JP5923205B1 - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

【課題】連続波ドプラモードの実行に用いられる超音波探触子において、電気的クロストークを低減する。【解決手段】複数の振動素子の背面側にはリードアレイ内蔵型のバッキングが配置されており、バッキングの下面にはリードアレイに接続されたバッキング端子アレイが設けられている。バッキングと電子基板との間には中継基板が設けられている。中継基板には、バッキング端子アレイに対応する電極部アレイが設けられている。電極部は、バッキング端子に接続された基板端子３２と、そこからシフトした位置に形成された基板内部配線用のビア３４と、それらを接続する導電路４６と、を含む。電極部アレイは送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０とを含む。送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０とにおいて、そのシフトの向きが互いに異なっている。【選択図】図３

Description

本発明は超音波探触子に関し、特に、連続波ドプラモードの実行に用いられる超音波探触子に関する。

近時、三次元計測機能を有する超音波診断装置が普及しつつある。そのような超音波診断装置は、例えば、２Ｄアレイ振動素子を備えた超音波探触子（プローブ）を備えている。かかるプローブは、一般的に、２Ｄアレイ振動素子を有するプローブヘッド、プローブケーブル及びプローブコネクタにより構成される。プローブヘッド内に電子回路（ＩＣ）が設けられる場合がある。電子回路は、例えばチャンネルリダクション用の回路、すなわち、信号線の本数を削減するための回路である。また、プローブヘッド内にインターポーザーとしての中継基板が設けられる場合がある。中継基板は、２Ｄアレイ振動素子を構成する複数の振動素子と電子回路に設けられた複数の電極パッドとを電気的に接続するための部材である。

特許文献１に記載の超音波探触子においては、プローブヘッド内に電子回路が設けられている。

特許文献２には、複数の振動素子に電気的に接続される複数のリードが埋設されたバッキングが記載されている。複数のリードはバッキング内で交差している。

特許文献３には、連続波ドプラモードの実行に用いられる超音波探触子が記載されている。この超音波探触子においては、送信用圧電材と受信用圧電材との間に、各圧電材の一方の面を共通電位とするための導電材からなる仕切りが挿入されている。

特許第５４８０９８８号明細書 特許第３８２２８２９号明細書 特公平６−１３０３２号公報

ところで、連続波ドプラモードの実行時においては、一般的に、２Ｄアレイ振動素子上に送信用グループと受信用グループとが設けられる。この場合、複数の送信信号と複数の受信信号との間で電気的クロストークが発生し、特に個々の受信信号にノイズが混入しやすくなる。各送信信号の振幅レベルは例えば数十Ｖであるのに対し、各受信信号の振幅レベルは例えば数十ｍＶ程度であり、それらの差は非常に大きい。それ故、送信信号に起因する電気的クロストークノイズの発生が問題となる。特に、配線上の要をなす中継基板での電気的クロストークを低減したいとの要望がある。

本発明の目的は、連続波ドプラモードの実行に用いられる超音波探触子において、電気的クロストークを低減することにある。

本発明に係る超音波探触子は、複数の振動素子と、前記複数の振動素子から放射された超音波を吸収するバッキング本体と、前記バッキング本体内に設けられ前記複数の振動素子に電気的に接続されたリードアレイと、前記バッキング本体の表面上に設けられ前記リードアレイに電気的に接続されたバッキング端子アレイと、を有するバッキングと、前記複数の振動素子に供給される送信信号群及び前記複数の振動素子から出力された受信信号群のうちの少なくとも一方を処理する電子回路と、前記バッキングと前記電子回路との間に設けられ、複数の電極部からなる電極部アレイを有する中継基板と、を含み、前記電極部アレイは、境界線の一方側に設けられた第１電極部アレイと、前記境界線の他方側に設けられた第２電極部アレイと、を含み、前記第１電極部アレイは、前記バッキング端子アレイ中の第１バッキング端子サブアレイと接触する第１基板端子サブアレイと、前記第１基板端子サブアレイが有する二次元配列を第１方向へ並行移動させたものに相当する二次元配列を有する基板内部配線用の第１ビアサブアレイと、前記第１基板端子サブアレイと前記第１ビアサブアレイとを繋ぐ第１導電路サブアレイと、を含み、前記第２電極部アレイは、前記バッキング端子アレイ中の第２バッキング端子サブアレイと接触する第２基板端子サブアレイと、前記第２基板端子サブアレイを有する二次元配列を第２方向へ並行移動させたものに相当する二次元配列を有する基板内部配線用の第２ビアサブアレイと、前記第２基板端子サブアレイと前記第２ビアサブアレイとを繋ぐ第２導電路サブアレイと、を含み、前記第１方向は前記境界線からその一方側へ離れる方向であり、前記第２方向は前記境界線からその他方側へ離れる方向である、ことを特徴とする。

上記の構成においては、中継基板に設けられた電極部アレイは、第１電極部アレイと第２電極部アレイとを含む。第１電極部アレイにおいては、第１基板端子サブアレイを第１方向へ並行移動させた位置に第１ビアサブアレイが設けられており、第２電極部アレイにおいては、第２基板端子サブアレイを第２方向へ並行移動させた位置に第２ビアサブアレイが設けられている。第１方向は境界線から一方側へ離れる方向であり、第２方向は境界線から他方側へ離れる方向である。これにより、第１電極部アレイと第２電極部アレイを同一レイアウトで配置する場合と比べて、第１電極部アレイと第２電極部アレイとの間で、例えば、ビア同士の距離や基板端子とビアとの間の距離が長くなる。この場合、第１電極部アレイと第２電極部アレイとの間の電気的クロストークを防止又は低減することが可能となる。つまり、第１電極部アレイと第２電極部アレイとの間で、ビア間の電気的クロストークや基板端子とビアとの間の電気的クロストークを防止又は低減することが可能となる。電気的クロストークの要因として、例えば、電極部材同士の容量結合や誘導的結合等が挙げられる。上記の構成によると、第１電極部アレイと第２電極部アレイとの間で、ビア同士の距離や基板端子とビアとの間の距離を長くすることができるので、その結合を防止又は低減することが可能となる。それ故、電気的クロストークを防止又は低減することが可能となる。電子回路は、例えばチャンネルリダクション用の回路である。電子回路は、送信信号生成回路及び受信信号処理回路のうちの少なくとも一方の回路であってもよい。複数の振動素子は例えば２Ｄ振動素子アレイであってもよいし、それ以外のタイプの振動素子が用いられてもよい。

望ましくは、前記第１方向は前記境界線に直交する直交方向に対して斜めの方向であり、第２方向は前記直交方向に対して斜めの方向である。

望ましくは、前記境界線にグランド電極部列が設けられている。この構成によると、グランド電極部列によってシールド効果が得られる。これにより、第１電極部アレイと第２電極部アレイとの間の電気クロストークを更に低減することが可能となる。

望ましくは、前記境界線に音響分離溝が形成されている。この構成によると、第１電極部アレイと第２電極部アレイとが物理的に分離され、これにより、第１電極部アレイと第２電極部アレイとの間における音響的クロストークを防止又は低減することが可能となる。音響的クロストークの要因として、例えば連続した材料内を超音波が伝搬し、隣接する素子は漏れ込むことが挙げられる。上記の構成によると、第１電極部アレイと第２電極部アレイとが音響分離溝によって物理的に分離されているので、その部分において超音波の伝搬が遮断される。これにより、第１電極部アレイと第２電極部アレイとの間における音響的クロストークを防止又は低減することが可能となる。

望ましくは、前記音響分離溝に音響分離材が充填されている。この構成においても、第１電極部アレイと第２電極部アレイとが物理的に分離され、これにより、第１電極部アレイと第２電極部アレイとの間における音響的クロストークを防止又は低減することが可能となる。

望ましくは、前記リードアレイは、前記第１バッキング端子サブアレイに電気的に接続された第１リードサブアレイと、前記第２バッキング端子サブアレイに電気的に接続された第２リードサブアレイと、を含み、前記第１リードサブアレイと前記第２リードサブアレイは互いに離れるように配置されている。この構成によると、リードアレイにおいても、第１リードサブアレイと第２リードサブアレイとの間の電気クロストークを防止又は低減することが可能となる。

本発明によると、連続波ドプラモードの実行に用いられる超音波探触子において、電気的クロストークを低減することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る超音波探触子を示す断面図である。 中継基板における電極部の構成を示す図である。 第１実施形態に係る電極部アレイのレイアウトを示す平面図である。 比較例に係る電極部アレイのレイアウトを示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る超音波探触子を示す断面図である。 第２実施形態に係る電極部アレイのレイアウトを示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る超音波探触子を示す断面図である。 第３実施形態に係る電極部アレイのレイアウトを示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る超音波探触子を示す断面図である。 第４実施形態に係る電極部アレイのレイアウトを示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る超音波探触子を示す断面図である。 第６実施形態に係る電極部アレイのレイアウトを示す平面図である。

［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る超音波探触子が示されている。超音波探触子１０は、超音波診断装置のプローブとして用いられ、生体に対して超音波の送受を行う送受波器である。

超音波探触子１０は、複数の振動素子１２が二次元配列された２Ｄアレイ振動素子を含む。２Ｄアレイ振動素子により送信ビーム及び受信ビームが形成され、それらのビームは電子的に二次元走査される。超音波ビームが二次元走査されると、三次元空間内のデータが取得され、そのデータから三次元画像が形成される。なお、２Ｄアレイ振動素子の替わりに、複数の振動素子１２が一列に直線状に配列された１Ｄアレイ振動素子が用いられてもよい。

振動素子１２の上面側（超音波を送受する向きの側）には、音響整合層１４が設けられている。音響整合層１４は、振動素子１２から生体へ音響インピーダンスを段階的に減少させ、振動素子１２と生体を音響的に整合させるための層である。音響整合層１４は、１層のみにより構成されてもよいが、音響インピーダンスを生体に向けてできるだけ滑らかに減少させるために複数の層を有していてもよい。

複数の振動素子１２を包み込むように保護層１６が設けられている。保護層１６の上面が生体表面に当接される。

２Ｄアレイ振動素子の背面側（超音波を送受する向きの反対側）には、ハードバッキング１８を介してバッキング２０が設けられている。ハードバッキング１８は、振動素子１２より音響インピーダンスが高くされており、ハード背面層を形成し、振動素子１２とハードバッキング１８が一体となって超音波の送波及び受波を行っている。なお、ハードバッキング１８は設けられなくてもよい。

バッキング２０は、２Ｄアレイ振動素子から背面側に放射される不要な超音波を吸収、散乱等する部材である。バッキング２０は、大別して、バッキング本体２２とそれに埋設された複数のリード２４とによって構成されており、いわゆるリードアレイ内蔵型のバッキングである。バッキング本体２２は、超音波を吸収、散乱等する機能を有する。複数のリード２４によってリードアレイが構成される。例えば、振動素子数分のリード２４がバッキング本体２２に埋設されている。各リード２４の一端は、対応する振動素子１２に電気的に接続されている。例えば、複数のリード２４は、振動素子１２の配列と同一のパターンをもって同一のピッチで配置されている。バッキング本体２２の下面には、複数のリード２４の他端に電気的に接続された複数のバッキング端子２６が設けられている。複数のバッキング端子２６は二次元配列されており、これにより、バッキング端子アレイが構成される。例えば、振動素子数分のバッキング端子２６が設けられている。例えば、複数のバッキング端子２６は、振動素子１２の配列と同一のパターンをもって同一のピッチで配置されている。バッキング端子２６は、例えばＡｕ（金）等の導電材料によって構成されている。

超音波探触子１０は電子回路２８を含む。バッキング２０と電子回路２８との間に、インターポーザーとしての中継基板３０が設けられており、上記のリードアレイは中継基板３０を介して電子回路２８に電気的に接続される。電子回路２８は、例えば制御ＩＣである。例えば、電子回路２８は、送信信号の生成や受信信号の処理等を実行する回路であり、特に、整相加算処理を実行する回路であってもよい。具体的には、電子回路２８は、振動素子数分の受信信号を所定のグループ単位で整相加算処理することにより一定数の受信信号を生成する受信回路、及び、１又は一定数の送信信号に基づき振動素子数分の送信駆動信号を生成する送信回路のうちの少なくとも一方を有していてもよい。

中継基板３０は、複数の振動素子１２と電子回路２８とを電気的に接続するための基板である。中継基板３０は、例えば複数の基板が積層された積層基板である。中継基板３０は、電子回路２８上の端子（電極パッド）と振動素子１２との接続を切り替える機能を有していてもよい。中継基板３０は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料によって構成されている。

中継基板３０には、複数のバッキング端子２６に対応する複数の電極部が設けられている。複数の電極部は二次元配列されており、これにより、電極部アレイが構成される。各電極部は、基板端子３２、ビア３４（又はスルーホール）、及び、基板端子３２とビア３４とを電気的に接続する導電路、によって構成されている。例えば、振動素子数分の電極部が設けられている。すなわち、振動素子数分の基板端子３２、ビア３４及び導電路が設けられている。複数の基板端子３２は、複数のバッキング端子２６の配列と同一のパターンをもって同一のピッチで配置されている。各基板端子３２は中継基板３０の上面に設けられており、対応するバッキング端子２６に電気的に接続されている。基板端子３２は、例えば、はんだ等によって形成されたバンプ状の導電部材である。例えば、銀ペースト等によって、バッキング端子２６と基板端子３２とが接続されてもよい。各ビア３４は、例えば、中継基板３０の上面から下面にかけて形成された基板内部配線であり、中継基板３０の下面において、電子回路２８上の端子３６に電気的に接続されている。電極部については、図２以降の図面を参照して詳しく説明する。

電子回路２８の上面には、複数の端子３６が設けられている。複数の端子３６は二次元配列されており、これにより、端子アレイが構成される。端子３６は、対応するビア３４に電気的に接続されている。端子３６は、例えば、はんだ等によって形成されたバンプ状の導電部材である。

バッキング２０、電子回路２８及び中継基板３０は、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤３８によって固定されている。

連続波ドプラモード（ＣＷモード）が実行される場合、複数の振動素子１２（２Ｄアレイ振動素子）は、送信用グループと受信用グループとに分けられる。送信用グループは複数の送信用の振動素子１２（送信用振動素子アレイ）によって構成され、受信用グループは複数の受信用の振動素子１２（受信用振動素子アレイ）によって構成される。例えば、複数の振動素子１２が二等分され、これにより、送信用グループと受信用グループが形成される。例えば、送信用グループ４０は、送信用振動素子アレイ、複数の送信用のリード２４（送信用リードサブアレイ）、複数の送信用のバッキング端子２６（送信用バッキング端子サブアレイ）、複数の送信用の電極部（送信用電極部アレイ）、等を含む。受信用グループ４２は、受信用振動素子アレイ、複数の受信用のリード２４（受信用リードサブアレイ）、複数の受信用のバッキング端子２６（受信用バッキング端子サブアレイ）、複数の受信用の電極部（受信用電極部アレイ）、等を含む。

なお、送信用リードアレイが「第１リードサブアレイ」の一例に相当し、送信用バッキング端子サブアレイが「第１バッキング端子サブアレイ」の一例に相当し、送信用電極部アレイが「第１電極部アレイ」の一例に相当する。また、受信用リードアレイが「第２リードサブアレイ」の一例に相当し、受信用バッキング端子サブアレイが「第２バッキング端子サブアレイ」の一例に相当し、受信用電極部アレイが「第２電極部アレイ」の一例に相当する。

以下、中継基板３０に設けられた電極部について詳しく説明する。図２には、電極部の一例が示されている。図２の（Ａ）は、中継基板３０と電極部４４の拡大断面図である。図２の（Ｂ）はＸＹ平面を示す図であり、図２の（Ｂ）には、中継基板３０の上面３０ａ側から見た電極部４４が示されている。

中継基板３０の上面３０ａには基板端子３２が設けられている。基板端子３２は、盛り上がったバンプ状の形状を有する金属等の導電部材であり、バッキング端子２６に電気的に接続されている。ビア３４は、基板端子３２からシフトした位置に形成されている。ビア３４は、中継基板３０の上面３０ａから下面３０ｂにかけて形成されている。ビア３４内には金属等の導電部材が設けられており、その導電部材が、中継基板３０の下面３０ｂにおいて、電子回路２８上の端子３６に電気的に接続されている。基板端子３２とビア３４は、導電路４６によって電気的に接続されている。導電路４６は金属等の導電部材である。基板端子３２、ビア３４及び導電路４６によって、電極部４４が構成されている。中継基板３０には、振動素子数分の電極部４４が設けられており、これにより、電極部アレイが形成されている。電極部４４においては、基板端子３２からビア３４までの経路が、例えば位置ベクトルとして定義される。なお、中継基板３０が積層基板によって構成されている場合、各基板にビア３４が形成され、ビア３４内の導電材料によって、中継基板３０の上面と下面とが電気的に接続される。

以下、電極部アレイについて詳しく説明する。図３には、第１実施形態に係る電極部アレイのレイアウトが示されている。図３はＸＹ平面を示す図であり、電極部アレイを上方（中継基板３０の上面３０ａ側）から見た図である。

複数の電極部４４は二次元配列されており、これより、電極部アレイが構成される。複数の基板端子３２は、複数のバッキング端子２６の配列と同一のピッチで配置されている。複数の基板端子３２は二次元配列されており、これにより、バッキング端子アレイに対応する基板端子アレイが構成される。

ＣＷモードが実行される場合、電極部アレイは、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０とに分けられる。例えば、電極部アレイの中央（一点鎖線で示す部分）を境界にして、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０が形成される。ここで、送信用の電極部４４を「送信用電極部４４ａ」と称し、受信用の電極部４４を「受信用電極部４４ｂ」と称することとする。送信用電極部アレイ４８は複数の送信用電極部４４ａによって構成され、受信用電極部アレイ５０は複数の受信用電極部４４ｂによって構成される。送信用電極部アレイ４８は、ＣＷモードでの送信側に対応するエリアに配置された電極部群であり、受信用電極部アレイ５０は、ＣＷモードでの受信側に対応するエリアに配置された電極部群である。つまり、送信用電極部アレイ４８は送信用振動素子アレイに対応する電極部群であり、受信用電極部アレイ５０は受信用振動素子アレイに対応する電極群である。

なお、送信用電極部アレイ４８が「第１電極部アレイ」の一例に相当し、送信用電極部アレイ４８に含まれる複数の基板端子３２が「第１基板端子サブアレイ」の一例に相当し、送信用電極部アレイ４８に含まれる複数のビア３４が「第１ビアサブアレイ」の一例に相当し、送信用電極部アレイ４８に含まれる複数の導電路４６が「第１導電路サブアレイ」の一例に相当する。また、受信用電極部アレイ５０が「第２電極部アレイ」の一例に相当し、受信用電極部アレイ５０に含まれる複数の基板端子３２が「第２基板端子サブアレイ」の一例に相当し、受信用電極部アレイ５０に含まれる複数のビア３４が「第２ビアサブアレイ」の一例に相当し、受信用電極部アレイ５０に含まれる複数の導電路４６が「第２導電路サブアレイ」の一例に相当する。

送信用電極部アレイ４８に含まれる複数の基板端子３２（第１基板端子サブアレイ）は、バッキング端子アレイ中の送信用バッキング端子サブアレイ（第１バッキング端子サブアレイ）に電気的に接続されている。同様に、受信用電極部アレイ５０に含まれる複数の基板端子３２（第２基板端子サブアレイ）は、バッキング端子アレイ中の受信用バッキング端子サブアレイ（第２バッキング端子サブアレイ）に電気的に接続されている。

図３に示すように、送信用電極部アレイ４８に含まれる複数のビア３４（第１ビアサブアレイ）は、送信用電極部アレイ４８に含まれる複数の基板端子３２（第１基板端子サブアレイ）が有する二次元配列を第１方向へ並行移動させたものに相当する二次元配列を有する。第１方向は、送信用電極部アレイ４８において境界線から離れる方向である。同様に、受信用電極部アレイ５０に含まれる複数のビア３４（第２ビアサブアレイ）は、受信用電極部アレイ５０に含まれる複数の基板端子３２（第２基板端子サブアレイ）が有する二次元配列を第２方向へ並行移動させたものに相当する二次元配列を有する。第２方向は、受信用電極部アレイ５０において境界線から離れる方向である。一例として、第１及び第２方向は、境界線に直交するする方向に対して斜めの方向である。このように、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間で、電極部４４のレイアウトが相違している。つまり、ビア３４は基板端子３２からシフトした位置に形成されているが、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間では、そのシフトパターンが相違している。更に換言すると、それらの間で、基板端子３２からビア３４までの経路として定義される「位置ベクトル」の向きが相違している。

例えば、一点鎖線で示す中央を間にして、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間で、基板端子３２が内側（中央側）に配置され、ビア３４が外側に配置されるように、各送信用電極部４４ａと各受信用電極部４４ｂが配置されている。図３に示す例では、送信用電極部アレイ４８においては、基板端子３２が右斜め上に配置され、ビア３４が左斜め下に配置されている。受信用電極部アレイ５０においては、基板端子３２が左斜め上に配置され、ビア３４が右斜め下に配置されている。つまり、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間で、ビア３４が互いに離れるようにビア３４が形成されている。一例として、Ｘ軸又はＹ軸を基準として、送信用電極部アレイ４８においては、基板端子３２からビア３４までの経路（移動ベクトル）が、斜め左下の方向に４５°傾斜しており、受信用電極部アレイ５０においては、その経路が、斜め右下の方向に４５°傾斜している。この傾斜角度は一例に過ぎず、もちろん、別の傾斜角度が採用されてもよい。ちなみち、経路（移動ベクトル）を傾斜させることにより、複数の電極部４４を配置するためのスペースを削減することができ、これにより、超音波探触子１０のサイズを削減することが可能となる。その傾斜角度を４５°に設定することにより、電極部４４の配置条件が最適となり、より多くのスペースを削減すること可能となる。

なお、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間で、全ての電極部４４のシフトパターンが相違していてもよいし、一部のシフトパターンが相違していてもよい。例えば、送信用電極部アレイ４８において受信用電極部アレイ５０に最も近い送信用電極部４４ａの列（送信用電極部列５２）と、受信用電極部アレイ５０において送信用電極部アレイ４８に最も近い受信用電極部４４ｂの列（受信用電極部列５４）と、の間において、基板端子３２が内側に配置され、ビア３４が外側に配置されるように、送信用電極部４４ａと受信用電極部４４ｂのシフトパターンが形成され、これら以外の電極部４４のシフトパターンは同一であってもよい。つまり、一点鎖線で示す中央に最も近い送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間において、基板端子３２が内側に配置され、ビア３４が外側に配置されるように、シフトパターンが形成されてもよい。

また、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４が、超音波の送受波に用いられない無効電極部の列であってもよい。この場合、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４においては、電極部４４のシフトパターンが同一であってもよい。

以上のように、第１実施形態においては、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間で、電極部４４のレイアウト（シフトパターン）が相違している。これにより、それらの間で電極部４４を同一レイアウトで配置する場合と比べて、電気的クロストークを防止又は低減することが可能となる。例えば、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間で、基板端子３２が内側（中央側）に配置され、ビア３４が外側に配置されるように、各送信用電極部４４ａと各受信用電極部４４ｂが配置される。この場合、電極部４４を同一レイアウトで配置する場合と比べて、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間で、ビア３４同士の距離、及び、基板端子３２とビア３４との間の距離が長くなる。つまり、送信用電極部列５２に属するビア３４と受信用電極部列５４に属するビア３４との間の距離が長くなる。また、送信用電極部列５２に属する基板端子３２と受信用電極部列５４に属するビア３４との間の距離が長くなる。同様に、受信用電極部列５４に属する基板端子３２と送信用電極部列５２に属するビア３４との間の距離が長くなる。そのため、送信用電極部列５２に属するビア３４と受信用電極部列５４に属するビア３４との間の電気的クロストーク、送信用電極部列５２に属する基板端子３２と受信用電極部列５４に属するビア３４との間の電気的クロストーク、及び、送信用電極部列５２に属するビア３４と受信用電極部列５４に属する基板端子３２との間の電気的クロストーク、を防止又は低減することが可能となる。電気的クロストークの要因として、例えば、二次元配列された電極同士や信号線同士の容量的結合や誘導的結合が挙げられる。第１実施形態によると、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間で、部材（基板端子３２、ビア３４）間の距離を長くすることができるので、その結合を防止又は低減することが可能となる。これにより、電気的クロストークを防止又は低減することが可能となる。

（比較例）
以下、比較例について説明する。図４には、比較例に係る電極部アレイのレイアウトが示されている。図４はＸＹ平面を示す図であり、電極部アレイを上方から見た図である。

比較例においても、複数の電極部４４が二次元配列されており、これにより、電極部アレイが構成される。電極部４４自体の構成は、第１実施形態に係る電極部４４と同じである。複数の基板端子３２は、複数のバッキング端子２６の配列と同一のピッチで配置されている。

ＣＷモードが実行される場合、電極部アレイは、送信用電極部アレイ５６と受信用電極部アレイ５８とに分けられる。例えば、電極部アレイの中央（一点鎖線で示す部分）を境界にして、送信用電極部アレイ５６と受信用電極部アレイ５８が形成される。送信用電極部アレイ５６は送信用振動素子アレイに対応する電極部群であり、受信用電極部アレイ５８は受信用振動素子アレイに対応する電極群である。

電極部４４の配置スペースを確保するために、基板端子３２からビア３４までの経路（移動ベクトル）がＸ軸又はＹ軸に対して４５°傾斜した状態で、各電極部４４が配置されている。比較例においては、全ての電極部４４が同一のレイアウトに従って配置されている。すなわち、送信用電極部アレイ５６と受信用電極部アレイ５８との間で、電極部４４のレイアウトは相違しておらず、全ての電極部４４のシフトパターンは同一となっている。図４に示す例では、全ての電極部４４において、基板端子３２が左斜め上に配置され、ビア３４が右斜め下に配置されている。

電極部４４を斜めに配置した場合、電極部４４をＸ軸又はＹ軸に沿って配置した場合と比べて、隣接する２つの電極部４４の間において、基板端子３２とビア３４との間の距離が短くなる。基板端子３２とビア３４がリード２４と同一ピッチで配置されている場合であっても、基板端子３２とビア３４との間の距離がそのピッチよりも短くなる。比較例においては、送信用電極部アレイ５６と受信用電極部アレイ５８との間で電極部４４のレイアウトは相違しておらず、全ての電極部４４が同じ方向に斜めに配置されている。この場合、送信用電極部アレイ５６において受信用電極部アレイ５８に最も近い電極部４４の列と、受信用電極部アレイ５８において送信用電極部アレイ５６に最も近い電極部４４の列と、の間において、基板端子３２とビア３４との間の距離が短くなり、その部分で電気的クロストークが発生しやすくなる。例えば、破線で囲んだ受信側の基板端子３２と送信側のビア３４との間で電気的クロストークが発生しやすくなる。また、ピッチの長さによっては、送信用電極部アレイ５６において受信用電極部アレイ５８に最も近い電極部４４の列と、受信用電極部アレイ５８において送信用電極部アレイ５６に最も近い電極部４４の列と、の間において、ビア３４同士の距離が短くなり、その部分で電気的クロストークが発生する場合がある。特に、ビア３４は中継基板３０の上面から下面にかけて形成されており、その距離が長くなることもある。ビア３４の距離が長くなるほど、送信側のビア３４と受信側のビア３４との間で電気的クロストークが発生しやすくなる。ピッチの長さは例えば５０μｍ程度であり、この場合、送信側と受信側との間で電気的クロストークが発生しやすくなる。

この比較例に対して、第１実施形態によると、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間で、ビア３４同士の距離、及び、基板端子３２とビア３４との間の距離が、比較例よりも長くなる。これにより、送信側と受信側との間の電気的クロストークの発生を防止又は低減することが可能となる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る超音波探触子について説明する。図５には、第２実施形態に係る超音波探触子１０Ａが示されている。

超音波探触子１０Ａは、中継基板３０に設けられたグランド電極部６０を含む。グランド電極部６０以外の構成は、第１実施形態に係る超音波探触子１０の構成と同じである。グランド電極部６０は、例えばグランド用のビア又はスルーホールである。グランド電極部６０は、中継基板３０において送信用グループ４０と受信用グループ４２との間に設けられている。

以下、中継基板３０に設けられた電極部アレイについて詳しく説明する。図６には、第２実施形態に係る電極部アレイのレイアウトが示されている。図６はＸＹ平面を示す図であり、電極部アレイを上方（中継基板３０の上面３０ａ側）から見た図である。

第１実施形態と同様に、複数の電極部４４が二次元配列されており、これにより、電極部アレイが構成される。ＣＷモードが実行される場合、電極部アレイは、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０とに分けられる。各送信用電極部４４ａと各受信用電極部４４ｂのシフトパターンは、第１実施形態に係るシフトパターンと同じである。

第２実施形態においては、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間に形成された隙間帯に、グランド電極部６０が設けられている。例えば、複数のグランド電極部６０が一列に配置され、これによりグランド電極部列６２が構成される。

以上のように、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間にグランド電極部列６２を設けることにより、その部分でシールド効果が得られる。これにより、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間の電気的クロストークを更に低減することが可能となる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る超音波探触子について説明する。図７には、第３実施形態に係る超音波探触子１０Ｂが示されている。

超音波探触子１０Ｂにおいては、中継基板３０に音響分離溝６４が形成されている。この音響分離溝６４は、中継基板３０のみに形成されていてもよいし、図７に示すように電子回路２８にも形成されていてもよい。音響分離溝６４以外の構成は、第１実施形態に係る超音波探触子１０の構成と同じである。音響分離溝６４は、例えばダイシング等の手法によって形成される。音響分離溝６４は、中継基板３０において送信用グループ４０と受信用グループ４２との間に形成されており、送信用グループ４０と受信用グループ４２とを音響的に分離する機能を有している。

以下、中継基板３０に設けられた電極部アレイについて詳しく説明する。図８には、第３実施形態に係る電極部アレイのレイアウトが示されている。図８はＸＹ平面を示す図であり、電極部アレイを上方（中継基板３０の上面３０ａ側）から見た図である。

第１実施形態と同様に、複数の電極部４４が二次元配列されており、これにより、電極部アレイが構成される。ＣＷモードが実行される場合、電極部アレイは、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０とに分けられる。各送信用電極部４４ａと各受信用電極部４４ｂのシフトパターンは、第１実施形態に係るシフトパターンと同じである。

第３実施形態においては、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間に形成された隙間帯に、Ｙ軸に沿って直線状の音響分離溝６４が形成されている。これにより、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０とが物理的に分離され、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０と間における音響的クロストークを防止又は低減することが可能となる。音響的クロストークの要因として、例えば連続した材料内を超音波が伝搬し、隣接する素子へ漏れ込むことが挙げられる。中継基板３０が連続した同一材料によって形成されている場合、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間で中継基板３０内を超音波が伝搬し、これにより、音響的クロストークが発生することがある。第３実施形態によると、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０とが音響分離溝６４によって物理的に分離されているので、その部分において超音波の伝搬が遮断される。つまり、中継基板３０の連続性が音響分離溝６４によって分断されるので、その部分において超音波の伝搬が遮断される。これにより、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間における音響的クロストークを防止又は低減することが可能となる。第３実施形態によると、電気的クロストークを防止又は低減することができるとともに、音響的クロストークを防止又は低減することが可能となる。

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態に係る超音波探触子について説明する。図９には、第４実施形態に係る超音波探触子１０Ｃが示されている。

超音波探触子１０Ｃには、第３実施形態に係る超音波探触子１０Ｂと同様に、中継基板３０に音響分離溝が形成されている。第４実施形態では、その音響分離溝に音響分離材６６が充填されている。音響分離材６６以外の構成は、第１実施形態に係る超音波探触子１０と同じである。音響分離材６６は、中継基板３０において送信用グループ４０と受信用グループ４２との間に設けられており、送信用グループ４０と受信用グループ４２とを音響的に分離する機能を有している。音響分離材６６は、中継基板３０のみに設けられていてもよいし、図９に示すように電子回路２８にも設けられていてもよい。

以下、中継基板３０に設けられた電極部アレイについて詳しく説明する。図１０には、第４実施形態に係る電極部アレイのレイアウトが示されている。図１０はＸＹ平面を示す図であり、電極部アレイを上方（中継基板３０の上面３０ａ側）から見た図である。

第４実施形態においては、第３実施形態と同様に、送信用電極部列５２と受信用電極部列５４との間に直線状の音響分離溝が形成されており、その音響分離溝に音響分離材６６が充填されている。音響分離材６６は、中継基板３０と異なる材料によって構成されており、例えば樹脂材料である。これにより、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０とが物理的に分離され、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間における音響的クロストークを更に低減することが可能となる。つまり、中継基板３０の連続性が音響分離材６６によって分断され、その部分において超音波の伝搬が遮断される。その結果、送信用電極部アレイ４８と受信用電極部アレイ５０との間における音響的クロストークが防止又は低減される。第４実施形態によると、電気的クロストークを防止又は低減することができるとともに、音響的クロストークを防止又は低減することが可能となる。

［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態に係る超音波探触子について説明する。図１１には、第５実施形態に係る超音波探触子１０Ｄが示されている。

超音波探触子１０Ｄは、第１実施形態に係るバッキング２０の替わりに、バッキング２０Ａを含む。バッキング２０Ａ以外の構成は、第１実施形態に係る超音波探触子１０と同じである。

バッキング２０Ａは、大別して、バッキング本体２２とそれに埋設された複数のリード６８，７０とによって構成されており、いわゆるリードアレイ内蔵型のバッキングである。リード６８は送信用グループ４０に属する送信用リードであり、リード７０は受信用グループ４２に属する受信用リードである。複数のリード６８によって送信用リードサブアレイが構成されており、複数のリード７０によって受信用リードサブアレイが構成されている。送信用リードサブアレイは「第１リードサブアレイ」の一例に相当し、受信用リードサブアレイは「第２リードサブアレイ」の一例に相当する。リードアレイにおいて、送信用リードサブアレイと受信用リードサブアレイとが水平方向に互いに離れるように配置されている。これにより、リードアレイにおいても、送信用リードサブアレイと受信用リードサブアレイとの間の電気的クロストークを防止又は低減することが可能となる。

なお、第２、第３、第４実施形態と第５実施形態を組み合わせることにより、超音波探触子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて、送信用リードサブアレイと受信用リードサブアレイとが水平方向に互いに離れるように配置されてもよい。

［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態に係る超音波探触子について説明する。図１２には、第６実施形態に係る超音波探触子に設けられた電極部アレイのレイアウトが示されている。図１２はＸＹ平面を示す図であり、電極部アレイを上方（中継基板３０の上面３０ａ側）から見た図である。電極部アレイ以外の構成は、第１実施形態に係る超音波探触子１０の構成と同じである。

第６実施形態においては、電極部アレイが４つのサブアレイ（電極部サブアレイ７２，７４，７６，７８）に分けられている。電極部サブアレイ７２には複数の電極部４４ｃが含まれており、電極部サブアレイ７４には複数の電極部４４ｄが含まれており、電極部サブアレイ７６には複数の電極部４４ｅが含まれており、電極部サブアレイ７８には複数の電極部４４ｆが含まれている。

例えば、Ｘ軸に平行な境界線８０を間にして、電極部サブアレイ７２，７６と電極部サブアレイ７４，７８との間において、基板端子３２が内側（中央側）に配置され、ビア３４が外側に配置されるように、各電極部４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆが配置されている。また、Ｙ軸に平行な境界線８２を間にして、電極部サブアレイ７２，７４と電極部サブアレイ７６，７８との間において、基板端子３２が内側（中央側）に配置され、ビア３４が外側に配置されるように、各電極部４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆが配置されている。

ＣＷモードが実行される場合、例えば、電極部サブアレイ７２，７４に含まれる複数の電極部４４ｃ，４４ｄが送信用電極部として用いられ、電極部サブアレイ７６，７８に含まれる複数の電極部４４ｅ，４４ｆが受信用電極部として用いられる。それらが逆であってもよい。別の例として、電極部サブアレイ７２，７６に含まれる複数の電極部４４ｃ，４４ｅが送信用電極部として用いられ、電極部サブアレイ７４，７８に含まれる複数の電極部４４ｄ，４４ｆが受信用電極部として用いられてもよい。それらが逆であってもよい。

第６実施形態においても、送信用グループと受信用グループとの間で、電極部のレイアウト（シフトパターン）が相違しているため、それらの間の電気的クロストークを防止又は低減することが可能となる。

なお、第２実施形態と第６実施形態を組み合わせることにより、境界線８０，８２に沿って複数のグランド電極部６０が設けられてもよい。また、第３、第４実施形態と第６実施形態を組み合わせることにより、境界線８０，８２に沿って音響分離溝６４が形成されてもよいし、境界線８０，８２に沿って音響分離材６６が設けられてもよい。また、第５実施形態と第６実施形態を組み合わせることにより、電極部アレイが４つのサブアレイに分けられるとともに、送信用リードサブアレイと受信用リードサブアレイとが水平方向に互いに離れるように配置されてもよい。

１０ 超音波探触子、１２ 振動素子、２０ バッキング、２２ バッキング本体、２４ リード、２８ 電子回路、３０ 中継基板、３２ 基板端子、３４ ビア、４４ 電極部、４６ 導電路、４８ 送信用電極部アレイ、５０ 受信用電極部アレイ、５２ 送信用電極部列、５４ 受信用電極部列。

Claims (6)

1. 複数の振動素子と、
   前記複数の振動素子から放射された超音波を吸収するバッキング本体と、前記バッキング本体内に設けられ前記複数の振動素子に電気的に接続されたリードアレイと、前記バッキング本体の表面上に設けられ前記リードアレイに電気的に接続されたバッキング端子アレイと、を有するバッキングと、
   前記複数の振動素子に供給される送信信号群及び前記複数の振動素子から出力された受信信号群のうちの少なくとも一方を処理する電子回路と、
   前記バッキングと前記電子回路との間に設けられ、複数の電極部からなる電極部アレイを有する中継基板と、
   を含み、
   前記電極部アレイは、
   境界線の一方側に設けられた第１電極部アレイと、
   前記境界線の他方側に設けられた第２電極部アレイと、
   を含み、
   前記第１電極部アレイは、
   前記バッキング端子アレイ中の第１バッキング端子サブアレイと接触する第１基板端子サブアレイと、
   前記第１基板端子サブアレイが有する二次元配列を第１方向へ並行移動させたものに相当する二次元配列を有する基板内部配線用の第１ビアサブアレイと、
   前記第１基板端子サブアレイと前記第１ビアサブアレイとを繋ぐ第１導電路サブアレイと、
   を含み、
   前記第２電極部アレイは、
   前記バッキング端子アレイ中の第２バッキング端子サブアレイと接触する第２基板端子サブアレイと、
   前記第２基板端子サブアレイを有する二次元配列を第２方向へ並行移動させたものに相当する二次元配列を有する基板内部配線用の第２ビアサブアレイと、
   前記第２基板端子サブアレイと前記第２ビアサブアレイとを繋ぐ第２導電路サブアレイと、
   を含み、
   前記第１方向は前記境界線からその一方側へ離れる方向であり、前記第２方向は前記境界線からその他方側へ離れる方向である、
   ことを特徴とする超音波探触子。
2. 請求項１に記載の超音波探触子において、
   前記第１方向は前記境界線に直交する直交方向に対して斜めの方向であり、第２方向は前記直交方向に対して斜めの方向である、
   ことを特徴とする超音波探触子。
3. 請求項１又は請求項２に記載の超音波探触子において、
   前記境界線にグランド電極部列が設けられている、
   ことを特徴とする超音波探触子。
4. 請求項１又は請求項２に記載の超音波探触子において、
   前記境界線に音響分離溝が形成されている、
   ことを特徴とする超音波探触子。
5. 請求項４に記載の超音波探触子において、
   前記音響分離溝に音響分離材が充填されている、
   ことを特徴とする超音波探触子。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
   前記リードアレイは、
   前記第１バッキング端子サブアレイに電気的に接続された第１リードサブアレイと、
   前記第２バッキング端子サブアレイに電気的に接続された第２リードサブアレイと、
   を含み、
   前記第１リードサブアレイと前記第２リードサブアレイは互いに離れるように配置されている、
   ことを特徴とする超音波探触子。