JPH0629072A - 回路板接続方法 - Google Patents

回路板接続方法

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JPH0629072A
JPH0629072A JP3141078A JP14107891A JPH0629072A JP H0629072 A JPH0629072 A JP H0629072A JP 3141078 A JP3141078 A JP 3141078A JP 14107891 A JP14107891 A JP 14107891A JP H0629072 A JPH0629072 A JP H0629072A
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array
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flexible
flexible circuit
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Leroy A Kopel
リーロイ、エー、コペル
Randy G Plank
ランディー、ゲイル、プランク
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Original Assignee
Acoustic Imaging Technologies Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲面超音波変換素子アレイの製造方法の提
供。 【構成】 フレキシブルな支持プレート１１に付着した
平らな変換器プレート１２をそのプレートによりヒンジ
接続するようになった複数のセグメント１４に切断して
曲面超音波変換器アレイをつくる。この支持プレートは
曲面となるように曲げられ（図２）そしてフレキシブル
な回路板の導電性トレースがこれらセグメントに電気的
に接続される（図４）。複数の分岐をもつこの回路板は
そのトレースが実質的に整合するように直角の位置に曲
げられる（図６）。これら分岐から出るトレースはピン
−ソケットコネクタ装置に電気的に接続される（図
８）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に医用の超音波変換
器組立体の分野に関し、詳細にはフレキシブルな相互接
続システムを有する曲面アレイ超音波変換器組立体及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】医用の超音波変換器は患者の内
部組織の観察に用いられている。そのような装置はその
組織の実時間的な動きをみることが出来るように高速の
連続画像の表示をつくるものである。超音波画像装置の
性能を上げるために平面ではなく曲面の変換器アレイが
用いられる。原理的にはこの曲面アレイはより広い視野
についての画像を発生し、それにより平面アレイを用い
る場合には見えない対象（例えば肋骨のような骨が内部
組織の画像化を妨げる）を見ることが出来るようにす
る。
【０００３】一般に、曲面アレイは導電性の電子プレー
ト間にサンドイッチ状とされるセラミックの基板を含む
平らな変換器プレートにフレキシブルな回路板を半田付
けしてつくられる。裏打ち材をそのアレイの凹表面とな
るところに接着する。この変換器プレートはセグメント
に切断されそして次に曲面アレイへと成形される。裏打
ち材はセグメント化されたセラミック間の位置を維持し
つつ曲がりうるようにするヒンジの役割をもつ。
【０００４】例えば米国特許第４７３４９６３号はフレ
キシブルでない変換器プレートの一つの縁にフレキシブ
ルな印刷回路板を接続するようになった超音波変換器の
曲面アレイの製造方法を示している。予めフレキシブル
な支持プレートに接着された変換器プレートが支持プレ
ートへと切断されて変換器プレートの一連の並列な変換
器素子への分割を行う。次に支持プレートが曲面とされ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例は変換
器アレイの素子がまず変換器プレートの一方の面にフレ
キシブルな支持層を接着することで形成されるようにな
った、医用の曲面アレイ変換器の製造方法である。変換
器プレートは夫々支持層の一部にのみ貫入するセグメン
トへと切られて、夫々が支持層に接着した複数の変換器
アレイ素子を形成する。支持層は次に所望の半径をもつ
ように曲げられて曲面変換器アレイをつくる。
【０００６】変換器素子に対して電気信号を接続するた
めの導電性のトレース（配線）を有するフレキシブルな
回路板が、それらトレースが変換器素子に隣接するよう
にこの曲面アレイと整合される。そしてこれらトレース
はアレイ内の変換器素子に電気的に接続される。
【０００７】これらトレースはフレキシブルな回路板内
で複数の分岐をつくる。回路板への変換器素子の接続後
に、回路板がアレイの中心に向けて直角に曲げられる。
その場合、分岐内のトレースの端部に関連する導電性の
穴がそれへのコネクタの半田付けを可能にするように整
合する。
【０００８】
【実施例】曲面変換器アレイ１０は次のようにしてつく
られる。まずほゞ矩形の断面をもつピエゾ材料からなる
長い条片８を、それが導電材料１７により完全に囲まれ
てピエゾ−電気材料からなる変換器プレート１２を形成
するように金属化により完全に覆われる。次に、この変
換器プレートの上辺１５に沿って２本の長い切込みがつ
くられ、プレートにその長手方向に伸びる２本の溝９が
形成される。各溝９は導電材料１７を完全に切断するに
充分な深さを有する。従って、２個の分離した導電領域
すなわち電極がつくられる。
【０００９】「ホット」電極１８は変換器プレート１２
の上面１５に沿って形成される。接地電極１９はピエゾ
材料の他の表面（底および側面）に沿って形成される。
溝９は接地電極１９が変換器プレートの上面１５に僅か
にかぶさるように切られる。これにより、プレート１２
の上面に沿ってのホット電極１８と接地電極１９へのア
クセスが行われる。
【００１０】フレキシブルな支持プレート１１が変換器
プレート１２の一つの面１３に沿って接着される。この
実施例では支持層は「ホット」電極へのアクセスを可能
とするため、変換器プレートの上面１５に対向する面に
接着される。次に変換器プレートがその上面１５からセ
グメント１４へと切られて個々の変換器素子のアレイを
つくる。各切込みは支持プレート１１内に伸びるが支持
層の一部は切断されずに残り、図１に示すように組立体
におけるヒンジ素子１６をつくる。プレート１２は従来
の半導体ダイシングソーによりセグメントに切られる。
【００１１】ヒンジ点１６は変換器アレイ１０が円弧に
曲がりうるようにする。この円弧の半径は適用により異
る。
【００１２】ピエゾ−電気材料条片をセグメント化して
個々の変換器素子をつくるとき、各素子の接地電極１９
とホット電極１８は他の素子のそれらから完全に分離さ
れる。変換器アレイが所望の半径をもつ円弧とされてし
まうと、各素子の接地電極はアレイの上縁に沿って接地
バスの夫々を２本のワイヤ（図示せず）に半田付けする
ことで接続される。これらワイヤはピエゾ−電気材料の
上面に沿って、各素子の接地電極１９がかぶさる領域に
伸びる。接地バスワイヤは夫々の変換器素子に接続して
すべての素子に共通の接地面をつくる。
【００１３】図２において、上記のようにしてつくられ
た変換器アレイ１０は所望の半径をもつ治具２１内に固
定される。一実施例ではこのアレイは接着テープを用い
て固定される。セグメント１４はアレイ１０の素子を含
む。治具は製造中のアレイに対する支持を与える。
【００１４】一実施例ではアレイの上面１５は凹面とな
り、支持プレートが凸面となる。使用に当ってはアレイ
の凹面に電気的接続がなされ、凸面が走査されるべき対
象物（例えば人体部分）に整合される。この支持層は人
体へのエネルギ転送量を最大にするように選ばれた厚さ
とインピーダンスを有する。
【００１５】フレキシブルな回路板がこのアレイのコネ
クタ装置３３への接続に用いられる。一実施例では、図
３に示す形の回路板２２が用いられる。この回路板は複
数の導電性トレース２３を有し、各トレースは２端を有
する。各トレースの一端は変換器アレイへの接続用に回
路板の根元２４にある。他方の端は回路板の３本の分岐
の内の１個にある。中央の分岐２６は回路板の根元に直
接に対向している。他の分岐２７と２８は根元に対し、
角度をもっている。これら分岐は図３の点線２５に沿っ
て伸びることが出来る。云い換えると、この回路板はこ
れら分岐を根元２４近くまで伸ばすために線２５に沿っ
て切られる。各分岐内の各トレースはコネクタ穴２９ま
でとなっている。各コネクタ穴は関連するトレースの露
出部分で環形に囲まれている。このようにして各トレー
スと対応する環形との間に別々の電気接続がつくられ
る。
【００１６】一実施例では回路板に９６本のトレースが
ある。これらトレースのすべては回路板の根元での電気
的接続のために露出される。これらトレースの半分は回
路板の中央分岐に、１／４が夫々の角度をもつ分岐に伸
びる。各分岐のコネクタ穴はコラムとして整列する。中
央分岐はその中心線に沿って伸びる２つの平行なコネク
タ穴コラムを有する。角度をもつ分岐は夫々の上縁に沿
って整列した１つのコネクタ穴コラムを有する。
【００１７】図４において、回路板２２はその根元の露
出したトレースがアレイ１０の個々の素子と整合するよ
うにアレイ１０に対して位置ぎめされる。回路板の根元
の曲がりはこのアレイのそれと整合する。すなわち、根
元は曲げられてトレースが素子に隣接して整合しうるよ
うにされる。
【００１８】回路板のトレースはアレイの素子に電気的
に接続される。詳細には、トレースは各素子のホット電
極１８に電気的に接続される。一実施例においては各ト
レースと対応する素子間の電気接続はワイヤボンディン
グにより行われる。これには従来のワイヤボンディング
装置が用いられる。図５は、回路板２２と１個の素子１
６の拡大図である。この素子と整合するトレース２３は
ワイヤボンド３１によりその素子に電気的に接続され
る。他の実施例ではこの接続はリフローまたはマイクロ
ウェルディングで行われる。
【００１９】一実施例においてはすべてのトレースがア
レイ内の素子に接続された後に素子間のスペースに絶縁
材料を注入する。この絶縁材料は各素子のワイヤボンド
も覆い、かくして電気的接続の構造的な一体化を行う。
【００２０】次に回路板の３本の分岐をアレイのつくる
円弧の弦にほゞ直角となる位置まで上向きに（結晶組立
体によりつくられる円弧の中心に向けて）曲げる。分岐
２７と２８は夫々の環形部が整合しそして各分岐が中央
の分岐２６と同じ平面となるように合される。この回路
板の形状は分岐を重ねて回路内にほゞ滑らかな９０度の
曲がりを与えるに有効である。図６，７及び８に示すよ
うに、分岐２７と２８の幾何形状は各分岐のコネクタ穴
２９が互いに整合して２本の平行なコネクタ穴コラムが
出来るようにする。更に、分岐２７と２８のコネクタ穴
コラムは分岐２６の２本の平行なコネクタ穴コラムと整
合する。これにより、これら分岐が直角に曲げられると
き、２本の連続するコネクタ穴コラムが出来る。各コラ
ムの上部は分岐２７と２８のコネクタ穴で形成され、各
コラムの下部は中央の分岐のコネクタ穴で形成される。
【００２１】一方の側に２つの平行なピン３４のコラム
をそして他方の側に対応するソケットを有する通常のピ
ン−ソケットコネクタ３３が回路極のこれら整合した分
岐のインターフェースとして用いられる。ピン３４は回
路板のコネクタ穴２９にそう入される。これらピンは次
に夫々のコネクタ穴のまわりの導電性の環形部に半田づ
けされて各トレースと対応するピンとの間に電気的接続
を行う。
【００２２】一実施例では回路板とコネクタを有する変
換器アレイ１０は変換器組立体ハウジング内に配置され
る。アレイとハウジング間の接地接続は、アレイの接地
バスワイヤとハウジングの内部との間に接続する半径方
向のバスワイヤ（図示せず）により行われる。従って、
各接地バスワイヤには複数の半径方向バスワイヤが接続
し、上記の接続をつくる。一般に、９６個の変換器素子
を有するアレイではアレイ上の２本の接地バスワイヤの
夫々に約１５本の半径方向バスワイヤが接続する。
【００２３】これら半径方向バスワイヤは回路板をアレ
イに接続する前にアレイ１０に接続される。その後に半
径方向バスワイヤはアレイの形成する円弧の軸にほゞ平
行な位置へと下に曲げられて回路板の接続に適用され
る。回路板が接続されて動作位置に曲げられた後に半径
方向バスワイヤは回路板とほゞ平行な位置に上向きに曲
げられてハウジングへの接続を容易にする。
【００２４】コネクタ３３のソケットはケーブルに接続
され、このケーブルはハウジングから出て変換素子を画
像装置の他の部分に接続する。このケーブルは夫々がア
レイの素子に対して信号を運ぶワイヤの束を含む。
【００２５】一実施例ではこのケーブルはコネクタ３３
とハウジングのケーブル出口との間でハウジングの内側
に固定される。この固定により回路板とそのアレイへの
接続にケーブルの張力がかからないようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による変換器プレート／支持
プレート組立体の拡大図及び変換器アレイ素子の一側の
断面図。
【図２】曲がった治具内の変換器アレイの拡大図。
【図３】フレキシブルな回路板の一側の平面図。
【図４】治具上の変換器アレイに対する回路板を示す平
面図。
【図５】変換素子に対する回路板の導電性トレースの断
面図。
【図６】使用位置にある回路板の正面および側面。
【図７】使用位置にある回路板の正面および側面。
【図８】コネクタに対する図７の回路板の側面図。
【符号の説明】
８ ピエゾ材料条片 ９ 溝 １０ 変換器アレイ １１ 支持プレート １２ 変換器プレート １４ 変換素子（セグメント） １６ ヒンジ点 １７ 導電層 １８ ホット電極 １９ 接地電極 ２１ 治具 ２２ フレキシブル回路板 ２３ 導電性トレース ２９ コネクタ穴 ３１ ワイヤボンド ３３ コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランディー、ゲイル、プランク アメリカ合衆国アリゾナ州、メサ、ダブリ ュ、パンテラ、662

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】超音波変換器のフレキシブルなアレイを所
    望の半径となるまで曲げる段階；このアレイの変換器に
    フレキシブルな回路板の導電性トレースを整合させる段
    階；及び上記トレースを上記曲げられたアレイの変換器
    にワイヤボンディングする段階、を含む超音波変換器の
    フレキシブルなアレイにフレキシブルな回路板を接続す
    る方法。
  2. 【請求項２】下記段階を含む、曲がったアレイの超音波
    変換器組立体の製造方法：変換器プレートの一方の表面
    にフレキシブルな支持層を接着する段階；この変換器プ
    レートを複数のセグメントに切断するが各セグメント間
    に上記フレキシブル支持層の一部を切断させずに残す段
    階；個々のセラミックセグメントを接着した上記支持層
    を所望の半径をもつように曲げて曲がった変換器アレイ
    を形成する段階；これらの変換器セグメントにフレキシ
    ブルな回路板の第１端のトレースを電気的に接続する段
    階。
  3. 【請求項３】前記電気的に接続する段階の後に前記セラ
    ミックセグメント間で前記電気的接続の上に絶縁材料を
    付加する段階を更に含む請求項２の方法。
  4. 【請求項４】前記電気的に接続する段階は前記フレキシ
    ブルな回路板の前記トレースを前記セラミック素子にワ
    イヤボンディングする段階を含む、請求項２の方法。
  5. 【請求項５】下記段階を更に含む請求項２の方法：前記
    曲がった変換器組立体により形成される円弧の中心に向
    けて、この円弧の弦にほゞ直角となるように前記フレキ
    シブルな回路板を曲げる段階；上記回路板の第２端のト
    レースにコネクタを電気的に接続する段階。
  6. 【請求項６】前記フレキシブルな回路板はその第１端お
    よび第２端から配列された導電性トレースを有するごと
    くなった請求項５の方法。
  7. 【請求項７】前記フレキシブルな回路板の前記第２端は
    複数の分岐を含むごとくなった請求項６の方法。
  8. 【請求項８】各分岐内の前記導電性トレースの端部は前
    記フレキシブルな回路板が前記直角の向きに曲げられる
    とき互いにほゞ整合するごとくなった請求項７の方法。
  9. 【請求項９】前記変換器プレートは下記段階を含む方法
    により形成されるごとくなった請求項５の方法：導電性
    材料内にピエゾ材料からなる長い条片を埋め込む段階；
    この条片に沿って２本の長手方向の溝を切り、前記導電
    層を夫々電気的に分離された２個の領域に分離する段
    階。
  10. 【請求項１０】前記溝は共通の長手方向の縁に沿って切
    られるごとくなった請求項９の方法。
JP3141078A 1990-05-21 1991-05-16 回路板接続方法 Pending JPH0629072A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US526569 1990-05-21
US07/526,569 US5044053A (en) 1990-05-21 1990-05-21 Method of manufacturing a curved array ultrasonic transducer assembly

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