JP7008593B2 - 超音波プローブ及びバッキング製造方法 - Google Patents

Description

本発明は超音波プローブ及びバッキング製造方法に関し、特に、リードアレイを含むバッキングの構造及び製法に関する。

生体内の三次元空間からボリュームデータを取得するために、いわゆる３Ｄプローブが利用される。３Ｄプローブは超音波プローブであり、二次元振動素子アレイ（２Ｄ振動素子アレイ）を備える。二次元振動素子アレイは、二次元配列された例えば数百、数千又は数万の振動素子によって構成される。

二次元振動素子アレイを構成する複数の振動素子に対して複数の信号線を接続するために、二次元振動素子アレイの背面側（非生体側）に、リードアレイを含むバッキングが配置される（特許文献１を参照）。それはリードアレイ内蔵バッキングとも称されている。そのバッキングは、二次元振動素子アレイから背面側に放射された超音波を散乱又は吸収するバッキング材料により構成される。バッキング材料は、母材（基材）と所望の音響特性を実現するための１又は複数のフィラーとにより構成される。母材は通常、絶縁性を有する材料で構成される。フィラーの中には導電性を有するものがある。従来において、バッキング内の各リードは、被覆を有しない単なる銅線等によって構成される。

なお、特許文献２には、複数の複合体を密集させることにより構成された特殊な構造を有するバッキングが開示されている。個々の複合体はリード線とそれを包み込む減衰層とにより構成されている。特許文献２には、リード線の外側（リード線と減衰層との間）に絶縁層を設けることも記載されている。

特開２０１５－２２８９３２号公報 特開２００３－３４８６９３号公報

上記のように、バッキング材料に含まれるフィラーの中には導電性を有するものがある。バッキング内部に各リード線を剥き出しのまま配置した場合、バッキングにおける絶縁性の低下のおそれが生じる。具体的には、例えば、フィラー充填率が高い場合において、リード間でのフィラー粒子の連なりによる短絡のおそれが生じる。あるいは、バッキングが複数のバッキングプレートの積層体として構成されている場合において、バッキングプレート間（界面）でのイオンマイグレーション等の発生が危惧される。イオンマイグレーションは、界面に進入した水分や界面に存在する汚れに起因してイオンが生じ、それによって絶縁性が低下する現象である。

バッキングが複数のバッキングプレートの積層体として構成される場合、複数のバッキングプレートを接着するために接着剤が使用される。バッキング作用の低下を防止するためには、接着材の使用量を低減することが望まれる。

本発明の目的は、リードアレイが埋設されたバッキングについてその絶縁性を高めることにある。あるいは、本発明の目的は、リードアレイが埋設されたバッキングについてその製造時に使用され製造後に残留する接着材の量を低減することにある。

本発明に係る超音波プローブは、二次元配列された複数の振動素子からなる振動素子アレイと、前記振動素子アレイの背面側に設けられ、積層された複数のバッキングプレートからなるバッキングと、を含み、前記各バッキングプレートは、前記振動素子アレイに電気的に接続された複数のリードからなるリード列と、前記複数のリードを収容しつつ前記複数のリードに接着材を介さずに直接的に結合された複数の溝を有し、バッキング材料で構成されたプレート本体と、を含み、前記各リードは、リード線と、前記リード線を包み込む絶縁皮膜と、を含む、ことを特徴とするものである。

本発明に係るバッキング製造方法は、複数のリードフレームに含まれる少なくとも複数のリード列に対して絶縁皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記絶縁皮膜の形成後、前記各リードフレームのリード列に対して当該リード列がバッキング材料と一体化されるように前記バッキング材料を流し込むことにより、複数のバッキングプレートを製作するプレート製作工程と、前記複数のバッキングプレートを積層する積層工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、リードアレイが埋設されたバッキングについてその絶縁性を高められる。あるいは、本発明によれば、リードアレイが埋設されたバッキングについてその製造時に使用され製造後に残留する接着材の量を低減できる。

実施形態に係る超音波プローブを示す模式図である。 実施形態に係るバッキング製造方法を示すフローチャートである。 絶縁皮膜付きリードフレームを示す正面図である。 絶縁皮膜付きリードフレームを示す断面図である。 マスキングシートが接合された絶縁皮膜付きリードフレームを示す断面図である。 型枠が配置された絶縁皮膜付きリードフレームを示す断面図である。 型枠が配置された絶縁皮膜付きリードフレームを示す上面図である。 バッキング材料の流し込み及び成形を示す断面図である。 バッキングプレートを示す断面図である。 バッキングプレートの厚さ調整方法を示す図である。 プレート積層体を示す図である。 プレート積層体に対するカットラインを示す図である。 リードアレイが埋設されたバッキングを示す図である。 バッキングの垂直断面を示す模式図である。 バッキングの水平断面を示す模式図である。 絶縁皮膜付きリードフレームの変形例を示す図である。 スクリーン印刷法の変形例を示す図であり、バッキングプレートの第１層を示す断面図である。 スクリーン印刷法の変形例を示す図であり、絶縁皮膜付きリードフレームの配置を示す断面図である。 スクリーン印刷法の変形例を示す図であり、バッキングプレートの第２層を示す断面図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）実施形態の概要
実施形態に係る超音波プローブは、振動素子アレイ及びバッキングを含む。振動素子アレイは、二次元配列された複数の振動素子からなるものである。バッキングは、振動素子アレイの背面側に設けられ、複数のバッキングプレートからなるものである。各バッキングプレートは、振動素子アレイに電気的に接続された複数のリードからなるリード列と、複数のリードを収容しつつ複数のリードに接着材を介さずに直接的に結合された複数の溝を有し、バッキング材料で構成されたプレート本体と、を含む。各リードは、リード線と、リード線を包み込む絶縁皮膜と、を含む。

上記構成によれば、各リード線が絶縁皮膜により囲まれているので、リード間での短絡が生じず、あるいは、その可能性を低減できる。これにより導電性フィラーの充填率を上げることも可能となる。また、バッキングプレートにおいて、プレート本体の複数の溝の内面に対して複数のリードが接着材（あるいは他の層）を介さずに直接的に結合されているので、接着材の使用量を低減して、バッキングの音響特性を向上できる。

実施形態においては、バッキング製造過程において、各リードが埋め込まれるように、つまり各リードと各溝の内面との間に隙間が生じず、そのような隙間への接着材の展開が不要となるように、リード列周囲へバッキング材料が流し込まれる。三次元的に広がるリードアレイそれ全体に対してバッキング材料の流し込みを行うと、比重の違いによってバッキング材料に濃度勾配が生じてしまうが、水平姿勢にあるリード列ごとの流し込みによれば、濃度勾配が問題となることもない。換言すれば、バッキングそれ全体にわたってバッキング材料の組成を均一化できる。なお、二次元振動素子アレイの概念には、例えば１．５Ｄタイプの振動素子アレイも含まれる。

実施形態において、バッキングは、複数のバッキングプレートを相互に接着している接着材を含み、各絶縁皮膜は接着材とは異なる材料によって構成されている。この構成によれば、絶縁皮膜材料として、絶縁性の良好な材料を選択でき、接着剤として、低粘度で粘着強度の高い材料を選択できる。

実施形態において、各絶縁皮膜は、各溝から露出した露出面を有し、各バッキングプレートは、リード列が有する複数の露出面を含む第１平面と、第１平面に対して平行な第２平面と、を含む。この構成において、複数の露出面を含む第１平面が基準面を構成し、その基準面に対して平行となるように、第２平面が形成される。リード列を完全にバッキングプレート内に埋設してしまうことも可能であるが、その場合には、リード列を基準としてバッキングプレートの形状を定めることが困難となる。これに対し、上記構成は、リード列の一方面を基準として（換言すればリード列自体を基準として）バッキングプレートの形状を定めるものである。実施形態において、各絶縁皮膜は１０～３０μｍの範囲内の厚みを有する。具体的な状況次第では、その数値範囲を超える又は下回る厚みも選択され得る。

実施形態に係るバッキング製造方法は、皮膜形成工程、プレート製作工程及び積層工程を含む。皮膜形成工程では、複数のリードフレームに含まれる少なくとも複数のリード列に対して絶縁皮膜が形成される。プレート製作工程では、絶縁皮膜の形成後、各リードフレームのリード列がバッキング材料と一体化されるように当該リード列に対して前記バッキング材料を流し込むことにより、複数のバッキングプレートが製作される。積層工程では、複数のバッキングプレートが積層される。

上記構成は、バッキングプレート単位でバッキング材料の流し込み及び成形を行うものである。これにより、バッキング材料がリード列と一体化し、それらの間に隙間が生じなくなる。これにより接着材の使用量も低減できる。また、上記構成によれば、バッキングプレート単位での製作に際して、バッキング材料の均一性を担保できるので、バッキングの音響特性を高められる。更に、バッキング内部において、個々のリードが絶縁皮膜を備えているので、リード間での短絡を防止又は軽減できる。すなわち、電気的特性を高められる。逆に言えば、導電性フィラーの充填率を高めることが許容される。

実施形態においては、プレート製作工程では、リードフレームごとに、当該リードフレームの一方側にマスキングシートが設けられ、且つ、当該リードフレームの他方側に型枠が設けられ、その上で、マスキングシート及び型枠により囲まれる空間内にバッキング材料が流し込まれる。この構成によれば、一度の流し込みでバッキングプレートを製作することが可能となる。

実施形態においては、マスキングシートは粘着性を有し、リード列がマスキングシート上に仮固定された状態で、空間内にバッキング材料が流し込まれる。この構成によれば、バッキング材料の流し込み時及びバッキング材料の硬化時におけるリード列の変形を防止又は軽減できる。

実施形態においては、皮膜形成工程では、各リードフレームにおける枠体に対しても絶縁皮膜が形成される。この構成によれば、絶縁皮膜の形成を容易に行える。実施形態において、各リードの断面は矩形であるが、それを他の形状とすることも可能である。流し込み方式（スクリーン印刷方式）によれば、リード列が様々な形態を有していても比較的容易にプレート本体を製作することが可能である。

（２）実施形態の詳細
図１には、実施形態に係る超音波プローブが示されている。図示された超音波プローブ１０は、生体（被検体）の表面上に当接して用いられる送受波器である。超音波プローブ１０によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームが電子的に二次元走査される。これにより生体内の三次元空間からボリュームデータが取得される。すなわち、図示された超音波プローブは３Ｄプローブである。超音波プローブ１０は、図示されていない超音波診断装置本体に着脱自在に装着される。超音波プローブと超音波診断装置本体とにより超音波診断装置が構成される。超音波診断装置は、病院等の医療機関において用いられる医療装置である。体腔内挿入型の３Ｄプローブ等の他の超音波プローブに対して、以下に説明する１又は複数の技術が適用されてもよい。

なお、図１において、ｚ方向はプローブ中心軸に平行な方向であり、それを便宜上、垂直方向と定義する。ｘ方向はｚ方向に直交した第１水平方向であり、後述するリード列を構成する複数のリードの並び方向である。図示されていないｙ方向はｚ方向に直交した第２水平方向であり、それは後述する複数のバッキングプレートの並び方向つまりプレート積層方向である。

詳しくは、超音波プローブ１０は、プローブヘッド１２、ケーブル１４及び図示されていないコネクタを有する。プローブヘッド１２は、ユーザーにより保持される中空ケース１６を有する。プローブヘッド１２の先端部１２ａ内には組立体１８が配置されている。組立体１８は、生体側から非生体側にかけて設けられた、積層体２０、リードアレイ内蔵バッキング（以下、単に「バッキング」という。）２２、中継基板２４、電子回路２６等によって構成される。

積層体２０は、二次元振動素子アレイ、その生体側に設けられた整合層、その生体側に設けられた保護層を有し、また、二次元振動素子アレイの背面側（非生体側）に設けられたハードバッキング層を有する。二次元振動素子アレイは、ｘ方向及びｙ方向に並んだ複数の振動素子によって構成される。ハードバッキング層は、複数の振動素子の背面側に設けられた複数のハードバッキング素子により構成される。個々のハードバッキング素子は、個々の振動素子が有する音響インピーダンスよりも高い音響インピーダンスを有する導電性部材で構成される。これに対して、バッキング２２は、それ全体として見て、個々の振動素子が有する音響インピーダンスよりも低い音響インピーダンスを有する。バッキング２２は、ハードバッキング層との対比において、ソフトバッキング層として観念され得る。

バッキング２２は、ｙ方向に並んだ複数のバッキングプレートからなり、プレート積層体として構成されている。個々のバッキングプレートは、バッキング材料と、リード列とによって構成される。リード列は、ｘ方向に並んだ複数のリードによって構成される。実施形態に係るリード列は、絶縁皮膜付きリード列である。

バッキング材料は、母材（基材、ベース材料）と、それに添加された１又は複数のフィラーと、により構成される。母材を構成する典型的な材料として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、等があげられる。１又は複数のフィラーは、バッキング２２の音響特性を所望のものにするために添加される。例えば、音響インピーダンスを高めるためのフィラー、超音波を散乱させるためのフィラー、超音波を吸収するためのフィラー、等が知られている。音響インピーダンスを高めるためのフィラー、あるいは、超音波を散乱させるためのフィラーは、通常、金属材料によって構成される。そのような金属として、タングステン、炭化タングステン、ケイ化タングステン、酸化アルミニウム等があげられる。吸音用のフィラーとして、パウダー状のシリコーン等があげられる。

バッキング材料は、例えば、３～１０ＭRaylの音響インピーダンスを有する。そのような音響インピーダンス範囲は、振動素子アレイが有する音響インピーダンスよりも低い。もっとも、バッキング２２それ自体をハードバッキングとして機能させることも可能である。バッキング材料の全体に対するフィラーの体積比は０～２０％である。本願明細書に記載する材料及び数値はいずれも例示に過ぎないものである。

個々のバッキングプレートが有するリード列は、ｘ方向に並んだ複数のリードからなり、個々のリードは、リード線と、それを包み込む絶縁皮膜と、からなる。個々のリード線（後述する絶縁被覆形成前のリードフレーム）は、例えば、リン青銅、銅、アルミニウム、等によって構成される。絶縁被覆は、電着塗装、静電塗装、ＣＶＤ、スパッタリング、等によって製作される。絶縁被覆を構成する材料は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂等である。絶縁皮膜の厚さは、例えば、１０～３０μｍの範囲内である。

振動素子アレイを構成する複数の振動素子とリードアレイを構成する複数のリード（リード線）とが一対一の関係をもって電気的に接続される。振動素子間ピッチつまりリード間ピッチは、例えば０．２～０．４ｍｍの範囲内に設定される。個々のリードの一辺の長さは、例えば３０～８０μｍの範囲内に設定される。

リードアレイと電子回路２６との間に設けられた中継基板２４は配線パターンを変更する機能を有する。中継基板２４はインターポーザーとも称されており、それは多層基板によって構成される。電子回路２６は、１又は複数のＩＣによって構成される。電子回路２６は、サブビームフォーミングによりチャンネルリダクションを行うための回路である。

なお、複数のバッキングプレートの接着時においては、接着材として、例えば、エポキシ系接着材が利用される。かかる材料はバッキング２２における母材に近いものであるが、接着材としては、母材に比べて、低粘度で高接着強度の材料が利用される。母材としては、バッキング２２の音響特性を所望のものにするための材料が利用される。

図２には、実施形態に係るバッキングの製造方法がフローチャートとして示されている。最初にその製造方法について概説した上で、図３乃至図１３を用いて、その製造方法を具体的に説明する。

図２において、Ｓ１０では、複数のリードフレームに対してそれぞれ絶縁皮膜が形成される。Ｓ１２では、各リードフレームの一方面にマスキングシートが貼付される。Ｓ１４では、マスキングシート側を下側にした状態で、リードフレームの他方面（上面）に型枠が設置される。続いて、型枠とマスキングシートで囲まれる空間内に流動性を有するバッキング材料が流し込まれ、その後、バッキング材料を硬化させる処理が施される。これにより、複数のバッキングプレートが製作される。

Ｓ１６では、個々のバッキングプレートの厚みが調整される。Ｓ１８では、治具を利用して複数のバッキングプレートが積層される。その過程において又は積層後に、接着材が各界面に導入される。これによってプレート積層体が構成される。Ｓ２０ではプレート積層体が整形され、その後、Ｓ２２において、プレート積層体の上面（生体側の面）及び下面（非生体側の面）に、それぞれ電極アレイが形成される。このように製作されたバッキングを用いて組立体が構成され、その組立体がプローブケース内に配置される。

図３には、上記Ｓ１０の実行結果が示されており、すなわち、絶縁皮膜付きリードフレーム（以下、単に「リードフレーム」という。）３０が示されている。上記のように、ｘ方向が第１水平方向であり、ｚ方向が垂直方向である。リードフレーム３０は、リード列３４とそれを保持する枠体３２とからなるものである。リード列３４は、ｘ方向に並ぶ複数のリード３６によって構成される。リード列３４を構成するリードの個数は、振動素子アレイにおけるｘ方向の振動素子数に対応している。複数のリード３６の相互間にはスリット３８が生じている。また、リード列３４のｘ方向両側には一対の開口４０が生じている。枠体３２は、矩形の形態を有し、それには４つの孔４２が形成されている。各孔４２は複数のバッキングプレートを位置合わせする際に機能する。

図４には、図３におけるＡ－Ａ’断面（ｘｙ断面）が示されている。上記のように、リードフレーム３０は、リード３６と枠体３２とにより構成される。枠体３２には絶縁皮膜３２ａが設けられており、各リード３６にも絶縁皮膜３６ａが設けられている。枠体３２はバッキング製造過程において最終的に除去されてしまうので、そこに絶縁皮膜３２ａを設けなくてもよいが、絶縁皮膜形成時の作業性を良好にするためには、枠体３２にも絶縁皮膜３２ａを設けてしまうのが簡便である。個々のリード３６は、具体的には、導電性を有するリード線とそれを包み込む絶縁皮膜３６ａとからなる。リード線のｘｙ断面は矩形であり、絶縁皮膜３６ａを含むリード３６それ自体のｘｙ断面も矩形である。個々のリード３６の断面を矩形以外の形態としてもよい。例えば、円形としてもよい。リード３６の断面を矩形とすれば、後に示すように、リード３６における特定面を基準として、バッキングプレートを製作することが容易となる。

図５には、上記Ｓ１２の実行結果が示されている。リードフレーム３０は、第１面３０Ａと第２面３０Ｂとを有し、その内で第１面３０Ａに対してマスキングシート４４が貼付されている。マスキングシート４４の一方面（上面）には粘着層４６が形成されており、リードフレーム３０の第１面３０Ａが粘着層４６に着脱可能に接着（仮接着）されている。マスキングシート４４は、上述した複数のスリットや一対の開口の下側を塞ぐ機能を発揮する。また、バッキング材料の流し込みの際に、及び、その後の硬化段階で、個々のリードが容易に変形しないように、その形状や位置を保持する機能を発揮する。個々のリード３６において、ｙ方向の一方面が第１面３６Ａであり、ｙ方向の他方面が第２面３６Ｂである。第１面３６Ａは、露出面つまり基準面として機能する面である。第２面３６Ｂは、リード３６のｘ方向両側面と共に、バッキング材料に対して隙間なく一体化される面である。マスキングシート４４として、例えば、ポリイミド製の粘着テープを利用してもよい。

図６には、Ｓ１４を実行する前の準備段階が示されている。マスキングシート４４が貼付されたリードフレーム３０は水平姿勢を有しており、その上側には型枠（ステンシル）４８が設置されている。型枠４８は矩形の開口部５０を有する。型枠４８とマスキングシート４４とで囲まれる凹部が流し込み空間５２となる。なお、図６においては、開口部５０の中に部分的に第２面３０Ｂが露出しており、一対の開口の全部がバッキング材料によって塞がれるが、一対の開口における一部分を残しつつ、それ以外の部分がバッキング材料によって塞がれてもよい。

図７には、型枠４８が配置されたリードフレームの上面が示されている。図７において、Ｂ－Ｂ’断面が図６に示した断面に相当する。流し込み空間５２は、複数のスリット３８及び一対の開口４０を覆っている。それらを介してマスキングシートが露出している（符号４４’を参照）。符号５４は、バッキング材料の流し込みの際において、スキージー（表面ならし部材）を運動させる方向（すき方向）を示している。

図８には、Ｓ１４の実行過程（流し込み段階）が示されている。流し込み空間５２に対して硬化前のバッキング材料５６を流し込みながら、あるいは、流し込んだ上で、スキジー（squeegee）５８を利用して、バッキング材料５６の表面が型枠４８の表面と同レベルになるようにならされ、同時に、バッキング材料５６の余剰部分が外部へ追い出される。その後、バッキング材料５６が加熱され、それが硬化処理される。これによりバッキングプレート（但しその原形）が製作される。バッキング材料の硬化後、型枠及びマスキングシートが取り外される。

図９には、Ｓ１６の実行前の状態が示されている。バッキングプレート６２は、硬化後のバッキング材料からなるプレート本体６４と、リードフレーム３０と、からなるものである。リードフレーム３０におけるリード列３４がその一面を露出させつつプレート本体６４に埋め込まれている。プレート本体６４においては、リード列３４に対応して、溝列６８が形成されている。溝列６８は、複数のリード３６に対応する複数の溝７０からなるものである。個々の溝７０は、バッキング材料が個々のリード３６を避けて充填された結果として、生じたものである。各リード３６の断面は矩形であり、個々の溝７０の断面も矩形である。各リードが有する４側面の内で、図９において下方を向いた側面が露出面（第１面）３６Ａである。リード列３４は複数のリードからなり、リード列３４はそれ全体として複数の露出面３６Ａを有する。符号６６は、バッキングプレート６２の仮の厚みを示している。

バッキングプレート６２は、図９において下面に相当する第１面６２Ａと、同図において上面に相当する第２面６２Ｂと、を有する。第１面６２Ａは、複数のリード３６の露出面３６Ａを含み、また、枠体の露出面を含む平面である。以下に説明するように第１面６２Ａが基準面として機能する。

図１０には、Ｓ１６の実行過程が示されている。バッキングプレート６２が台座７２上に配置される。台座７２は吸着機能を有する台座である。バッキングプレート６２の第１面６２Ａが台座７２の上面に吸着されている。第１面６２Ａを基準として、第２面６２Ｂの高さ及び傾きが調整される。具体的には、バッキングプレート６２の厚さが所定の厚さ７５となるように、且つ、第２面６２Ｂが第１面６２Ａに対して完全に平行になるように、第２面６２Ｂが切削又は研削される。その場合、例えば、平面研削盤７４が利用される。第１面６２Ａには、リードフレームの一方面が露出しており、リードフレームの一方面が基準面として機能している。上記のマスキングシートは基準面且つ絶縁皮膜の保護部材として観念され得る。Ｓ１６の実行の結果として、所定の厚みを有する複数のバッキングプレート６２が製作される。但し、この段階においては、各バッキングプレート６２は、４つの孔が形成された枠体を含んでいる。

図１１には、上記のＳ１８の実行過程が示されている。治具７６は、ベース７８及び４つのピン８０を有し、４つのピン８０が４つの孔４２を通過するように、複数のバッキングプレート６２が順次積層される。例えば、振動素子アレイにおけるｙ方向の振動素子数に対応する個数のバッキングプレート６２が積層される。必要に応じて、端部プレート８２も配置される。積層過程においては個々のバッキングプレート間に接着材が導入され、あるいは積層完了後において個々のバッキングプレート間に接着材が導入される。その場合、必要に応じて、プレート積層体８６が真空室に配置される。プレート積層体８６を加圧８４しながら加熱処理することにより、完全な接着状態（熱硬化状態）が形成される。

図１２には、熱硬化後のプレート積層体８６が示されている。上記のＳ２０では、カッティングライン８８で囲まれる部分を残して、それ以外の余計な部分が除去される。すなわち、各リードフレームにおける枠体等が除去される。

図１３には、整形後のプレート積層体９０が示されている。(A)は上面図を示しており、(B)は第１側面図を示しており、(C)は第２側面図を示している。上記のＳ２２では、プレート積層体９０が有する上面及び下面（ｚ方向に直交する２つの面）に対してそれぞれ電極アレイが形成される。これによって、バッキングが完成する。電極アレイの形成に際しては、蒸着法、スパッタリング法、めっき等が利用される。バッキングの内部にはリードアレイが含まれる。リードアレイは、ｙ方向に並ぶ複数のリード列からなるものである。電極アレイは、リードアレイを構成する複数のリードに対応する複数の電極からなるものである。

次に、図１４及び図１５を用いて、絶縁皮膜の作用効果について説明する。図１４には、バッキングのｘｚ断面（垂直断面）が示されている。各リード３６は、既に説明したように、リード線３６ｂと、それを包み込む絶縁皮膜３６ａと、からなる。バッキング材料９２は、母材（基材）９４と、フィラー９６と、を含む。フィラー９６の中には、導電性を有するものがある。例えば、図１４に誇張して表現されているように、２つのリード３６間に複数のフィラー粒子が連なった連接体９８がたまたま生じても、絶縁皮膜３６ａが存在するために、２つのリード線３６ｂの間で電気的な短絡は生じない。電気的な絶縁性を良好にできる。逆に言えば、導電性フィラーの充填率を高められる。

図１５には、バッキングのｘｙ断面（水平断面）が示されている。符号１００は、隣接する２つのバッキングプレート（プレート本体）の界面を示している。各リード３６は矩形の断面を有する。リード線３６ｂは、４つの側面１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄを有し、それら全体が絶縁皮膜３６ａで囲まれている。絶縁皮膜３６ａは、４つの外面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄを有する。各溝７０は、各リード３６と同じ形状を有し、それは内面１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃを有している。界面１００は接着層として構成されているが、各絶縁皮膜３６ａの外面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃと、各溝７０の内面１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃは完全に結合して一体化されており、それらの間に接着層（及び他の層）は存在していない。各絶縁皮膜３６ａの外面（露出面）１０６ｄだけが界面１００としての接着層に接合されている。

以上のように、本実施形態によれば、個々のリードにおいて露出面を除く３つの側面がプレート本体における個々の溝における３つの内面に密着しており、それらの間に隙間が存在しないので、つまり、それらの間に接着層が存在しないので、バッキング全体として接着材の使用量を少なくすることができる。これにより、バッキングの音響的特性を向上できる。また、界面１００の両側に存在する水分等によって金属がイオン化した場合においても（イオンマイグレーション）、個々のリード３６に絶縁皮膜３６ａが設けられているので、電気的な短絡が生じることを効果的に抑制できる。

図１６には、リードフレームの変形例が示されている。図示されたリードフレーム１０９は、絶縁皮膜付きリードフレームであり、それは非直線型のリード列１１０を有している。例えば、バッキング内部において配列変換を行いたい場合、このようなリード列１１０が利用される。このようなリードフレーム１０９であっても、図３に示したリードフレームと同様に、スクリーン印刷技術を利用して、バッキングプレートを容易に製作することが可能である。

次に、図１７乃至図１９を用いて、バッキングプレート製作方法の変形例を説明する。図１７において、台座１１２上には型枠１１４が設けられる。型枠１１４は開口部を有し、その内部にはバッキング材料１１６が流し込まれる。そのバッキング材料１１６はプレート本体における第１層を構成するものである。バッキング材料１１６に対して硬化処理が施される。その後において、図１８に示すように、型枠１１４の上面にリードフレーム１１８が載置される。リードフレーム１１８は例えば図３に示した絶縁皮膜付きリードフレームである。次に、図１９に示すように、リードフレーム１１８が有する複数のスリット及び一対の開口に対して、バッキング材料１２０が流し込まれる。そのバッキング材料１２０は、先に流し込まれたバッキング材料１１６と同じものであり、それはプレート本体における第２層を構成するものである。バッキング材料１２０に対して硬化処理が施される。第１層及び第２層によってプレート本体が構成される。

バッキング材料１２０の硬化後において、台座１１２及び型枠１１４を取り外すことにより、バッキングプレートが構成される。そのバッキングプレートは、図９に示した厚さ調整前のバッキングプレートに相当するものである。

図１７乃至図１９に示した変形例によっても、スクリーン印刷技術を利用して、バッキングプレートを製作することが可能である。この変形例において、第１層の硬化前に第２層を形成し、それらの両方を一括して硬化処理するようにしてもよい。あるいは、第１層及び第２層を同時に形成するようにしてもよい。その場合において、台座１１２と型枠１１４とが一体化された部材を利用してもよい。もっとも、バッキング材料の流し込みの際に、個々のリードの位置及び形状の変化が問題となるような場合には、粘着性を有するマスキングテープを利用した上記スクリーン印刷技術を用いるのが望ましい。いずれにしても、上記実施形態によれば、電気的及び音響的に優れたバッキングを製作でき、また、そのようなバッキングを超音波プローブに組み込むことが可能となる。

１０ 超音波プローブ、１２ プローブヘッド、１８ 組立体、２０ 積層体、２２ リードアレイ内蔵バッキング、２４ 中継基板、２６ 電子回路、３０ 絶縁皮膜付きリードフレーム、３４ リード列、４４ マスキングシート、４８ 型枠、６２ バッキングプレート、８６ プレート積層体。

Claims (8)

1. 二次元配列された複数の振動素子からなる振動素子アレイと、
   前記振動素子アレイの背面側に設けられ、積層された複数のバッキングプレートにより構成されたバッキングと、
   を含み、
   前記各バッキングプレートは、
   前記振動素子アレイに電気的に接続された複数のリードからなるリード列と、
   前記複数のリードを収容しつつ前記複数のリードに対して接着層を介さずに直接的に結合された複数の溝を有し、バッキング材料で構成されたプレート本体と、
   を含み、
   前記各リードは、リード線と、前記リード線を包み込む絶縁皮膜と、を含む、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
2. 請求項１記載の超音波プローブにおいて、
   前記バッキングは、前記複数のバッキングプレートを相互に接着している接着材を含み、
   前記各絶縁皮膜は前記接着材とは異なる材料によって構成されている、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
3. 請求項１記載の超音波プローブにおいて、
   前記各絶縁皮膜は、前記各溝から露出した露出面を有し、
   前記各バッキングプレートは、
   前記リード列が有する複数の露出面を含む第１平面と、
   前記第１平面に対して平行な第２平面と、
   を含む、ことを特徴とする超音波プローブ。
4. 請求項１記載の超音波プローブにおいて、
   前記各絶縁皮膜は１０～３０μｍの範囲内の厚みを有する、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
5. 複数のリードフレームに含まれる少なくとも複数のリード列に対して絶縁皮膜を形成する皮膜形成工程と、
   前記絶縁皮膜の形成後、前記各リードフレームのリード列に対して当該リード列とバッキング材料が一体化されるように前記バッキング材料を流し込むことにより、複数のバッキングプレートを製作するプレート製作工程と、
   前記複数のバッキングプレートを積層する積層工程と、
   を含むことを特徴とするバッキング製造方法。
6. 請求項５記載のバッキング製造方法において、
   前記プレート製作工程では、前記リードフレームごとに、当該リードフレームの一方側にマスキングシートが設けられ、且つ、当該リードフレームの他方側に型枠が設けられ、その上で、前記マスキングシート及び前記型枠により囲まれる空間内に前記バッキング材料が流し込まれる、
   ことを特徴とするバッキング製造方法。
7. 請求項６記載のバッキング製造方法において、
   前記マスキングシートは粘着性を有し、
   前記リード列が前記マスキングシート上に仮固定された状態で、前記空間内にバッキング材料が流し込まれる、
   ことを特徴とするバッキング製造方法。
8. 請求項６記載のバッキング製造方法において、
   前記皮膜形成工程では、前記各リードフレームにおける枠体に対しても絶縁皮膜が形成される、
   ことを特徴とするバッキング製造方法。
   

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