily fixed work, that is, the ultrasonic transducer block to which the flexible printed
次に、GND用共通電極16によって各超音波振動子11の上側電極からGND配線を取り出し(ステップS5)、その後音響レンズ18を第2の音響整合層13上に接着して(ステップS6)、3.5MHzのコンベックス走査型超音波プローブ10が完成する。
Next, the GND wiring is taken out from the upper electrode of each
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the configuration described above, the following effects can be obtained.
各超音波振動子11の下側電極から引き出される第1の配線部171は、ダイシング工程において使用されるブレード幅よりも広い間隔をあけて配列されており、ブレードはこの第1の配線部171間のベース材領域を通過する。従って、切削負荷を切断方向(スキャン方向)に対して略均一とすることができ、また、切削負荷の大きい銅泊を切断する必要がない。その結果、従来に比して切削加工の性能を向上させ、音響特性のばらつきを低減させることができ、信頼性の高い超音波プローブを提供することができる。
The
また、本超音波プローブは、ブレードが通常円盤型であることを考慮して、上側(超音波照射側)に向けて超音波振動子11、第1の音響整合層12、第2の音響整合層13の順にスキャン方向の幅が広くなるように構成されている。従って、切削工程において、ブレードは超音波振動子11、第1の音響整合層12、第2の音響整合層13の順に抜け出ることになる。従って、切削負荷を分散させることができ、一度に負荷が掛かる従来の場合よりも切削性能を向上させることができる。
In addition, in consideration of the fact that the blade is usually a disk type, the ultrasonic probe is directed toward the upper side (the ultrasonic irradiation side), the
各超音波振動子11の下側電極とフレキシブル印刷配線基板17とは、超音波振動子11下面に渡って第1の配線部171により接合されている。従って、十分な接合領域を確保することができ、好適な信号の送受信及び耐久性を確保することができる。特に、下側電極と第1の配線部171とは超音波振動子11のスキャン方向の全幅に亘って接合されており、従って、超音波振動子11は、その下面において実質的に均一の強度を有している。そのため、図9〜図11に示すような、硬度の異なる背面材55及び電極571を超音波振動子下面に接合する構成を有する従来の超音波プローブに比して、例えば超音波送受信方向(すなわち、アレイ方向及びスキャン方向に略直交する方向)に対する耐久性を向上させることができる。
The lower electrode of each
また、この様な接合形態により、図11に示す従来の超音波プローブの様に、各超音波振動子51の下側電極とフレキシブル印刷配線基板57との接合部をなるべく有効口径から除くことを目的とする、接合のための補助電極部573を必要としない。その結果、従来の超音波プローブに比して、有効口径以外の余分な口径を小さくすることができ、生体接触部が小さいコンパクトな超音波プローブを実現することができる。
In addition, with such a bonding form, as in the conventional ultrasonic probe shown in FIG. 11, the bonding portion between the lower electrode of each
本超音波プローブ10の製造においては、図11に示すような共通電極571を切断する必要がなく、従って、切削対象の圧電素子、フレキシブル印刷配線基板を一次固定するためのフレキシブル背面材を必要としない。従って、従来に比して背面材の厚さは薄く、当該背面材のR曲げに対する復元力を小さくすることができる。その結果、超音波振動子11列のスライス方向へのそりを防止することができ、スライス音場のずれ、音響特性のばらつきを防止することができる。
In the production of the ultrasonic probe 10, there is no need to cut the
また、本超音波プローブの背面材は、ポリイミドベースの裏打ち層14と同程度の音響インピーダンスを有する様に構成されている。これにより、裏打ち層14と音響整合性を保つことができ、受信超音波を超音波振動子11から後方へ効率的に透過・減衰させることができる。
Further, the back material of the ultrasonic probe is configured to have an acoustic impedance comparable to that of the polyimide-based
従来では、超音波振動子の切削工程における切断深さは、振動子とフレキシブル印刷配線板との接合ずれにより左右されていた。この接合ずれは切断深さにばらつきを発生させ、これにより背面側で音響整合的な働きをする一次固定のためのフレキシブル背面材の厚みは均一とならず、音響特性のばらつきが存在した。これに対し、本超音波プローブ10の製造での切削工程においては、比較的切削性の良好な超音波振動子ブロック、フレキシブル印刷配線基板17のベース材174、及び裏打ち層14の途中までを切断する。従って、図11に示すような共通電極571を切断する必要がなく、切断深さは、従来の様に振動子とフレキシブル印刷配線板との接合ずれには依存せず、また背面材の厚みは均一となる。その結果、従来に比して、音響特性を向上させることができる。
Conventionally, the cutting depth of the ultrasonic transducer in the cutting process has been affected by the bonding deviation between the transducer and the flexible printed wiring board. This misalignment causes variation in the cutting depth, and thereby the thickness of the flexible backing material for primary fixing that functions acoustically on the back side is not uniform, and variation in acoustic characteristics exists. On the other hand, in the cutting process in manufacturing the ultrasonic probe 10, the ultrasonic transducer block having relatively good machinability, the
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解され、例えば次に述べるようにその要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。 Although the present invention has been described based on the embodiments, those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the idea of the present invention. It is understood that it belongs to the scope of the present invention, and various modifications can be made without changing the gist thereof, for example, as described below.
上記実施形態においては、図1、図2に示した様に、各超音波振動子11からの信号配線を第1の配線部171、GND用共通電極16によってスキャン方向の一方の側に引き出した超音波プローブを例とした。これに対し、各超音波振動子11からの信号配線を、少なくとも一つおきに交互にスキャン方向の両側に引き出す構成であってもよい。この場合には、例えば図7に示す様なフレキシブル印刷配線基板17を使用することで、図8に示すような両側に各超音波振動子11からの信号配線が引き出された超音波プローブ30を製造することができる。なお、係る場合、図8に示すように、GND用共通電極16も第1の配線部171と同様にスキャン方向の両側に引き出されることが好ましい。
In the above embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the signal wiring from each
また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 Further, the embodiments may be combined as appropriate as possible, and in that case, the combined effect can be obtained. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention If at least one of the following is obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
以上本発明によれば、音響的に安定した信頼性の高い超音波プローブ、及びその製造方法を提供を実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an acoustically stable and highly reliable ultrasonic probe and a method for manufacturing the same.
10、30…超音波プローブ、12…第1の音響整合層、13…第2の音響整合層、14…裏打ち層、15…背面材、16…GND用共通電極、17…フレキシブル印刷配線基板、18…音響レンズ、20…側面樹脂層
DESCRIPTION OF
Claims (18)
ベース材と、当該ベース材の第1の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子の前記第2の電極に接続され、且つ当該各超音波振動子の前記第1の方向の幅よりも狭い幅を有する第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、
前記ベース材の第2の面に設けられる裏打ち層と、
前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、
前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、
前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、
を特徴とする超音波プローブ。 A plurality of ultrasonic transducers arranged in an array along the first direction, each having a first electrode and a second electrode;
A base material and a plurality of wiring portions provided on a first surface of the base material, each connected to the second electrode of each ultrasonic transducer, and the ultrasonic transducer A first wiring portion having a width narrower than the width in the first direction, and a flexible printed wiring board,
A backing layer provided on the second surface of the base material ;
Dividing the ultrasonic transducer into the array, a groove extending through the flexible printed wiring board to the middle of the backing layer;
A back material formed in an R shape, which is bonded to the backing layer,
The plurality of ultrasonic transducers, the flexible printed wiring board, and the backing layer are provided in a convex shape with respect to the ultrasonic irradiation direction along the R shape of the back material,
Ultrasonic probe characterized by.
前記フレキシブル印刷配線基板の前記複数の配線部と同じ面に設けられ且つ前記アース接続ユニットと接続される第2の配線部と、をさらに具備すること、
を特徴とする請求項1又は2記載の超音波プローブ。 A ground connection unit for grounding the first electrode;
A second wiring portion provided on the same surface as the plurality of wiring portions of the flexible printed wiring board and connected to the ground connection unit;
The ultrasonic probe according to claim 1 or 2.
前記第2の配線部は、前記両側に形成されていること、
を特徴とする請求項3記載の超音波プローブ。 The ground connection unit is alternately pulled out at least for each wiring on both sides of the plurality of ultrasonic transducers along the first direction,
The second wiring portion is formed on both sides;
The ultrasonic probe according to claim 3.
前記ベース材を貫通し、前記第1の配線部と前記第3の配線部とを電気的に接続する第4の配線部と、
を特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の超音波プローブ。 A third wiring portion provided on a part of the second surface of the base material;
A fourth wiring portion penetrating the base material and electrically connecting the first wiring portion and the third wiring portion;
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記第3の配線部及び前記第4の配線部は、前記両側に形成されていること、
を特徴とする請求項5記載の超音波プローブ。 The plurality of first wiring portions are alternately drawn at least for each wiring on both sides of the plurality of ultrasonic transducers along the first direction,
The third wiring portion and the fourth wiring portion are formed on both sides;
The ultrasonic probe according to claim 5.
ベース材と、当該ベース材の第1の面に設けられ、それぞれが前記超音波振動子のスキャン方向の全幅に亘って前記各第2の電極と接続される複数の第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、
前記ベース材の第2の面に設けられる裏打ち層と、
前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、
前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、
前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、
を特徴とする超音波プローブ。 A plurality of ultrasonic transducers arranged in an array along the first direction, each having a first electrode and a second electrode;
A plurality of first wiring portions provided on a first surface of the base material and connected to the second electrodes over the entire width in the scanning direction of the ultrasonic transducer; A flexible printed wiring board having
A backing layer provided on the second surface of the base material;
Dividing the ultrasonic transducer into the array, a groove extending through the flexible printed wiring board to the middle of the backing layer;
A back material formed in an R shape, which is bonded to the backing layer,
The plurality of ultrasonic transducers, the flexible printed wiring board, and the backing layer are provided in a convex shape with respect to the ultrasonic irradiation direction along the R shape of the back material,
Ultrasonic probe characterized by.
ベース材と、当該ベース材の第1の面に設けられ、それぞれが前記各超音波振動子の前記第2の電極に接続される複数の第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、
前記ベース材の第2の面に設けられる裏打ち層と、
前記複数の超音波振動子上に形成され、当該各超音波振動子のスキャン方向の幅よりも広い幅を有する第1の音響整合層と、
前記超音波振動子を前記アレイ状に分割し、前記フレキシブル印刷配線基板を貫通して前記裏打ち層の中途まで至る溝と、
前記裏打ち層に接合される、R形状に形成された背面材とを具備し、
前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層は、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けられること、
を特徴とする超音波プローブ。 A plurality of ultrasonic transducers arranged in an array along the first direction, each having a first electrode and a second electrode;
A flexible printed wiring board having a base material and a plurality of first wiring portions provided on the first surface of the base material, each connected to the second electrode of each ultrasonic transducer; ,
A backing layer provided on the second surface of the base material;
A first acoustic matching layer formed on the plurality of ultrasonic transducers and having a width wider than the width of each ultrasonic transducer in the scanning direction;
Dividing the ultrasonic transducer into the array, a groove extending through the flexible printed wiring board to the middle of the backing layer;
A back material formed in an R shape, which is bonded to the backing layer,
The plurality of ultrasonic transducers, the flexible printed wiring board, and the backing layer are provided in a convex shape with respect to the ultrasonic irradiation direction along the R shape of the back material,
Ultrasonic probe characterized by.
第1の電極及び第2の電極を有する超音波振動子ブロックと、ベース材、及び当該ベース材の第1の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子ブロックの前記第2の電極に接続され、且つ前記各超音波振動子の前記第1の方向の幅よりも狭い幅を有する複数の第1の配線部を有するフレキシブル印刷配線基板と、を接合し、
前記ベース材の第2の面に裏打ち層を形成し、
隣り合う前記第1の配線部の間において、前記超音波振動子ブロックと、前記フレキシブル印刷配線基板とを切削し、前記複数の超音波振動子を切り出すと共に前記裏打ち層の中途まで至る溝を形成し、
前記溝の形成された裏打ち層にR形状に形成された背面材を接合し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層を、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けること、
を具備することを特徴とする超音波プローブ製造方法。 An ultrasonic probe manufacturing method in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged at predetermined intervals along a first direction,
An ultrasonic transducer block having a first electrode and a second electrode, a base material, and a plurality of wiring portions provided on the first surface of the base material, each of the ultrasonic transducer blocks A flexible printed wiring board having a plurality of first wiring portions connected to the second electrode and having a width narrower than the width of each ultrasonic transducer in the first direction,
Forming a backing layer on the second surface of the base material;
In between the adjacent first wiring portion, wherein the ultrasonic transducer block, said cutting the flexible printed wiring board, the groove extending to the middle of the backing layer with to cut out the plurality of ultrasonic transducers Form the
A backing material formed in an R shape is bonded to the backing layer in which the groove is formed, and the plurality of ultrasonic vibrators, the flexible printed wiring board, and the backing layer are arranged along the R shape of the backing material. Provided in a convex shape with respect to the ultrasonic irradiation direction,
An ultrasonic probe manufacturing method comprising:
第1の電極及び第2の電極を有する超音波振動子ブロックと、ベース材、及び当該ベース材の第1の面に設けられる複数の配線部であって、それぞれが前記各超音波振動子ブロックの前記第2の電極に接続され、且つ前記所定の間隔よりも広い間隔で前記第1の方向に沿って配列される複数の第1の配線部と、を有するフレキシブル印刷配線基板と、を接合し、
前記ベース材の第2の面に裏打ち層を形成し、
隣り合う前記第1の配線部の間において、前記超音波振動子ブロックと前記フレキシブル印刷配線基板とを切削し、前記複数の超音波振動子を切り出すと共に前記裏打ち層の中途まで至る溝を形成し、
前記溝の形成された裏打ち層にR形状に形成された背面材を接合し、前記複数の超音波振動子、前記フレキシブル印刷配線基板、及び前記裏打ち層を、前記背面材の前記R形状に沿って超音波照射方向に対し凸状に設けること、
を具備することを特徴とする超音波プローブ製造方法。 An ultrasonic probe manufacturing method in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged at predetermined intervals along a first direction,
An ultrasonic transducer block having a first electrode and a second electrode, a base material, and a plurality of wiring portions provided on the first surface of the base material, each of the ultrasonic transducer blocks A flexible printed wiring board having a plurality of first wiring portions connected to the second electrode and arranged along the first direction at intervals wider than the predetermined interval. And
Forming a backing layer on the second surface of the base material;
In between the first wiring portion adjacent said cutting and said flexible printed circuit board and the ultrasonic transducer block, a groove extending to the middle of the backing layer with to cut out the plurality of ultrasonic transducers Forming,
A backing material formed in an R shape is bonded to the backing layer in which the groove is formed, and the plurality of ultrasonic vibrators, the flexible printed wiring board, and the backing layer are arranged along the R shape of the backing material. Provided in a convex shape with respect to the ultrasonic irradiation direction,
An ultrasonic probe manufacturing method comprising:
前記複数の超音波振動子の切り出しにおいては、使用される切削ユニットが前記超音波振動子ブロックから前記第1の音響整合層にかけて抜け出るように、前記超音波振動子ブロックと前記フレキシブル印刷配線基板とを切削すること、
を特徴とする請求項14乃至16のうちいずれか一項記載の超音波プローブ製造方法。 A first acoustic matching layer having a width wider than the width of each ultrasonic transducer in the scanning direction is further formed on the plurality of ultrasonic transducers,
In cutting out the plurality of ultrasonic transducers, the ultrasonic transducer block, the flexible printed wiring board, and the like so that a cutting unit to be used is pulled out from the ultrasonic transducer block to the first acoustic matching layer. Cutting,
The method of manufacturing an ultrasonic probe according to any one of claims 14 to 16.
前記複数の超音波振動子の切り出しにおいては、使用される切削ユニットが前記超音波振動子ブロックから、前記第1の音響整合層、前記第2の音響整合層の順に抜け出るように、前記超音波振動子ブロックと前記フレキシブル印刷配線基板とを切削すること、
を特徴とする請求項14乃至17のうちいずれか一項記載の超音波プローブ製造方法。 On the first acoustic matching layer, a second acoustic matching layer having a width wider than the width in the scanning direction of the first acoustic matching layer is further formed.
In cutting out the plurality of ultrasonic transducers, the ultrasonic wave is used so that a cutting unit to be used exits from the ultrasonic transducer block in the order of the first acoustic matching layer and the second acoustic matching layer. Cutting the vibrator block and the flexible printed wiring board;
The ultrasonic probe manufacturing method according to claim 14, wherein:
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