JP5454890B2 - Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe - 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に用いられる超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic flaw detection apparatus, and a method for manufacturing the ultrasonic probe.

超音波診断装置や超音波探傷装置等に用いられる超音波プローブがある。超音波プローブの応用として、2次元アレイ構造を有する2次元アレイプローブがある。2次元アレイプローブは、2次元状に配列された複数の振動子を有する。2次元アレイ構造を実現するためには、各振動子から信号リードを引き出すことが重要である。例えば、特許文献1には、振動子配列に対応する基板を振動子背面に配置して振動子背面の信号リードをフレキシブルプリント配線板(FPC:flexible printed circuit)と接合することによって、信号リードを引き出す構造が開示されている。また、特許文献2と特許文献3とには、2次元状に配列された振動子の背面にFPCを配置し、振動子背面の信号リードをFPCに接合することにより、振動リードを引き出す構造が開示されている。特許文献4には、FPCの代わりに集積回路(IC:integrated circuit)を振動子背面に配置した構造が開示されている。   There are ultrasonic probes used in ultrasonic diagnostic apparatuses, ultrasonic flaw detection apparatuses, and the like. As an application of the ultrasonic probe, there is a two-dimensional array probe having a two-dimensional array structure. The two-dimensional array probe has a plurality of transducers arranged two-dimensionally. In order to realize a two-dimensional array structure, it is important to extract signal leads from each transducer. For example, in Patent Document 1, a signal lead is arranged by arranging a substrate corresponding to the transducer arrangement on the back surface of the transducer and joining a signal lead on the back surface of the transducer to a flexible printed circuit (FPC). A pulling structure is disclosed. Patent Document 2 and Patent Document 3 have a structure in which an FPC is arranged on the back surface of a two-dimensionally arranged vibrator and a signal lead on the back face of the vibrator is joined to the FPC to draw out the vibration lead. It is disclosed. Patent Document 4 discloses a structure in which an integrated circuit (IC) is arranged on the back surface of a vibrator instead of the FPC.

特開2001―27451号公報JP 2001-27451 A 米国特許第5311095号明細書US Pat. No. 5,311,095 米国特許第5267221号明細書US Pat. No. 5,267,221 米国特許第6551248号明細書US Pat. No. 6,551,248

近年、例えば特許文献4に示すように、複数の振動子とIC等の電気回路とを電気接続し、電極リード引き出しと電気信号処理とを行なう2次元アレイプローブが考案されている。一般的に、開口径(振動子の数)が大きくなるに従って、振動子群の歩留まりが劣化し、コストが上昇する傾向にある。また、振動子群背面にFPCの代わりにICを配置する場合、振動子群とICとの接続面の面積が大きくなる。その際、対向する両面が平坦でない場合、電気的な接続不良が発生し、超音波プローブの歩留まりが劣化してしまう。また開口径の増大に伴って、ICの面積を大きくしなければならない。このため、IC自体の歩留まりが劣化し、コストが上昇してしまう。これら理由により、大開口径を有する超音波プローブを実現することは、大変困難となっている。   In recent years, for example, as shown in Patent Document 4, a two-dimensional array probe has been devised in which a plurality of vibrators and an electric circuit such as an IC are electrically connected to perform electrode lead extraction and electric signal processing. In general, as the aperture diameter (number of vibrators) increases, the yield of the vibrator group tends to deteriorate and the cost tends to increase. In addition, when an IC is arranged on the back surface of the transducer group instead of the FPC, the area of the connection surface between the transducer group and the IC becomes large. At that time, if both opposing surfaces are not flat, an electrical connection failure occurs and the yield of the ultrasonic probe deteriorates. Further, as the opening diameter increases, the area of the IC must be increased. For this reason, the yield of the IC itself deteriorates and the cost increases. For these reasons, it is very difficult to realize an ultrasonic probe having a large aperture diameter.

本発明の目的は、2次元状に配列された複数の振動子と電気回路とが電気接続される超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法において、超音波プローブの歩留りの向上を実現することにある。   An object of the present invention is to realize an improvement in the yield of an ultrasonic probe in an ultrasonic probe in which a plurality of vibrators arranged in a two-dimensional array and an electric circuit are electrically connected and an ultrasonic probe manufacturing method. is there.

本発明の第1局面に係る超音波プローブは、第1ピッチで配列された複数の振動子と、絶縁性を有する基板と、前記第1ピッチで前記基板の表面に配列され前記複数の振動子にそれぞれ電気接続される複数の第1導電性パッドと、前記第1ピッチより短い第2ピッチで前記基板の背面に配列され前記複数の第1導電性パッドにそれぞれ電気接続される複数の第2導電性パッドと、を有する配線基板と、前記複数の第2導電性パッドに電気接続される複数の電気回路と、を具備する。   An ultrasonic probe according to a first aspect of the present invention includes a plurality of transducers arranged at a first pitch, a substrate having an insulating property, and the plurality of transducers arranged at a surface of the substrate at the first pitch. A plurality of first conductive pads respectively electrically connected to the plurality of first conductive pads, and a plurality of second conductive pads arranged on the back surface of the substrate at a second pitch shorter than the first pitch and electrically connected to the plurality of first conductive pads, respectively. A wiring board having a conductive pad; and a plurality of electric circuits electrically connected to the plurality of second conductive pads.

本発明の第2局面に係る超音波プローブの製造方法は、振動子ブロックを形成し、複数の第1面を有する複数の回路であって、前記複数の第1面の各々は、複数の端子を有する複数の電気回路を形成し、第2面と複数の接続区域が設けられた第3面とを有する基板であって、前記第2面は、少なくとも1方向に沿って第1ピッチで配列された複数の第1導電性パッドを有し、前記複数の接続区域の各々は、前記少なくとも1方向に沿って前記第1ピッチよりも短い第2ピッチで配列された複数の第2導電性パッドを有する配線基板を形成し、前記振動子ブロックと前記第2面とを向かい合わせ、且つ前記複数の第1面と前記複数の接続区域とをそれぞれ向かい合わせて、前記振動子ブロックと前記複数の電気回路と前記配線基板とを電気接続し、前記複数の第2導電体と同数の振動子を形成するために、前記振動子ブロックを前記少なくとも1方向に沿って前記第1ピッチで切断する、ことを具備する。   An ultrasonic probe manufacturing method according to a second aspect of the present invention is a plurality of circuits that form a transducer block and have a plurality of first surfaces, wherein each of the plurality of first surfaces includes a plurality of terminals. A substrate having a second surface and a third surface provided with a plurality of connection areas, wherein the second surface is arranged at a first pitch along at least one direction. A plurality of second conductive pads arranged in a second pitch shorter than the first pitch along the at least one direction. The transducer block and the second surface are faced to each other, and the plurality of first surfaces and the plurality of connection areas are faced to each other, and Electrical connection between the electric circuit and the wiring board , In order to form a plurality of second conductor and the same number of transducers, cut at the first pitch along the resonator block in the at least one direction, comprising the.

本発明の第3局面に係る超音波プローブは、振動子ブロックを第1ピッチで切断することにより形成された複数の振動子と、前記複数の振動子に向かい合わされる第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有する配線基板であって、前記第1面には、前記複数の振動子にそれぞれ電気接続され前記第1ピッチで配列された複数の第1導電性パッドが形成され、前記第2面には、複数の接続区域が設けられ、前記複数の接続区域の各々には、前記第1ピッチよりも短い第2ピッチで配列された複数の第2導電性パッドが形成される配線基板と、前記複数の第2導電性パッドとそれぞれ電気接続される複数の端子が形成された複数の電気回路と、を具備する。   An ultrasonic probe according to a third aspect of the present invention includes a plurality of transducers formed by cutting a transducer block at a first pitch, a first surface facing the plurality of transducers, and the first A wiring board having a second surface opposite to the surface, wherein the first surface has a plurality of first conductive pads electrically connected to the plurality of vibrators and arranged at the first pitch, respectively. The second surface is provided with a plurality of connection areas, and each of the plurality of connection areas has a plurality of second conductive pads arranged at a second pitch shorter than the first pitch. A wiring board to be formed; and a plurality of electric circuits each having a plurality of terminals electrically connected to the plurality of second conductive pads.

本発明によれば、2次元状に配列された複数の振動子と電気回路とが電気接続される超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法において、超音波プローブの歩留りの向上が実現する。   According to the present invention, in an ultrasonic probe in which a plurality of transducers arranged in a two-dimensional array and an electric circuit are electrically connected and an ultrasonic probe manufacturing method, the yield of the ultrasonic probe is improved.

本発明の実施形態に係る超音波プローブの分解斜視図。1 is an exploded perspective view of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention. 図1の縦方向から見た超音波プローブの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe viewed from the vertical direction of FIG. 1. 図2のIC層を高さ方向に沿って上から見た平面図。The top view which looked at the IC layer of FIG. 2 from the top along the height direction. 図2のFPCを高さ方向に沿って下から見た平面図。The top view which looked at FPC of FIG. 2 from the bottom along the height direction. 図2のFPCを縦方向から見た拡大図。The enlarged view which looked at FPC of FIG. 2 from the vertical direction. 図2のFPCを高さ方向に沿って上から見た拡大平面図。The enlarged plan view which looked at FPC of FIG. 2 from the top along the height direction. 図2のFPCを高さ方向に沿って下から見た拡大平面図。The enlarged plan view which looked at FPC of FIG. 2 from the bottom along the height direction. 図2の超音波プローブの製造過程の流れを示す図。The figure which shows the flow of the manufacturing process of the ultrasonic probe of FIG. 本実施形態の変形例1に係る超音波プローブのIC層を高さ方向に沿って上から見た平面図。The top view which looked at the IC layer of the ultrasonic probe which concerns on the modification 1 of this embodiment from the top along the height direction. 本実施形態の変形例2に係る超音波プローブを縦方向から見た断面図。Sectional drawing which looked at the ultrasonic probe which concerns on the modification 2 of this embodiment from the vertical direction. 図8の超音波プローブの製造過程の流れを示す図。The figure which shows the flow of the manufacturing process of the ultrasonic probe of FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る超音波プローブと超音波プローブの製造方法と説明する。   Hereinafter, an ultrasonic probe and an ultrasonic probe manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る超音波プローブ1の分解斜視図である。図2は、図1の縦方向から見た超音波プローブ1の断面図である。図1と図2とに示すように、本実施形態に係る超音波プローブ1は、大開口径の振動子層10を有している。振動子層10の表面には、音響整合層20が接合されている。振動子層10の背面には、背面音響層30が接合されている。背面音響層30の背面には、フレキシブルプリント配線板40(以下、FPCと呼ぶことにする)が接合されている。FPC40の背面には、IC層50が接合されている。図2に示すように、IC層50の背面には、振動子層10、音響整合層20、背面音響層30、FPC40、及びIC層50を支持するための土台60が接合されている。このように超音波プローブ1は、音響整合層20、振動子層10、背面音響層30、FPC40、及びIC層50が高さ方向に沿って積層された積層構造を有している。   FIG. 1 is an exploded perspective view of an ultrasonic probe 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe 1 viewed from the longitudinal direction of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic probe 1 according to the present embodiment includes a transducer layer 10 having a large aperture diameter. An acoustic matching layer 20 is bonded to the surface of the transducer layer 10. A back acoustic layer 30 is bonded to the back surface of the transducer layer 10. A flexible printed wiring board 40 (hereinafter referred to as FPC) is bonded to the back surface of the back acoustic layer 30. An IC layer 50 is bonded to the back surface of the FPC 40. As shown in FIG. 2, the transducer layer 10, the acoustic matching layer 20, the back acoustic layer 30, the FPC 40, and the base 60 for supporting the IC layer 50 are joined to the back surface of the IC layer 50. Thus, the ultrasonic probe 1 has a laminated structure in which the acoustic matching layer 20, the transducer layer 10, the back acoustic layer 30, the FPC 40, and the IC layer 50 are laminated along the height direction.

振動子層10は、超音波診断装置(図示せず)からIC層50を介して供給された駆動信号(電気信号)を受けて超音波を発生し、被検体により反射された超音波を受けてエコー信号(電気信号)を生成する。生成されたエコー信号は、IC50を介して超音波診断装置に供給される。振動子層10は、縦方向と横方向とに沿って2次元状に配列される複数の振動子11を有している。振動子11は、横方向に沿って配列ピッチPY1で配列される。縦方向に沿う振動子11の配列ピッチは、横方向に沿う配列ピッチPY1と同一でも異なっていても構わない。以下、説明を具体的に行うため、横方向に沿う振動子11の配列ピッチと縦方向に沿う振動子11の配列ピッチとは略同一であるとする。また、横方向に沿う振動子11の幅と縦方向に沿う振動子11の幅も略同一であるとする。   The transducer layer 10 receives drive signals (electrical signals) supplied from an ultrasonic diagnostic apparatus (not shown) via the IC layer 50, generates ultrasonic waves, and receives ultrasonic waves reflected by the subject. To generate an echo signal (electric signal). The generated echo signal is supplied to the ultrasonic diagnostic apparatus via the IC 50. The vibrator layer 10 includes a plurality of vibrators 11 arranged in a two-dimensional manner along the vertical direction and the horizontal direction. The vibrators 11 are arranged at the arrangement pitch PY1 along the horizontal direction. The arrangement pitch of the vibrators 11 along the vertical direction may be the same as or different from the arrangement pitch PY1 along the horizontal direction. Hereinafter, for the sake of specific description, it is assumed that the arrangement pitch of the vibrators 11 along the horizontal direction and the arrangement pitch of the vibrators 11 along the vertical direction are substantially the same. Further, it is assumed that the width of the vibrator 11 along the horizontal direction and the width of the vibrator 11 along the vertical direction are substantially the same.

各振動子11は、高さ方向に沿って分極される圧電体13、圧電体13の背面に形成される信号電極15、及び圧電体13の表面に形成されるアース電極17を有する。圧電体17は、例えば、2成分系或いは3成分系の圧電セラミックや圧電単結晶により形成される。信号電極15とアース電極17とは、例えば、銀や金等による金属メッキやスパッタリングにより形成される。   Each vibrator 11 includes a piezoelectric body 13 that is polarized along the height direction, a signal electrode 15 that is formed on the back surface of the piezoelectric body 13, and a ground electrode 17 that is formed on the surface of the piezoelectric body 13. The piezoelectric body 17 is formed of, for example, a two-component or three-component piezoelectric ceramic or a piezoelectric single crystal. The signal electrode 15 and the ground electrode 17 are formed, for example, by metal plating or sputtering with silver or gold.

音響整合層20は、被検体の音響インピーダンスと振動子層10の音響インピーダンスとの違いに起因する超音波の反射を抑える。音響整合層20は、縦方向と横方向とに沿って2次元状に配列される複数の音響整合素子21を有している。音響整合素子21の背面は、振動子の表面に接合されている。すなわち音響整合素子21は、振動子11と略同一の配列ピッチ(横方向に関しては配列ピッチP1)で配列される。音響整合素子21は、例えば、導電性材料や絶縁性材料からなる音響整合材により形成される。なお、図1や図2には、音響整合層20が1層のみ図示されているが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、2層、3層、あるいはそれ以上の音響整合層20が振動子層10上に配置されていてもよい。なお典型的には、音響整合層20の表面には、図示しない生体接触層が接合されている。生体接触層は、生体に近い音響インピーダンスを有するシリコーンゴム等を素材としたレンズである。   The acoustic matching layer 20 suppresses the reflection of ultrasonic waves caused by the difference between the acoustic impedance of the subject and the acoustic impedance of the transducer layer 10. The acoustic matching layer 20 includes a plurality of acoustic matching elements 21 arranged in a two-dimensional manner along the vertical direction and the horizontal direction. The back surface of the acoustic matching element 21 is bonded to the surface of the vibrator. That is, the acoustic matching elements 21 are arranged at substantially the same arrangement pitch as the transducer 11 (the arrangement pitch P1 in the horizontal direction). The acoustic matching element 21 is formed of, for example, an acoustic matching material made of a conductive material or an insulating material. Although only one acoustic matching layer 20 is shown in FIGS. 1 and 2, the present embodiment is not limited to this. For example, two, three, or more acoustic matching layers 20 may be disposed on the transducer layer 10. Typically, a biological contact layer (not shown) is bonded to the surface of the acoustic matching layer 20. The living body contact layer is a lens made of silicone rubber or the like having acoustic impedance close to that of a living body.

背面音響層(バッキング材)30は、縦方向と横方向とに沿って2次元状に配列される複数の背面音響素子31を有している。背面音響素子31の表面は、振動子11の背面、すなわち信号電極15にそれぞれ接合されている。すなわち背面音響素子31は、振動子11と略同一の配列ピッチ(横方向に関しては配列ピッチPY1)で配列される。   The back acoustic layer (backing material) 30 has a plurality of back acoustic elements 31 arranged two-dimensionally along the vertical direction and the horizontal direction. The surface of the back acoustic element 31 is joined to the back surface of the transducer 11, that is, the signal electrode 15. That is, the back acoustic elements 31 are arranged at substantially the same arrangement pitch as that of the transducers 11 (the arrangement pitch PY1 in the horizontal direction).

背面音響素子31は、例えば、絶縁性材料又は導電性材料等の音響制動材により形成される。背面音響素子31が絶縁性材料により形成される場合、振動子11とFPC40との電気接続のために、典型的には、各背面音響素子31に信号電極15とFPC40とを結ぶ導線33(以下、信号リードと呼ぶことにする)が埋設されている。一方、背面音響素子31が導電性材料により形成される場合、振動子11とFPC40とは、この背面音響素子31を介して電気接続される。従って、背面音響素子31が導電性材料により形成される場合、背面音響素子31に信号リード33が埋設される必要はない。以下、説明を具体的に行なうため背面音響素子31は、絶縁性材料により形成させるものとする。すなわち、振動子11とFPC40とは背面音響素子31に埋設された信号リード33を介して電気接続される。   The back acoustic element 31 is formed of an acoustic damping material such as an insulating material or a conductive material. When the back acoustic element 31 is formed of an insulating material, for electrical connection between the vibrator 11 and the FPC 40, typically, a conductive wire 33 (hereinafter referred to as the signal electrode 15 and the FPC 40) is connected to each back acoustic element 31. , Will be referred to as signal leads). On the other hand, when the back acoustic element 31 is formed of a conductive material, the vibrator 11 and the FPC 40 are electrically connected via the back acoustic element 31. Therefore, when the back acoustic element 31 is formed of a conductive material, the signal lead 33 does not need to be embedded in the back acoustic element 31. In the following, the back acoustic element 31 is formed of an insulating material for specific description. That is, the vibrator 11 and the FPC 40 are electrically connected via the signal lead 33 embedded in the back acoustic element 31.

IC層50は、横方向と縦方向とに沿って土台60上に配列された複数のIC51を有する。IC51は、剛性を有する半導体基板に複数の電子部品が集積された電気回路である。IC51の大きさは、特に限定されない。しかしながら、好適には、IC51自体の製造歩留まりを良好なものとするため、小面積の方が良い。換言すれば、IC51自体の製造歩留まりが標準的なICの製造歩留まりに比して悪化してしまうほど、IC51の面積を大きくする必要はない。   The IC layer 50 has a plurality of ICs 51 arranged on the base 60 along the horizontal direction and the vertical direction. The IC 51 is an electric circuit in which a plurality of electronic components are integrated on a rigid semiconductor substrate. The size of the IC 51 is not particularly limited. However, preferably, a smaller area is better in order to improve the manufacturing yield of the IC 51 itself. In other words, it is not necessary to increase the area of the IC 51 such that the manufacturing yield of the IC 51 itself deteriorates as compared to the standard IC manufacturing yield.

図3は、IC層50を高さ方向に沿って上から見た平面図である。IC51は、振動子11との間で電気信号を送受信する。IC51は、横方向に沿って間隔GYIをあけて配列ピッチPY3で土台60上に配列され、縦方向に沿って間隔GTIをあけて配列ピッチPT3で土台60上に配列されている。間隔GYIと間隔GTI、配列ピッチPY3と配列ピッチPT3は、同一であっても異なっていても構わないが、以下の説明を具体的に行うため、略同一であるとする。   FIG. 3 is a plan view of the IC layer 50 as viewed from above along the height direction. The IC 51 transmits and receives electrical signals to and from the vibrator 11. The ICs 51 are arranged on the base 60 at an arrangement pitch PY3 with a gap GYI along the horizontal direction, and are arranged on the base 60 with an arrangement pitch PT3 at a gap GTI along the vertical direction. The interval GYI and the interval GTI, and the arrangement pitch PY3 and the arrangement pitch PT3 may be the same or different, but are assumed to be substantially the same in order to specifically describe the following.

ここで、IC51間の隙間についてより詳細に説明するために、IC列55について考える。IC列55は、縦方向に沿って間隔GTIをあけて一列に配列された複数のIC51から構成される。複数のIC列55は、FPC40の背面に間隔GYIをあけて配列され、FPC40と電気接続されている。横方向に沿って隣り合うIC列55間の隙間(IC51間の隙間)は、縦方向に沿って整列されている。なおIC列55は、横方向に沿って一列に配列された複数のIC51から構成されるとしてもよい。この場合、縦方向に沿って隣り合うIC列55間の隙間は、縦方向に沿って整列されている。すなわち、IC51は、横方向に沿って幅GYI、縦方向に沿って幅GTIをそれぞれ有する格子状の隙間をあけて配置され、IC51間の隙間は、横方向と縦方向とに沿って整列されている。換言すれば、隣り合うIC51間の隙間は、整列方向(横方向と縦方向との両方)に沿って直線形状を有する。   Here, in order to explain the gap between the ICs 51 in more detail, the IC row 55 is considered. The IC row 55 is composed of a plurality of ICs 51 arranged in a row at intervals GTI along the vertical direction. The plurality of IC rows 55 are arranged on the back surface of the FPC 40 with a gap GYI and are electrically connected to the FPC 40. The gaps between the IC rows 55 adjacent along the horizontal direction (the gaps between the ICs 51) are aligned along the vertical direction. The IC row 55 may be composed of a plurality of ICs 51 arranged in a row along the horizontal direction. In this case, the gap between the IC rows 55 adjacent along the vertical direction is aligned along the vertical direction. That is, the ICs 51 are arranged with a lattice-like gap having a width GYI along the horizontal direction and a width GTI along the vertical direction, and the gaps between the ICs 51 are aligned along the horizontal direction and the vertical direction. ing. In other words, the gap between the adjacent ICs 51 has a linear shape along the alignment direction (both the horizontal direction and the vertical direction).

各IC51は、その表面に複数の電気端子を有する。電気端子53は、導電性材料で形成される。電気端子53は、配列ピッチPT1よりも狭い配列ピッチPT2で配列される。また、第1接続部53は、縦方向に沿って配列PT1(縦方向に沿う振動子11の配列ピッチ)よりも狭い配列ピッチPT2で配列される。なお、配列ピッチPY2と配列ピッチPT2とは、同一であっても異なっていても構わないが、以下の説明を具体的に行うため、略同一であるとする。   Each IC 51 has a plurality of electrical terminals on its surface. The electrical terminal 53 is made of a conductive material. The electrical terminals 53 are arranged at an arrangement pitch PT2 that is narrower than the arrangement pitch PT1. Further, the first connection portions 53 are arranged at an arrangement pitch PT2 that is narrower than the arrangement PT1 (the arrangement pitch of the transducers 11 along the vertical direction) along the vertical direction. The arrangement pitch PY2 and the arrangement pitch PT2 may be the same or different, but are assumed to be substantially the same for the following description.

FPC40は、配線がプリントされた柔軟性を有する絶縁性基板41を有する。絶縁性基板41の表面は、複数の振動子11側を向き、複数の振動子11との電気接続に供される。絶縁性基板41の背面は、表面の反対側に位置し、複数のIC51側を向き、複数のIC51との電気接続に供される。   The FPC 40 includes a flexible insulating substrate 41 on which wiring is printed. The surface of the insulating substrate 41 faces the plural vibrators 11 and is used for electrical connection with the plural vibrators 11. The back surface of the insulating substrate 41 is located on the opposite side of the surface, faces the plurality of ICs 51, and is used for electrical connection with the plurality of ICs 51.

FPC40は、その表面に、複数の振動子11それぞれ電気接続される複数のパッド42を有する。パッド42は、FPC40の表面に形成され、導電性材料を有する電気パッド(以下、上側電気パッドと呼ぶことにする)である。FPC40上の上側電気パッド42の総数は、振動子層10に含まれる振動子11の総数と同一である。上側電気パッド42は、振動子11と略同一の配列ピッチPT1で配列される。上側電気パッド42上には、バンプ43が設けられる。バンプ43は、背面音響素子31の背面において、信号電極15から延びる信号リード33と接合されている。上側電気パッド42と振動子11とが同一の配列ピッチで配列されることにより、上側電気パッド42と振動子11とがバンプ43を介して一対一でバンプ接続される。上側電気パッド42と振動子11とがバンプ接続されることで、FPC40と複数の振動子11とが電気接続される。   The FPC 40 has a plurality of pads 42 electrically connected to the plurality of vibrators 11 on the surface thereof. The pad 42 is an electric pad (hereinafter referred to as an upper electric pad) formed on the surface of the FPC 40 and having a conductive material. The total number of upper electrical pads 42 on the FPC 40 is the same as the total number of transducers 11 included in the transducer layer 10. The upper electric pads 42 are arranged at an arrangement pitch PT1 that is substantially the same as that of the vibrator 11. Bumps 43 are provided on the upper electric pad 42. The bump 43 is joined to the signal lead 33 extending from the signal electrode 15 on the back surface of the back acoustic element 31. By arranging the upper electric pads 42 and the vibrators 11 at the same arrangement pitch, the upper electric pads 42 and the vibrators 11 are bump-connected in a one-to-one manner via the bumps 43. The FPC 40 and the plurality of vibrators 11 are electrically connected by bump-connecting the upper electric pad 42 and the vibrator 11.

図4は、FPC40を下から見た平面図である。図4に示すように、FPC40の背面には、複数の接続区域Z1と非接続区域Z2とが設けられている。複数の接続区域Z1は、FPC40の背面のうちの、複数のIC51との電気接続に供される区域である。非接続区域Z2は、FPC40の背面のうちの、複数の接続区域Z1以外の区域である。すなわち非接続区域Z2は、複数のIC51との電気接続に供されない区域である。接続区域Z1は、横方向に沿ってIC51と略同一の配列ピッチPY3で配列され、縦方向に沿ってIC51と略同一の配列ピッチPT3で配列されている。   FIG. 4 is a plan view of the FPC 40 as viewed from below. As shown in FIG. 4, a plurality of connection areas Z <b> 1 and non-connection areas Z <b> 2 are provided on the back surface of the FPC 40. The plurality of connection areas Z <b> 1 are areas provided for electrical connection with the plurality of ICs 51 on the back surface of the FPC 40. The non-connection area Z2 is an area other than the plurality of connection areas Z1 on the back surface of the FPC 40. That is, the non-connection area Z2 is an area that is not used for electrical connection with the plurality of ICs 51. The connection areas Z1 are arranged at substantially the same arrangement pitch PY3 as the IC 51 along the horizontal direction, and are arranged at substantially the same arrangement pitch PT3 as the IC 51 along the vertical direction.

各接続区域Z1には、2次元状に配列された複数のパッド44が形成されている。パッド44は、FPC40の背面に形成され、導電性材料を有する電気パッド(以下、下側電気パッドを呼ぶことにする)である。FPC40に含まれる下側電気パッド44の総数は、振動子層10に含まれる振動子11の総数と同一であり、IC層50に含まれる電気端子53の総数とも同一である。下側電気パッド44は、横方向に沿って電気端子53と同一の配列ピッチPY2で配列され、縦方向に沿って電気端子53と同一の配列ピッチPT2で配列されている。下側電気パッド44上には、バンプ45が設けられる。バンプ45には、電気端子53が接合されている。下側電気パッド44と電気端子53とが同一の配列ピッチで配列されることにより、下側電気パッド44と電気端子53とが一対一でバンプ接続される。下側電気パッド44と電気端子53とがバンプ接続されることにより、FPC50と複数のIC51とが電気接続される。   A plurality of pads 44 arranged two-dimensionally are formed in each connection zone Z1. The pad 44 is an electrical pad formed on the back surface of the FPC 40 and having a conductive material (hereinafter referred to as a lower electrical pad). The total number of lower electrical pads 44 included in the FPC 40 is the same as the total number of vibrators 11 included in the vibrator layer 10, and the same as the total number of electrical terminals 53 included in the IC layer 50. The lower electric pads 44 are arranged at the same arrangement pitch PY2 as the electric terminals 53 along the horizontal direction, and are arranged at the same arrangement pitch PT2 as the electric terminals 53 along the vertical direction. Bumps 45 are provided on the lower electric pads 44. Electrical terminals 53 are joined to the bumps 45. By arranging the lower electric pads 44 and the electric terminals 53 at the same arrangement pitch, the lower electric pads 44 and the electric terminals 53 are bump-connected in a one-to-one relationship. The FPC 50 and the plurality of ICs 51 are electrically connected by the bump connection between the lower electrical pad 44 and the electrical terminal 53.

FPC40上の上側電気パッド42と下側電気パッド44とは、FPC40内において一対一で電気接続される。ここで上側電気パッド42と下側電気パッド44との電気接続を図5、図6、及び図7を参照しながら詳細に説明する。図5は、縦方向から見たFPC40の拡大図である。図6は、高さ方向に沿って上から見たFPC40の拡大平面図である。図7は、高さ方向に沿って下から見たFPC40の拡大平面図である。図5、図6、及び図7に示すように、FPC40の配線基板41の表面には、上側電極パッド42とプリント配線46とが一体にプリントされている。上側電極パッド42にはバンプ43が形成される。上側電極パッド42とバンプ43とは、横方向に沿って配列ピッチPY1で配列される。FPC40の配線基板41の背面には、下側電極パッド44がプリントされている。下側電極パッド44にはバンプ45が形成される。下側電極パッド44とバンプ45とは、横方向に沿って配列ピッチPY2で配列される。また、配線基板41には、配線基板41を垂直に貫通する貫通配線47が形成されている。貫通配線47は、プリント配線46と下側電気パッド44とに接触するように配置される。典型的には、貫通配線47は、配線基板41を垂直に貫通するように形成された貫通孔を導電性材料で充填することにより形成される。貫通配線47は、横方向に沿って下側電極パッド44と同一の配列ピッチPY2で配列される。このように上側電極パッド42と下側電極パッド44とは、プリント配線46と貫通配線47とを介して一対一で電気接続される。   The upper electrical pads 42 and the lower electrical pads 44 on the FPC 40 are electrically connected in a one-to-one manner within the FPC 40. Here, the electrical connection between the upper electrical pad 42 and the lower electrical pad 44 will be described in detail with reference to FIGS. 5, 6, and 7. FIG. 5 is an enlarged view of the FPC 40 viewed from the vertical direction. FIG. 6 is an enlarged plan view of the FPC 40 viewed from above along the height direction. FIG. 7 is an enlarged plan view of the FPC 40 viewed from below along the height direction. As shown in FIGS. 5, 6, and 7, the upper electrode pad 42 and the printed wiring 46 are integrally printed on the surface of the wiring board 41 of the FPC 40. Bumps 43 are formed on the upper electrode pad 42. The upper electrode pads 42 and the bumps 43 are arranged at an arrangement pitch PY1 along the horizontal direction. A lower electrode pad 44 is printed on the back surface of the wiring substrate 41 of the FPC 40. Bumps 45 are formed on the lower electrode pad 44. The lower electrode pads 44 and the bumps 45 are arranged at an arrangement pitch PY2 along the horizontal direction. The wiring board 41 is formed with a through wiring 47 that penetrates the wiring board 41 vertically. The through wiring 47 is disposed so as to contact the printed wiring 46 and the lower electric pad 44. Typically, the through wiring 47 is formed by filling a through hole formed so as to vertically penetrate the wiring substrate 41 with a conductive material. The through wires 47 are arranged at the same arrangement pitch PY2 as the lower electrode pads 44 along the horizontal direction. As described above, the upper electrode pad 42 and the lower electrode pad 44 are electrically connected one-on-one via the printed wiring 46 and the through wiring 47.

上記構成により複数の振動子11と複数のIC51とがFPC40を介して電気接続される。   With the above configuration, the plurality of vibrators 11 and the plurality of ICs 51 are electrically connected through the FPC 40.

次に超音波プローブ1の製造方法について説明する。図8は、超音波プローブ1の製造過程の流れを示す図である。図8に示すように、まず振動子ブロック、FPC40、及び複数のIC51をそれぞれ形成する(ステップSA1)。振動子ブロックは、平板状の背面音響材料板と圧電材料板と音響整合材料板とが接着された積層体である。圧電材料板の表面と背面とには、スパッタリングやメッキ等により電極が形成されている。各IC51の一面(表面)には、FPC40と電気接続するための電気端子53が配列ピッチPY2で形成される。各IC51は、それ自体の製造歩留まり、且つFPC40との接合歩留まりが良好な大きさに形成される。FPC40表面には、複数の振動子11とそれぞれ電気接続するための複数の上側電気パッド42が所定の配列ピッチPY1で形成される。FPC40の背面であってIC51が電気接続される区域は、接続区域Z1に設定される。接続区域Z1の位置や大きさ、形状、配列ピッチ、配置間隔は、電気接続されるIC51の配置位置や大きさ、形状、配列ピッチ、配置間隔に一致するように設定される。各接続区域Z1には、電気端子53と同じ配列ピッチPY2で下側電気パッド44が形成される。下側電気パッド44と上側電気パッド42とは、FPC40上の配線を介して1対1で電気接続される。   Next, a method for manufacturing the ultrasonic probe 1 will be described. FIG. 8 is a diagram showing the flow of the manufacturing process of the ultrasonic probe 1. As shown in FIG. 8, first, a vibrator block, FPC 40, and a plurality of ICs 51 are formed (step SA1). The vibrator block is a laminated body in which a flat plate-like back acoustic material plate, a piezoelectric material plate, and an acoustic matching material plate are bonded. Electrodes are formed on the front and back surfaces of the piezoelectric material plate by sputtering, plating, or the like. On one surface (front surface) of each IC 51, electrical terminals 53 for electrical connection with the FPC 40 are formed at an array pitch PY2. Each IC 51 is formed in a size with a good manufacturing yield and a good junction yield with the FPC 40. On the surface of the FPC 40, a plurality of upper electric pads 42 for electrically connecting to the plurality of vibrators 11 are formed at a predetermined arrangement pitch PY1. The area on the back surface of the FPC 40 to which the IC 51 is electrically connected is set to the connection area Z1. The position, size, shape, arrangement pitch, and arrangement interval of the connection area Z1 are set to match the arrangement position, size, shape, arrangement pitch, and arrangement interval of the IC 51 that is electrically connected. In each connection area Z1, lower electric pads 44 are formed at the same arrangement pitch PY2 as the electric terminals 53. The lower electric pad 44 and the upper electric pad 42 are electrically connected one-to-one via the wiring on the FPC 40.

次に振動子ブロック、FPC40、及び複数のIC51を電気接続する(ステップSA2)。具体的には、振動子ブロックの背面音響材料板側の面とFPC40の表面とを向かい合わせ、複数のIC51の表面と複数の接続区域とを向かい合わせる。そして電気端子53と下側電気パッド44とが一対一で電気接続されるように、電気端子53と下側電気パッド44とがバンプ45を介してバンプ接続される。バンプ接続後、振動子ブロックとFPC40との隙間、及びFPC40と複数のIC51との隙間に樹脂が充填され接着される。   Next, the vibrator block, the FPC 40, and the plurality of ICs 51 are electrically connected (step SA2). Specifically, the surface on the back acoustic material plate side of the transducer block and the surface of the FPC 40 face each other, and the surface of the plurality of ICs 51 faces the plurality of connection areas. The electrical terminals 53 and the lower electrical pads 44 are bump-connected via the bumps 45 so that the electrical terminals 53 and the lower electrical pads 44 are electrically connected on a one-to-one basis. After the bump connection, resin is filled and bonded to the gap between the vibrator block and the FPC 40 and the gap between the FPC 40 and the plurality of ICs 51.

次に振動子ブロックを電気パッド42と同一の配列ピッチPY1でダイシングブレードによりダイシングし、複数の振動子11、複数の音響整合素子21、及び複数の背面音響素子31を形成する(ステップSA3)。この際、ダイシング位置が上側電気パッド42間に位置するようにダイシング(切断)される。   Next, the transducer block is diced with a dicing blade at the same arrangement pitch PY1 as the electric pads 42, and a plurality of transducers 11, a plurality of acoustic matching elements 21, and a plurality of back acoustic elements 31 are formed (step SA3). At this time, dicing (cutting) is performed so that the dicing position is located between the upper electric pads 42.

ダイシング後、複数のIC51の背面を土台60に接合する(ステップSA4)。土台60に接合後、振動子11間の溝に樹脂等を充填することで、超音波プローブ1が完成される。   After dicing, the back surfaces of the plurality of ICs 51 are joined to the base 60 (step SA4). After joining to the base 60, the ultrasonic probe 1 is completed by filling the grooves between the vibrators 11 with resin or the like.

上記の超音波プローブ1及び超音波プローブ1の製造方法によれば以下の効果が得られる。上述のように超音波プローブ1は、複数の振動子11と複数のIC51との間にFPC40を配置し、FPC40を介して複数の振動子11と複数のIC51とを電気接続している。複数のIC51をFPC40に接合可能にするため、FPC40背面の下側電気パッド44の配列は、IC51の配列に応じて設定されている。これにより、大開口径の振動子層10を実現するために、大面積のICの代わりに、複数の小面積のIC51をFPC40に接合することができる。IC51が小面積であるため、IC51が歪むことがなく、IC51の製造歩留を向上させることできる。またこれに伴い、IC51の表面とFPC40の背面とが平坦でない場合に生じる電気的な接続不良の発生を低減することもできる。従って、本実施形態は、従来に比してIC51とFPC40との電気接続における歩留まりを向上させることができる。   According to the ultrasonic probe 1 and the method of manufacturing the ultrasonic probe 1, the following effects can be obtained. As described above, in the ultrasonic probe 1, the FPC 40 is disposed between the plurality of transducers 11 and the plurality of ICs 51, and the plurality of transducers 11 and the plurality of ICs 51 are electrically connected via the FPC 40. In order to allow a plurality of ICs 51 to be bonded to the FPC 40, the arrangement of the lower electrical pads 44 on the back surface of the FPC 40 is set in accordance with the arrangement of the ICs 51. Thereby, in order to realize the vibrator layer 10 having a large opening diameter, a plurality of small-area ICs 51 can be bonded to the FPC 40 instead of the large-area IC. Since the IC 51 has a small area, the IC 51 is not distorted, and the manufacturing yield of the IC 51 can be improved. Accordingly, it is possible to reduce the occurrence of electrical connection failure that occurs when the surface of the IC 51 and the back surface of the FPC 40 are not flat. Therefore, this embodiment can improve the yield in the electrical connection between the IC 51 and the FPC 40 as compared with the prior art.

かくして本実施形態によれば、2次元状に配列された複数の振動子と電気回路とが電気接続される超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法において、超音波プローブの歩留りの向上を実現することが可能となる。また、歩留まりの向上に伴って超音波プローブの製造コストを低減することが可能となる。   Thus, according to this embodiment, in the ultrasonic probe in which a plurality of transducers arranged in a two-dimensional manner and an electric circuit are electrically connected and the method for manufacturing the ultrasonic probe, the yield of the ultrasonic probe is improved. It becomes possible. Further, it is possible to reduce the manufacturing cost of the ultrasonic probe as the yield is improved.

なお、本実施形態においては、IC51と振動子11とを電気接続するために、IC51とFPC40とをバンプ接続するとしたが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、IC51と振動子11とが電気接続されるのならば、IC51とFPC40とを既存のどの方法により接合してもよい。   In the present embodiment, the IC 51 and the FPC 40 are bump-connected in order to electrically connect the IC 51 and the vibrator 11, but the present embodiment is not limited to this. That is, if the IC 51 and the vibrator 11 are electrically connected, the IC 51 and the FPC 40 may be joined by any existing method.

また、本実施形態においては、電気回路としてIC51を搭載しているが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、IC51の代わりに、複数の電子部品を混載し、且つ配線基板との電気接続部分にBGA(ball grid array)構造を有する電気回路ユニットを搭載してもよい。   In the present embodiment, the IC 51 is mounted as an electric circuit, but the present embodiment is not limited to this. For example, instead of the IC 51, a plurality of electronic components may be mixedly mounted, and an electrical circuit unit having a BGA (ball grid array) structure may be mounted at an electrical connection portion with the wiring board.

さらに。本実施形態においては、超音波プローブ1として3層構造を採用したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、FPC40の対向面に電気接続のための電気端子を有する構成であれば良い。   further. In the present embodiment, a three-layer structure is adopted as the ultrasonic probe 1, but the present embodiment is not limited to this. For example, what is necessary is just the structure which has the electrical terminal for electrical connection in the opposing surface of FPC40.

また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.

(変形例1)
本実施形態においては、FPC40に電気接続されるIC51の大きさや形状は同一であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態においてIC51の大きさや形状は、同一でなくてもよい。以下、変形例1において、IC51の大きさが同一でない超音波プローブ及びその製造方法について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Modification 1)
In the present embodiment, the size and shape of the IC 51 electrically connected to the FPC 40 are the same. However, this embodiment is not limited to this. In the present embodiment, the size and shape of the IC 51 may not be the same. Hereinafter, in Modification 1, an ultrasonic probe in which the sizes of the ICs 51 are not the same and a manufacturing method thereof will be described. In the following description, components having substantially the same functions as those of the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.

図9は、変形例1に係るIC層500を高さ方向に沿って上から見た平面図である。図9に示すように、IC層510は、複数の形状や大きさを有する複数のIC510を有している。大きさや形状の違いに伴って、個々のIC510には、異なる数の電気端子53が形成されている。FPC40の背面には、複数のIC510にそれぞれ対応する複数の接続区域が設けられている。接続区域の位置や大きさ、形状、配列ピッチ、配置間隔は、電気接続されるIC51の配置位置や大きさ、形状、配列ピッチ、配置間隔に一致するように設定される。また、各接続区域には、対向するIC510上の電気端子53とバンプ接続するための複数の下側電気パッド44が形成されている。下側電気パッド44の個数や配列ピッチは、対向するIC510上の電気端子53の個数や配列ピッチと同一に設定される。これにより、大きさや形状の異なる複数のIC510とFPC40とが電気接続可能となり、ひいては、複数のIC510と複数の振動子11とを電気接続することができる。   FIG. 9 is a plan view of the IC layer 500 according to Modification 1 as viewed from above along the height direction. As shown in FIG. 9, the IC layer 510 includes a plurality of ICs 510 having a plurality of shapes and sizes. Due to the difference in size and shape, different numbers of electrical terminals 53 are formed in each IC 510. A plurality of connection areas respectively corresponding to the plurality of ICs 510 are provided on the back surface of the FPC 40. The position, size, shape, arrangement pitch, and arrangement interval of the connection area are set to coincide with the arrangement position, size, shape, arrangement pitch, and arrangement interval of the IC 51 that is electrically connected. Each connection area is formed with a plurality of lower electrical pads 44 for bump connection with the electrical terminals 53 on the IC 510 facing each other. The number and arrangement pitch of the lower electric pads 44 are set to be the same as the number and arrangement pitch of the electric terminals 53 on the IC 510 facing each other. As a result, a plurality of ICs 510 and FPCs 40 having different sizes and shapes can be electrically connected, and thus the plurality of ICs 510 and the plurality of vibrators 11 can be electrically connected.

なお変形例1に係る超音波プローブは、IC510と接続区域との形状や大きさが異なるだけで、図8と同様の製造過程をふまえて製造可能である。従って変形例1に係る超音波プローブの製造方法についての説明は省略する。   Note that the ultrasonic probe according to the first modification can be manufactured based on the same manufacturing process as that in FIG. 8 except that the shape and size of the IC 510 and the connection area are different. Therefore, the description of the method for manufacturing the ultrasonic probe according to the modification 1 is omitted.

上記構成により変形例1に係る超音波プローブは、異なる大きさや形状を有する複数のIC510とFPC40とが電気接続可能な構造を有する。従って変形例1においては、FPC40に電気接続される個々のIC510の形状や大きさ等を統一する必要がない。かくして変形例1によれば、IC510の大きさや形状に依らず大開口径を有する超音波プローブ及びその製造方法を実現することができる。   With the above configuration, the ultrasonic probe according to the first modification has a structure in which a plurality of ICs 510 having different sizes and shapes and the FPC 40 can be electrically connected. Therefore, in the first modification, it is not necessary to unify the shape and size of the individual ICs 510 that are electrically connected to the FPC 40. Thus, according to the first modification, an ultrasonic probe having a large aperture diameter and a manufacturing method thereof can be realized regardless of the size and shape of the IC 510.

(変形例2)
以下、本実施形態の変形例2に係る超音波プローブとその製造方法とについて説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Modification 2)
Hereinafter, an ultrasonic probe and a manufacturing method thereof according to Modification 2 of the present embodiment will be described. In the following description, components having substantially the same functions as those of the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.

図10は、縦方向から見た変形例2に係る超音波プローブ100の断面図である。図10に示すように、変形例2に係る超音波プローブ100は、複数の振動子11が形成する超音波放射面が凸形状を有するコンベックスプローブである。具体的には、超音波プローブ100は、音響整合層20、振動子層10、背面音響層30、FPC40、IC層50、及び土台61を有している。土台61は、高さ方向に沿って隆起している。土台61上にはIC51を介してFPC40が配置されている。FPC40は、上述のように配線がプリントされた柔軟性を有する配線基板である。FPC40を土台61の形状に沿って折り曲げることによって、複数の振動子11による超音波放射面を凸形状にすることができる。なお、土台61は、半角柱形状を有しており、縦方向に沿って延びる複数の平面(半角柱の側面)を含んでいる。この平面にIC51が接合される。また、図10における土台61は、縦方向と高さ方向とにより規定される平面内において3つのIC51が接合される構造を有しているが、本変形例2はこれに限定されない。例えば、縦方向と高さ方向とにより規定される平面内において4つ以上のIC51が接合されるとしてもよい。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe 100 according to the second modification viewed from the vertical direction. As shown in FIG. 10, the ultrasonic probe 100 according to Modification 2 is a convex probe in which the ultrasonic radiation surface formed by the plurality of transducers 11 has a convex shape. Specifically, the ultrasonic probe 100 includes an acoustic matching layer 20, a transducer layer 10, a back acoustic layer 30, an FPC 40, an IC layer 50, and a base 61. The base 61 is raised along the height direction. An FPC 40 is disposed on the base 61 via the IC 51. The FPC 40 is a flexible wiring board on which wiring is printed as described above. By bending the FPC 40 along the shape of the base 61, the ultrasonic radiation surfaces of the plurality of transducers 11 can be made convex. The base 61 has a half prism shape and includes a plurality of planes (side surfaces of the half prism) extending along the vertical direction. The IC 51 is bonded to this plane. In addition, the base 61 in FIG. 10 has a structure in which three ICs 51 are joined in a plane defined by the vertical direction and the height direction, but the second modification is not limited thereto. For example, four or more ICs 51 may be joined in a plane defined by the vertical direction and the height direction.

以下、FPC40を折り曲げ可能にするための構造について説明する。FPC40を折り曲げ可能にするためには、図3のように、IC51間の隙間が少なくとも1方向(図3においては横方向と縦方向との少なくとも一方)に沿って整列されていなくてはならない。換言すれば、図9のように、IC51間の隙間が横方向と縦方向とのいずれの方向にも整列していない場合、FPC40を折り曲げることはできない。より具体的には、隣り合うIC51間の隙間は、整列方向に沿って直線形状を有し、隣り合うIC51間の幅GYIは、整列方向の直交方向に沿って同一でなければならない。この要件を満たすことで、複数のIC51が電気接続されたFPC40を高さ方向に沿って折り曲げることができる。   Hereinafter, a structure for enabling the FPC 40 to be bent will be described. In order to be able to bend the FPC 40, as shown in FIG. 3, the gap between the ICs 51 must be aligned along at least one direction (in FIG. 3, at least one of the horizontal direction and the vertical direction). In other words, as shown in FIG. 9, when the gap between the ICs 51 is not aligned in either the horizontal direction or the vertical direction, the FPC 40 cannot be bent. More specifically, the gap between the adjacent ICs 51 has a linear shape along the alignment direction, and the width GYI between the adjacent ICs 51 must be the same along the direction orthogonal to the alignment direction. By satisfying this requirement, the FPC 40 to which the plurality of ICs 51 are electrically connected can be bent along the height direction.

次に変形例2に係る超音波プローブ100の製造方法について説明する。図11は、超音波プローブ100の製造過程の流れを示す図である。なお図11のステップSB1からステップSB3は、図8のステップSA1からステップSA3と同様であるので説明を省略する。   Next, a method for manufacturing the ultrasonic probe 100 according to Modification 2 will be described. FIG. 11 is a diagram showing the flow of the manufacturing process of the ultrasonic probe 100. Note that steps SB1 to SB3 in FIG. 11 are the same as steps SA1 to SA3 in FIG.

ステップSB3においてダイシングにより複数の振動子11等が形成された後、高さ方向(すなわち、FPC40表面及び背面の垂直方向)に沿ってFPC40を折り曲げる。(ステップSB4)。これにより複数の振動子11により形成される超音波放射面を凸形状に形成することができる。   In step SB3, after the plurality of vibrators 11 and the like are formed by dicing, the FPC 40 is bent along the height direction (that is, the vertical direction of the front surface and the back surface of the FPC 40). (Step SB4). Thereby, the ultrasonic radiation surface formed by the plurality of transducers 11 can be formed in a convex shape.

FPC40が折り曲げられた後、複数のIC51を土台61に接合する(ステップSB5)。土台61の形状は、IC51の大きさや個数に応じて設計される。例えば、図10に示すように、横方向に沿ってIC51を3つ配列する場合、土台61には、横方向に沿って3つの平面が形成される。IC51を土台61に接合後、振動子11間の溝に樹脂等を充填することで、超音波プローブ100が完成される。   After the FPC 40 is bent, the plurality of ICs 51 are joined to the base 61 (step SB5). The shape of the base 61 is designed according to the size and number of ICs 51. For example, as shown in FIG. 10, when three ICs 51 are arranged along the horizontal direction, the base 61 is formed with three planes along the horizontal direction. After joining the IC 51 to the base 61, the grooves between the vibrators 11 are filled with resin or the like, whereby the ultrasonic probe 100 is completed.

なお、変形例2においてFPC40は、高さ方向に沿って隆起するように、すなわち超音波放射面が凸形状を有するように、折り曲げられるとした。しかしながら、変形例2はこれに限定されない。例えば、FPC40を高さ方向に沿って陥没するように、すなわち超音波放射面が凹形状を有するように、折り曲げてもよい。   In Modification 2, the FPC 40 is bent so as to rise along the height direction, that is, so that the ultrasonic radiation surface has a convex shape. However, the modified example 2 is not limited to this. For example, the FPC 40 may be bent so as to be depressed along the height direction, that is, the ultrasonic radiation surface has a concave shape.

上記の超音波プローブ100とその製造方法とによれば以下の効果が得られる。従来においては、ICと複数の振動子とを電気接続する場合、複数の振動子の背面にFPCを介さないでICを配置していた。このような従来構造において大開口径を実現する場合、ICを大面積にしなければならなかった。一方、ICは、剛性を有するので、折り曲げることができない。従って従来構造では、平坦でない大開口径の超音波放射面(典型的には、凸形状を有する超音波放射面)を実現することができなかった。   According to the ultrasonic probe 100 and the manufacturing method thereof, the following effects can be obtained. Conventionally, when an IC and a plurality of vibrators are electrically connected, the IC is disposed on the back surface of the plurality of vibrators without an FPC. In order to realize a large aperture diameter in such a conventional structure, the IC must have a large area. On the other hand, since IC has rigidity, it cannot be bent. Therefore, the conventional structure cannot realize an ultrasonic radiation surface having a large opening diameter which is not flat (typically, an ultrasonic radiation surface having a convex shape).

変形例2においては、平坦でない大開口径の超音波放射面(典型的には、凸形状を有する超音波放射面)を実現するために、配線基板として柔軟性を有するFPC40を採用し、IC51間の隙間が整列するようにIC51をFPC40に電気接続することによって、高さ方向に沿ってFPC40を折り曲げている。これにより、従来構造では実現できなかった、大開口径を有するコンベックスプローブを実現することができる。   In the second modification, in order to realize an ultrasonic radiation surface having a large aperture that is not flat (typically, an ultrasonic radiation surface having a convex shape), a flexible FPC 40 is employed as a wiring board, The FPC 40 is bent along the height direction by electrically connecting the IC 51 to the FPC 40 so that the gaps are aligned. Thereby, it is possible to realize a convex probe having a large opening diameter, which cannot be realized by the conventional structure.

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

以上本発明によれば、2次元状に配列された複数の振動子と電気回路とが電気接続される超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法において、超音波プローブの歩留りの向上を実現することができる。   As described above, according to the present invention, in the ultrasonic probe in which a plurality of transducers arranged in a two-dimensional manner and an electric circuit are electrically connected and the method of manufacturing the ultrasonic probe, the yield of the ultrasonic probe is improved. Can do.

1…超音波プローブ、10…振動子層、11…振動子、13…圧電体、15…信号電極、17…アース電極、20…音響整合層、21…音響整合素子、30…背面音響層、31…背面音響素子、33…信号リード、40…FPC、41…配線基板、42…上側電気パッド、43…バンプ、44…下側電気パッド、45…バンプ、50…IC層、51…IC、53…電気端子、60…土台   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic probe, 10 ... Vibrator layer, 11 ... Vibrator, 13 ... Piezoelectric body, 15 ... Signal electrode, 17 ... Ground electrode, 20 ... Acoustic matching layer, 21 ... Acoustic matching element, 30 ... Back acoustic layer, 31 ... back acoustic element, 33 ... signal lead, 40 ... FPC, 41 ... wiring board, 42 ... upper electric pad, 43 ... bump, 44 ... lower electric pad, 45 ... bump, 50 ... IC layer, 51 ... IC, 53 ... Electric terminal, 60 ... Base

Claims (11)

第1ピッチで配列された複数の振動子と、
絶縁性を有する基板と、前記第1ピッチで前記基板の表面に配列され前記複数の振動子にそれぞれ電気接続される複数の第1導電性パッドと、前記第1ピッチより短い第2ピッチで前記基板の背面に配列され前記複数の第1導電性パッドにそれぞれ電気接続される複数の第2導電性パッドと、を有する配線基板と、
前記複数の第2導電性パッドに電気接続される複数の電気回路と、
を具備する超音波プローブであって、
前記配線基板は、柔軟性を有する、
ことを特徴とする超音波プローブ。
A plurality of vibrators arranged at a first pitch;
A substrate having insulation properties, a plurality of first conductive pads arranged on the surface of the substrate at the first pitch and electrically connected to the plurality of vibrators, and the second pitch shorter than the first pitch. A wiring substrate having a plurality of second conductive pads arranged on the back surface of the substrate and electrically connected to the plurality of first conductive pads, respectively.
A plurality of electrical circuits electrically connected to the plurality of second conductive pads;
An ultrasonic probe comprising :
The wiring board has flexibility,
An ultrasonic probe characterized by that.
前記配線基板は、前記複数の電気回路との電気接続に供される複数の接続区域と、前記複数の電気回路との電気接続に供されない非接続区域とを前記背面上に有する、請求項1記載の超音波プローブ。   The wiring board includes a plurality of connection areas provided for electrical connection with the plurality of electrical circuits and a non-connection area not provided for electrical connection with the plurality of electrical circuits on the back surface. The described ultrasonic probe. 前記複数の接続区域は、前記複数の電気回路と同一の第3ピッチで前記背面上に配列される、請求項2記載の超音波プローブ。   The ultrasound probe according to claim 2, wherein the plurality of connection areas are arranged on the back surface at the same third pitch as the plurality of electric circuits. 前記複数の接続区域の各々は、前記第2ピッチで配列された前記第2導電性パッドを有する、請求項3記載の超音波プローブ。   4. The ultrasonic probe according to claim 3, wherein each of the plurality of connection areas includes the second conductive pads arranged at the second pitch. 前記配線基板には、第1方向に沿って所定間隔おきに配列された複数の電気回路列が電気接続され、
前記複数の電気回路列の各々は、前記複数の電気回路のうちの、前記第1方向に略直交する第2方向に沿って一列に配列された複数の電気回路から構成され、
前記所定間隔は、前記第1方向に沿う前記非接続区域の幅と略同一である、
請求項3記載の超音波プローブ。
A plurality of electric circuit arrays arranged at predetermined intervals along the first direction are electrically connected to the wiring board,
Each of the plurality of electric circuit rows is composed of a plurality of electric circuits arranged in a line along a second direction substantially orthogonal to the first direction among the plurality of electric circuits.
The predetermined interval is substantially the same as the width of the non-connection area along the first direction.
The ultrasonic probe according to claim 3.
前記配線基板は、前記複数の振動子により形成される超音波放射面が前記第1方向と前記第2方向とに略直交する第3方向に隆起又は陥没するように折り曲げられている、請求項5記載の超音波プローブ。   The wiring board is bent so that an ultrasonic radiation surface formed by the plurality of vibrators is raised or depressed in a third direction substantially orthogonal to the first direction and the second direction. 5. The ultrasonic probe according to 5. 前記複数の電気回路の各々は、所定間隔おきに前記配線基板に電気接続される、請求項1記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein each of the plurality of electric circuits is electrically connected to the wiring board at predetermined intervals. 前記配線基板は、プリント配線を有する、請求項1記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the wiring board has a printed wiring. 前記複数の電気回路の各々は、半導体基板に複数の電子部品が集積された集積回路である、請求項1記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein each of the plurality of electric circuits is an integrated circuit in which a plurality of electronic components are integrated on a semiconductor substrate. 前記複数の第1導電性パッドと前記複数の第2導電性パッドとは、前記基板内において配線によりそれぞれ接続される、請求項1記載の超音波プローブ。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the plurality of first conductive pads and the plurality of second conductive pads are connected to each other by wiring in the substrate. 振動子ブロックを形成し、
複数の第1面を有する複数の回路であって、前記複数の第1面の各々は、複数の端子を有する複数の電気回路を形成し、
第2面と複数の接続区域が設けられた第3面とを有する基板であって、前記第2面は、少なくとも1方向に沿って第1ピッチで配列された複数の第1導電性パッドを有し、前記複数の接続区域の各々は、前記少なくとも1方向に沿って前記第1ピッチよりも短い第2ピッチで配列された複数の第2導電性パッドを有する配線基板を形成し、
前記振動子ブロックと前記第2面とを向かい合わせ、且つ前記複数の第1面と前記複数の接続区域とをそれぞれ向かい合わせて、前記振動子ブロックと前記複数の電気回路と前記配線基板とを電気接続し、
前記複数の第2導電体と同数の振動子を形成するために、前記振動子ブロックを前記少なくとも1方向に沿って前記第1ピッチで切断する、
ことを具備する超音波プローブの製造方法であって、
前記複数の接続区域のうちの前記少なくとも1方向に沿って隣り合う2つの接続区域間の間隔は、略同一幅を有し、
前記複数の電気回路は、前記少なくとも1方向に沿って前記第3面上に前記略同一幅をあけて配置され、
前記第2面及び前記第3面の垂直方向に前記配線基板を折り曲げる、
ことを特徴とする超音波プローブの製造方法。
Forming a transducer block,
A plurality of circuits having a plurality of first surfaces, each of the plurality of first surfaces forming a plurality of electrical circuits having a plurality of terminals;
A substrate having a second surface and a third surface provided with a plurality of connection areas, wherein the second surface includes a plurality of first conductive pads arranged at a first pitch along at least one direction. Each of the plurality of connection areas forms a wiring substrate having a plurality of second conductive pads arranged at a second pitch shorter than the first pitch along the at least one direction;
The transducer block, the plurality of electric circuits, and the wiring board are arranged so that the transducer block and the second surface face each other, and the plurality of first surfaces and the plurality of connection areas face each other. Electrical connection and
Cutting the vibrator block at the first pitch along the at least one direction in order to form the same number of vibrators as the plurality of second conductors;
An ultrasonic probe manufacturing method comprising :
An interval between two connection areas adjacent along the at least one direction of the plurality of connection areas has substantially the same width,
The plurality of electric circuits are disposed on the third surface with the substantially same width along the at least one direction,
Bending the wiring board in a direction perpendicular to the second surface and the third surface;
A method of manufacturing an ultrasonic probe.
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