JP7236320B2 - 超音波探触子及びそれを用いた超音波送受信装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の超音波探触子の実施形態を説明する。
本実施形態の超音波探触子は、基本的な構成として、複数の超音波素子及びこれら超音波素子にそれぞれ接続された複数の接続端子を有するチップと、複数の超音波素子を露出させる開口を有し、当該開口に沿って、複数の接続端子にそれぞれ対応するパッド部を備えたフレキシブルプリント基板(以下、FPCという)と、を含む。さらにFPCの下側に固定されたバッキング材と、チップの超音波素子を覆う音響レンズとをさらに備えていてもよい。
本実施形態の超音波探触子10Aは、FPC4の剛性補強部として、パッド部42と同様の形状(上面形状及び厚み)の補強パッド45を設けたものである。パッド部42がビア付きパッドであったのに対し、補強パッド45は、CMUTチップ2との電気的な接続を図るものではなく、従ってダミーパッドと称することができ、バンプと係合するビアは不要である。
<変形例1>
図4に示す実施形態では、FPC4の上面と下面の補強パッドが同じ形状である場合を示したが、上下で補強パッドの大きさを異ならせたり、下側に別な補強手段を追加したりすることも可能である。そのような変形例を図6に示す。
本実施形態の別な変形例(変形例2)を図7に示す。図7は、変形例2のFPC4とCMUTチップ2との接続部の部分概略断面を示す図である。本図では、FPCとして、表面保護のため、上面及び下面にカバーレイ40a、40bが形成されているFPC4を示している。
本変形例では、第一実施形態の補強パッド45に、信号線と接続されたパッド部42と同様の構造を採用する。
第1実施形態の超音波探触子10Aでは、FPC4の剛性補強部として、パッド部42と同形状の補強パッド45を設けたが、本実施形態の超音波探触子10Bは、FPC4の剛性補強部はパッド部42が存在しない領域の形状に合わせた形状を有することが特徴である。
第1実施形態及び第2実施形態の超音波探触子は、補強部材は信号線には寄与せず電気的な機能を有しないものであったが、本実施形態の超音波探触子10Cは補強部材がグランド等の機能を兼ねることを特徴とする。
本実施形態の超音波探触子10Dも、補強部材がグランド等の機能を兼ねることは第3実施形態と同じであるが、本実施形態は、FPCに設けられるグランド線につながるグランドパッドや予備配線につながる予備パッドと同様の構造を補強部材として形成することが特徴である。具体的には、FPC4のパッド列の端部にグランド用パッドや予備配線用パッドを形成し、それを補強パッドの一部として利用する。
以上の実施形態は、図1に示すような、上面から見た形状が概ね四角形の超音波探触子に適用されるFPC-チップアッセンブリ構造の実施形態であったが、本実施形態は、内視鏡や手術中に体内に挿入して使用する超音波探触子、体内の組織を検査するために吸引する穿刺針などに適用されるアッセンブリ構造に関わる。
上述した第1~第5の実施形態は、いずれもCMUTチップの超音波素子と同一面に形成された電極パッドに対し、FPCの開口周辺に形成されたパッド部を上方から接合した構造の超音波探触子であったが、本実施形態の超音波探触子10Gは、超音波素子が形成された面(上面)とは反対の面(裏面)に電極パッドが形成されたCMUTチップを用い、下方からFPCのパッド部が接合された構造を有する。
図17及び図18では、バッキング材3の上面(FPC4に接合される面)が平坦な場合を示したが、本変形例では、図19(A)、(B)に示すように、バッキング材3として、FPC4の開口部41に沿って段差31が形成されており、周辺部に対し中央部が突出する断面形状を有するものを用いる。バッキング材3の突出する中央部31は、FPC4の開口部41を通してその上方に位置するCMUTチップ2の素子部21裏面に接合される。
上記した実施形態のCMUTチップ2に形成したバンプやパッドの数は、図示に制限することなく、超音波素子の大きさや分解能にあわせて、任意の数に配置してもよい。
次に本発明の超音波装置の実施形態を説明する。
超音波装置が超音波診断装置である実施形態を、図20及び図21を参照して説明する。図20は、本実施形態の超音波診断装置の使用状態を示す模式的外観図、図21は、装置本体のブロック図である。
本実施形態は、本発明の超音波探触子をスマートフォンやタブレットに接続して使用する超音波送受信装置(超音波診断装置)である。
2:CMUTチップ(超音波素子チップ)、21:素子部、22:電極パッド(接続端子)、23:グランドパッド、24:予備パッド、25:バンプ、26:ダミーパッド、27:バンプ、
3:バッキング材、31:段差、
4:フレキシブル配線基板、4a~4d:帯部、4e:突出部、
40:カバーレイ、41:開口部、42:パッド部、43:ビア、44:信号配線、45:補強パッド(剛性補強部)、46:グランド線、47:グランドパッド部、48:補強部(剛性補強部)、49:予備パッド部、420:パッド列、
5:CMUT素子(超音波素子)、
6:音響レンズ、
7:回路基板、
8:接着剤(接着層)、
91:アンダーフィル、93:絶縁層、
10、10A~10E:超音波探触子、
100:超音波診断装置(超音波送受信装置)、100A:スマートフォン(超音波送受信装置)、100B:タブレット(超音波送受信装置)、111:超音波送受信部、113:超音波画像形成部
Claims (15)
- 複数の超音波素子及びこれら超音波素子にそれぞれ接続された複数の接続端子を有するチップと、前記複数の超音波素子を露出させる開口部を有し、当該開口部に沿って、前記複数の接続端子にそれぞれ対応するパッド部を備えたフレキシブルプリント基板と、を含み、前記接続端子と前記パッド部とが前記接続端子に設けられたバンプを前記パッド部に設けられたビア内に圧入することによって接続された超音波探触子であって、
前記チップの前記接続端子が形成されていない領域と対向する前記フレキシブルプリント基板の面に、前記フレキシブルプリント基板の剛性を高める剛性補強部を形成したことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
前記剛性補強部は、前記フレキシブルプリント基板に前記パッド部を形成する工程において形成され、前記パッド部と同じ厚みを持つことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
前記剛性補強部は、前記フレキシブルプリント基板の両面に設けられていることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
前記剛性補強部は、前記パッド部と隣接し、信号線として寄与しないダミーパッド部であることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
前記フレキシブルプリント基板の前記開口部は上面形状が四角形であって、前記剛性補強部は四角形の四隅に形成されていることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項5に記載の超音波探触子であって、
前記剛性補強部は、鉤型の形状を有することを特徴とする超音波探触子。 - 請求項6に記載の超音波探触子であって、
前記剛性補強部は、前記チップとの位置合わせ用の開口を有することを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
前記フレキシブルプリント基板は、接地のためのグランド線を有し、前記剛性補強部は、前記グランド線に接続されていることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
前記超音波素子と前記接続端子は、前記チップの同一面に形成されており、前記フレキシブルプリント基板は、前記接続端子の上面を覆って前記チップに接合されていることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
前記接続端子は、前記超音波素子が形成された面を上面とするとき、下面に形成されており、前記フレキシブルプリント基板は、前記チップの下面に接合されていることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項10に記載の超音波探触子であって、
前記フレキシブルプリント基板の下側に固定されたバッキング材をさらに備え、前記バッキング材は、前記フレキシブルプリント基板の開口を通して、前記チップの下方に配置されていることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項11に記載の超音波探触子であって、
前記バッキング材は、前記フレキシブルプリント基板に接する面に、前記超音波素子と対向する領域とそれを囲む周囲との間に段差を有し、前記段差で囲まれる領域が前記フレキシブルプリント基板の開口部内に収納されていることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
前記フレキシブルプリント基板は、前記チップに接続される面に対し、屈曲して側面となる帯部を有し、
前記チップの超音波素子と前記フレキシブルプリント基板の側面までを覆う音響レンズをさらに備えることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項1に記載の超音波探触子であって、
超音波診断装置の超音波プローブであることを特徴とする超音波探触子。 - 検査対象と接触する超音波探触子に超音波信号を送信し、前記超音波探触子からの信号を受信する超音波送受信部と、前記超音波送受信部が受信した超音波信号を用いて前記検査対象の画像を形成する超音波画像形成部とを備え、
前記超音波探触子として、請求項1記載の超音波探触子を用いたことを特徴とする超音波送受信装置。
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