KR101482474B1

KR101482474B1 - 초음파 트랜스듀서, 초음파 프로브 및 초음파 트랜스듀서의 제조방법

Info

Publication number: KR101482474B1
Application number: KR1020137009015A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 츠즈키; 다카시 구보타; 유타카 오오누키; 야스히사 마키타
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 도시바 메디칼 시스템즈 코포레이션
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2015-01-21
Also published as: CN103210665B; US20130293066A1; CN103210665A; US9180491B2; JP5643667B2; KR20130051504A; JP2012156911A; WO2012102394A1

Abstract

본 발명은 비도전성의 음향정합층의 제조공정의 번잡함을 피하면서, 전기적인 도통로를 확보하는 것이 가능한 초음파 트랜스듀서나 초음파 프로브의 제공을 목적으로 한다. 2차원 배치된 복수의 압전체를 구비하고 있다. 압전체 각각에는 전극이 설치되어 있다. 또한 전극측의 제1 면과, 제1 면의 반대측인 제2 면을 갖는 비도전성 음향정합층을 구비하고, 또한 비도전성 음향정합층의 제2 면측에 배치된 도전성 음향정합층을 구비하고 있다. 또한, 도전성 음향정합층에 대하여 비도전성 음향정합층과 반대측에 배치된 기판을 구비하고 있다. 비도전성 음향정합층의 제1 면과 제2 면 사이에는 비도전성 음향정합층을 관통하고, 제1 면측의 압전체의 중도 또는 상기 제2 면측의 도전성 음향정합층의 중도까지 이르는 복수의 홈이 형성되어 있다. 또한, 전극과 기판은 홈을 통하여 전기적으로 도통되어 있다.

Description

초음파 트랜스듀서, 초음파 프로브 및 초음파 트랜스듀서의 제조방법{ULTRASONIC TRANSDUCER, ULTRASONIC PROBE, AND METHOD FOR PRODUCING ULTRASONIC TRANSDUCER}

본 발명은 초음파 트랜스듀서, 초음파 프로브 및 초음파 트랜스듀서의 제조방법에 관한 것이다.

초음파 프로브는 복수의 압전체와, 상기 압전체간에 전압을 인가하기 위한 전극을 갖고 있다. 압전체에서의 전극의 인출방법은 여러가지이다. 예를 들어, 압전체에서의 초음파 방사 방향측의 전면(前面)에 배치된 전극을, 기판, 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuits)와 통전시키는 방법이 있다. FPC에 의해 인출된 신호는 송수신 회로에 송신된다.

일반적으로 FPC의 베이스 재료로서 사용되는 폴리이미드의 음향 임피던스는 3Mrayl 정도이다. 또한, 압전체의 음향 임피던스는 30Mrayl 이상이다. 이와 같이 큰 차가 있으므로, FPC를 압전체에 직접 접합시키면 음향적 미스매치가 발생한다. 음향적 미스매치가 있으면 초음파빔이 음향 임피던스가 크게 다른 경계에서 반사된다. 이를 해결하는 방법 중 하나로서 FPC와 압전체 사이에 초음파를 효율 좋게 전반시키는 중간층으로서 음향정합층을 설치하는 방법이 있다.

또한 상술한 음향적 미스매치를 경감시키기 위해 복수층의 음향정합층을 구성하는 경우가 있다. 이 구성에서는 FPC의 음향임피던스(예를 들어 3Mrayl)로부터 압전체의 음향임피던스(예를 들어, 30Mrayl) 사이의, 다른 음향 임피던스를 갖는 복수의 음향정합층이 단계적으로 적층된다.

이 구성에서 예를 들어 음향정합층의 제1 층째에 적합한 음향 임피던스를 9~15Mrayl 정도한다면, 이와 같은 음향 임피던스를 갖는 재료로서 머시너블 세라믹스가 있다. 머시너블 세라믹스는 운모를 주성분으로 하고 비도전성을 갖는다.

여기에서 압전체의 전극으로부터 FPC까지 전기적으로 도통하는 구조(도통로)를 형성하지 않으면 안된다. 따라서 제1 층째에 비도전성의 음향정합층을 배치하는 경우, 싱기 비도전성의 음향정합층에 도통로를 설치하지 않으면 안된다.

예를 들어 2차원 어레이의 초음파 트랜스듀서에서는 팽대한 수의 소자 각각으로부터 FPC까지 전극을 인출하지 않으면 안된다. 그래서, 종래, 비도전성의 음향정합층에 대하여 적층 방향으로 압전체의 수·배열에 대응하여 도전성을 갖는 관통구멍을 설치한 구성의 초음파 트랜스듀서가 있었다. 상기 초음파 트랜스듀서에서는 음향정합층에 관통구멍을 복수 설치하고, 그 관통구멍의 전면(全面)에 예를 들어 도금처리를 실시하고 도통로를 확보하고 있었다.

또한 종래, 양면에 도전성막이 설치된 비도전성 재료의 판을 형성하고, 그 판의 도전성막의 면끼리를 중첩시켜 비도전성 음향정합층을 형성하는 초음파 트랜스듀서의 제조방법이 있었다. 일례로서 압전체의 피치와 동일한 폭을 갖는 비도전성 재료의 판을 형성하고 그 양면에 도전성막을 설치한다. 이 판을 압전체의 행수 또는 열수에 대응한 수만큼 중첩시켜 몇개인가의 블럭을 형성하고, 블럭끼리를 추가로 중첩시켜 음향정합층을 형성한다. 이와 같은 공정에 의해 형성된 음향정합층에서는 판과 판의 중첩면이 전극과 FPC의 도통로로서 기능한다.

일본 공개특허공보 제2009-130611호 일본 공개특허공보 제2009-177342호

그러나, 이들 제조방법에 따르면 제조공정이 번잡해진다. 또한 위치 맞춤이 곤란하고 제조비용이 높아진다. 예를 들어 압전체의 수, 배열에 대응하여 관통구멍을 형성하는 공정은 비용을 증가시킬 우려가 있고, 또한 관통구멍의 위치 정밀도를 확보하는 작업은 번잡하다. 또한, 비도전성 재료의 판에 도전성막을 형성하고 나서 중첩시키는 음향정합층의 제조공정은 복잡하고, 또한 제조비용의 증가를 초래할 우려가 있다.

본 발명은 비도전성의 음향정합층의 제조공정의 번잡함을 피하면서 기판과 압전체의 전극과의 사이의 도통로를 확보하는 것이 가능한 초음파 트랜스듀서, 그 제조방법이나 초음파 프로브의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 초음파 트랜스듀서는 2차원 배치된 복수의 압전체를 구비하고 있다. 압전체 각각에는 전극이 설치되어 있다. 또한 전극측의 제1 면과, 제1 면의 반대측인 제2 면을 갖는 비도전성 음향정합층 및 상기 제2 면에 배치된 도전성 음향정합층을 구비하고 있다. 또한, 비도전성 음향정합층에서의 제2 면측에 배치된 기판을 구비하고 있다. 비도전성 음향정합층의 제1 면과 제2 면 사이에는 비도전성 음향정합층을 관통하고 압전체, 도전성 음향정합층 또는 기판의 중도까지 이르는 복수의 홈이 설치되어 있다. 또한, 전극과 기판은 홈을 통하여 전기적으로 도통되어 있다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 개요를 도시한 개략 사시도이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 음향정합층 및 압전체의 적층체를 도시한 개략 사시도이다.
도 3a는 제1 실시형태에 관한 비도전성 음향정합층 및 도전성 음향정합층의 적층체의 홈을 도시한 개략 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 홈에 수지를 충전한 상태를 도시한 개략 사시도이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정의 일부를 도시한 개략 사시도이다.
도 5는 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 4의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 6은 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 5의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 7은 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 6의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 8은 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 7의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 9는 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 개요를 도시한 개략 사시도이다.
도 10은 제2 실시형태에 관한 음향정합층 및 압전체의 적층체를 도시한 개략 사시도이다.
도 11a는 제2 실시형태에 관한 비도전성 음향정합층 및 압전체의 적층체의 홈을 도시한 개략 사시도이다.
도 11b는 도 11a의 홈에 수지를 충전한 상태를 도시한 개략 사시도이다.
도 12는 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정의 일부를 도시한 개략 사시도이다.
도 13은 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 12의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 14는 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 13의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 15는 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 14의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 16은 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 15의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 17은 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 개요를 도시한 개략 사시도이다.
도 18은 제3 실시형태에 관한 음향정합층 및 압전체의 적층체를 도시한 개략 사시도이다.
도 19a는 제3 실시형태에 관한 비도전성 음향정합층 및 압전체의 적층체의 홈을 도시한 개략 사시도이다.
도 19b는 도 19a의 홈에 수지를 충전한 상태를 도시한 개략 사시도이다.
도 20은 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정의 일부를 도시한 개략 사시도이다.
도 21은 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 20의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 22는 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 21의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 23은 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 22의 다음 공정을 도시한 개략 사시도이다.
도 24는 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조공정 중, 도 23의 다음의 공정을 도시한 개략 사시도이다.

이하, 제1~제 3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서, 그 제조방법 및 초음파 프로브에 대해서 도 1~도 24를 참조하여 설명한다.

[제 1 실시형태]

(초음파 트랜스듀서의 개략 구성)

도 1~도 8을 참조하여 제1 실시형태에서의 초음파 트랜스듀서(100)의 개요에 대해서 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(100)의 개요를 도시한 개략 사시도이다. 이하, 본 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(100)의 개략 구성에 대해서 설명한다. 또한, 도 1에서 도시된 초음파 트랜스듀서(100)의 압전체(114)의 배열수는 개념상 도시되는 것이다. 또한, 도시된 배열 전체가 이루는 형상, 예를 들어 2차원 배열에서의 행수나 열수에 대해서도 일례에 지나지 않고, 그 밖의 구성을 적용하는 것도 가능하다.

또한, 이하의 설명에서 백킹재(118)로부터 도전성 음향정합층(111)을 향하는 방향을 「전방(前方)」(도 1에서의 z방향)이라고 기재하고 전방과 반대측의 방향을 「후방」이라고 기재한다. 또한, 초음파 트랜스듀서에서 각 구성부분의 전방측의 면을「전면(前面)」이라고 기재하고 후방측의 면을 「배면(背面)」이라고 기재한다.

도 1에 도시한 바와 같이 상기 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(100)에서는 압전체(114)가 xy면상에서 2차원적으로 배열되어 있다. 또한 각 압전체(114)의 전면 각각에 대응하여 비도전성 음향정합층(110)이 설치되어 있다. 또한, 비도전성 음향정합층(110)의 전면측에 도전성 음향정합층(111)이 설치된다. 또한, 압전체(114)의 배면측에는 백킹재(부하재상)(118)이 설치되고 또한 백킹재(118)와 압전체(114) 사이에는 배면 기판(120)이 설치되어 있다. 또한, 초음파 트랜스듀서(100)에서 배면 기판(120)은 적어도 송수신 회로 등의 후단 회로측까지는 인출되는 것이지만, 도 1에서는 배면 기판(120)의 그 부분의 도시를 생략하고 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이 도전성 음향정합층(111)의 전면측에는 전면 기판(122)이 설치되어 있다. 전면 기판(122)의 더욱 전면측에는 음향 렌즈(102)가 설치되어 있다. 또한, 배면 기판(120)과 동일하게, 도 1의 전면 기판(122)도 후단 회로로 연장되는 부분의 도시가 생략되어 있다. 또한, 압전체(114)의 전면측에는 전면 전극(112)이 설치되고, 전면 전극(112)은 비도전성 음향정합층(110)의 배면에 인접한다. 또한, 압전체(114)의 배면측에는 배면 전극(116)이 설치된다. 이하, 초음파 트랜스듀서(100)를 구성하는 각부에 대해서 각각 설명한다.

<압전체>

압전체(114)는 배면 전극(116) 및 전면 전극(112)에 인가된 전압을 초음파 펄스로 변환한다. 상기 초음파 펄스는 초음파 진단장치에 의한 검사대상으로서의 피검체로 송파된다. 또한, 압전체(114)는 피검체로부터의 반사파를 받아 전압으로 변환한다. 압전체(114)의 재료로는 일반적으로 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃), 티탄산바륨(BaTiO₃), PZNT(Pb(Zn1/3Nb2/3)03-PbTiO3)단결정, PMNT(Pb(Mg1/3Nb2/3)03-PbTiO3) 단결정 등을 사용하는 것이 가능하다. 압전체(114)의 음향임피던스는 예를 들어 30Mrayl정도로 된다. 또한, 도 1에서 압전체(114)는 단일층에 의해 구성되어 있지만, 복수층의 압전체(114)로서 구성하는 것도 가능하다.

<백킹재>

백킹재(118)는 초음파 펄스의 송파시에 초음파의 조사방향과 반대측(후방)에 방사되는 초음파 펄스를 흡수하고, 각 압전체(114)의 여분의 진동을 억제한다. 백킹재(118)에 의해 진동시에서의 각 압전체(114) 배면으로부터의 반사를 억제하고, 초음파 펄스의 송수신에 악영향을 미치는 것을 피하는 것이 가능하다. 또한, 백킹재(118)로서는 음향 감쇠, 음향 임피던스 등의 관점에서, PZT분말이나 텅스텐 분말 등을 포함하는 에폭시 수지, 폴리염화비닐이나 페라이트 분말을 충전한 고무 또는 다공질의 세라믹에 에폭시 등의 수지를 함침한 것 등, 임의의 재료를 사용할 수 있다.

<전면 기판, 배면 기판>

전면 기판(122) 및 배면 기판(120)은 예를 들어 플렉시블 프린트 기판(FPC/Flexible Printed Circuits)이고 각각 송수신 회로 등의 후단회로까지 이르는 길이를 갖고 있다. 또한 전면 기판(122) 및 배면 기판(120) 각각의 전면측 및 배면측의 일방 또는 쌍방에는 후단회로와 접속되는 배선패턴 등의 접속리드(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 전면 기판(122) 및 배면 기판(120)은 예를 들어 베이스 재료로서 폴리이미드가 사용된다. 폴리이미드의 음향 임피던스는 3Mrayl 정도이다.

<음향정합층>

다음에 도 2 및 도 3a, 도 3b를 참조하여 본 실시형태의 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)에 대해서 설명한다. 도 2는 제1 실시형태에 관한 음향정합층(111, 110) 및 압전체(114)의 적층체를 도시한 개략 사시도이다. 도 3a는 제1 실시형태에 관한 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)의 적층체의 홈(110a)을 도시한 개략 사시도이다. 도 3b는 도 3a의 홈(110a)에 수지(110c)를 충전한 상태를 도시한 개략 사시도이다.

비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)은 압전체(114)와 피검체 사이에서 음향 임피던스를 정합시키는 것이다. 그 때문에 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)은 압전체(114)와 전면 기판(122) 사이에 배치되고(도 1 참조), 또한 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)에는 각각 서로 음향 임피던스가 다른 재료가 사용된다. 압전체(114)와 음향 렌즈(102) 사이에서 단계적으로 음향 임피던스를 변화시킴으로써 음향적인 정합을 취하기 위함이다. 또한 비도전성 음향정합층(110)에는 절삭가공이 가능한 재료가 사용된다.

절삭가공 가능하고 또한 압전체(114)에 인접시키는 데에 바람직한 음향 임피던스를 갖는 비도전성 음향정합층(110)으로서는 예를 들어 머시너블 유리, 머시너블 세라믹스, 에폭시와 산화금속분말의 혼합체, 에폭시와 금속분말의 혼합체 등이 있다. 이와 같은 비도전성 음향정합층(110)의 음향 임피던스는 9~15Mrayl정도이다. 또한, 비도전성 음향정합층(110)과 전면 기판(122) 사이에 배치시키는 데에 적합한 음향임피던스를 갖는 도전성 음향정합층(111)의 재료의 일례로서, 예를 들어 카본(등방성 흑연이나 그래파이트)이 있다. 이와 같은 도전성 음향정합층(111)의 음향 임피던스는 4~7Mrayl 정도이다. 또한 도전성 음향정합층(111)의 두께(전후방향의 길이)는 예를 들어 150㎛~200㎛이다.

도 2에 도시한 바와 같이 제1 실시형태의 비도전성 음향정합층(110)에는 전면 전극(112)과의 경계면(비도전성 음향정합층(110) 배면)으로부터 도전성 음향정합층(111)의 경계면(비도전성 음향정합층(110) 전면)에 이르는 홈(110a)이 설치되어 있다. 즉, 홈(110a)은 비도전성 음향정합층(110)을 관통하여 설치되어 있다. 또한, 상기 홈(110a)은 비도전성 음향정합층(110)의 전면에 그치지 않고, 도전성 음향정합층(111)의 중도까지 관통되어 있다. 즉, 도 3a에 도시한 바와 같이 홈(110a)은 비도전성 음향정합층(110)의 배면으로부터, 도전성 음향정합층(111)의 전면을 통하여, 도전성 음향정합층(111)의 중도부분까지 이르도록 설치되어 있다. 여기에서, 「도전성 음향정합층(111)의 중도 부분까지」라는 것은 예를 들어 두께 150㎛~220㎛인 도전성 음향정합층(111)의 배면으로부터 전방(도 1의 z방향)을 향하여 약 10㎛까지 나타내는 것이다.

또한, 제1 실시형태의 홈(110a)은 소자배열방향(행방향 또는 열방향/도 1의 x 또는 y방향)의 일측면으로부터 반대측의 타측면에 이르도록 설치되어 있다. 즉, 홈(110a)은 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)을 소자 배열 방향으로 관통하여 설치되어 있다. 이와 같은 홈(110a)의 구성에 따르면, 각 소자(비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)의 적층체)에 대하여 홈(110a)을 설치하는 데에 있어, 소자배열에서의 1행분 또는 1열분에 속하는 소자 각각에 대하여, 1회의 공정에서 홈(110a) 각각을 설치할 수 있다(도 6~도 8 참조). 또한, 소자배열방향이라는 것은 초음파 트랜스듀서(100)의 전후방향과 직교하는 방향이다. 또한, 1행분 또는 1열분에 속하는 소자(적층체) 각각에 대하여 1회로 홈을 설치할 수 있으면 소자배열방향의 양단에 위치하는 소자에 대해서는 반드시 소자배열방향에 관통하고 있지 않아도 좋다.

또한, 도 3a에 도시한 비도전성 음향정합층(110)과 도전성 음향정합층(111)에서의 홈(110a)의 내면에는, 그 전면(全面)에 걸쳐 도금이나 스패터 등에 의해 도전성막(110b)이 설치되어 있다. 홈(110a)은 비도전성 음향정합층(110)의 배면으로부터, 도전성 음향정합층(111)의 배면을 거쳐, 도전성 음향정합층(111)의 중도까지 설치되어 있으므로 도전성막(110b)은 비도전성 음향정합층(110)의 배면과, 도전성 음향정합층(111)의 배면 사이의 전기적인 도통로가 된다. 즉, 도전성막(110b)은 홈(110a)의 전면(全面)에 걸쳐 설치되어 있으므로, 홈(110a)의 일단부터 타단까지가 전기적으로 접속되는 것이 된다. 그 결과, 비도전성 음향정합층(110)에 인접한 전면 전극(112)은 도전성막(110b) 및 도전성 음향정합층(111)을 통하여 전면 기판(122)의 배선패턴과 도통된다.

또한, 도 3b에 도시한 바와 같이 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)에서의 홈(110a)의 도전성막(110b)의 더욱 내측에는 수지(110c)가 충전된다. 상기 수지(110c)에는 에폭시 접착제 등을 사용하는 것이 가능하다. 상기 수지(110c)에 의해 홈(110a)을 메움으로써, 비도전성 음향정합층(110)에 홈(110a)을 형성함에 의한 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 단, 반드시 이 수지(110c)를 홈(110a)에 충전할 필요는 없다. 즉, 소자(적층체)의 형상이나 초음파 트랜스듀서(100)의 진동모드와의 관계에 따라서는 음향정합층에 홈(110a)을 설치한 것에 기인하는 음향적 영향을 회피할 필요가 있지만, 그 이외의 경우에는 수지(110c)를 설치하지 않아도 좋다.

또한, 불필요한 진동을 억제하기 위한 서브다이스로서 홈(110a)을 사용하는 경우에는 서브다이스에 대응하는 홈(110a)은 공극 그대로 해도 좋고, 또는 원하는 매질을 충전하도록 해도 좋다. 또한, 도전성막(110b)이 홈(110a)의 내측 전면(全面)에 걸쳐 설치되어 있는 예를 설명했지만, 반드시 이에 한정되지 않는다. 즉, 비도전성 음향정합층(110)을 통하여 전면 전극(112)과 도전성 음향정합층(111)이 전기적으로 도통되어 있으면 좋으므로, 예를 들어 홈(110a)의 내면 중, 비도전성 음향정합층(110)의 배면측 단부부터 도전성 음향정합층(111)에 이르는 부분까지를 지나도록 도전성막(110b)을 부분적으로 형성해도 좋다. 또한, 도전성막(110b)에 한정되지 않고 접속리드를 설치하는 것이 가능하면 그와 같은 구성을 채용하는 것도 가능하다.

또한, 도 1~도 3a, 도 3b에 도시한 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)의 각 적층체에서는 홈(110a)이 각각 하나 설치되어 있지만, 복수의 홈(110a)을 설치하는 것이 가능하면 그와 같은 구성을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 도 1~도 3a, 도 3b에 도시되는 홈(110a)은 초음파 트랜스듀서(100)에서의 초음파의 방사방향(소자의 전후방향)에 대하여 평행으로 설치되어 있지만, 반드시 이와 같은 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 소자의 전후방향에 대하여 홈 깊이가 변화되도록 설치하는 것도 가능하다.

또한 도 1의 초음파 트랜스듀서(100)에서는 후방으로부터 전방으로, 압전체(114), 비도전성 음향정합층(110), 도전성 음향정합층(111), 전면 기판(122), 음향 렌즈(102)의 순서로 배치되어 있지만, 이와 같은 구성에 한정되지 않고 음향정합층을 3층 이상으로 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 후방으로부터 전방으로 비도전성 음향정합층(110), 도전성 음향정합층(111), 전면 기판(122)을 차례로 배치하고, 또한 음향 렌즈(102)와의 사이의 음향정합의 관점에서 전면 기판(122)의 전방에 음향정합층을 배치하는 것도 가능하다.

홈(110a)의 홈폭은 소자폭의 약 30% 정도, 예를 들어 10㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 즉, 홈(110a)의 홈폭을 이와 같이 설정함으로써 초음파 펄스의 방사성능, 초음파 트랜스듀서(100)의 진동모드, 도전성막(110b)의 형성작업에서 유효하다. 여기에서 「소자」라는 것은 압전체(114), 비도전성 음향정합층(110), 도전성 음향정합층(111)의 적층체(도 2를 참조)이다. 또한, 「소자폭」이라는 것은 초음파 트랜스듀서(100)의 홈(110a)의 배열방향(예를 들어 도 1의 x방향 또는 y방향)에서의 소자의 길이이다. 또한, 도시되어 있는 소자는 단면이 대략 정방형인 것이지만, 이에 한정되지 않고 예를 들어 단면이 대략 장방형인 것이어도 좋다.

<음향 렌즈>

음향 렌즈(102)(도 1 참조)는 송수신되는 초음파를 수속하여 빔 형상으로 정형하는 것이다. 음향렌즈(102)의 소재로서는 음향 임피던스가 생체에 가까운 실리콘 등이 사용된다.

(초음파 트랜스듀서의 제조방법의 개략)

다음에 도 4~도 8을 참조하여 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(100)의 제조방법, 특히 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)에 홈(110a)을 설치하는 공정을 주로 하여 설명한다. 도 4~도 8은 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(100)의 제조공정을 나타낸 개략 사시도이다.

《블럭 접속/도 4·도 5》

도 1~도 3에 예시된 바와 같이 본 실시형태의 초음파 트랜스듀서(100)의 음향정합층은 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)을 적층하여 구성되어 있다. 상기 음향정합층을 형성하는 데에 있어, 도 4에 도시한 바와 같이 비도전성 음향정합층(110)에 필요한 재료로 구성된 비도전성 재료 블럭(1101)을 사용한다. 동일하게 도전성 음향정합층(111)에 필요한 재료로 구성된 도전성 재료 블럭(1111)을 사용한다.

이들 비도전성 재료 블럭(1101) 및 도전성 재료 블럭(1111)의 면끼리를 중첩하여 접속한다. 도 5에 도시한 바와 같이 이들을 접속함으로써 음향정합층 블럭이 형성된다. 또한 후의 공정에서 비도전성 재료 블럭(1101) 및 도전성 재료 블럭(1111)에는 모두 행렬 방향으로 분할홈이 형성되고, 그에 의해 도 1에 도시한 바와 같이 원하는 소자 수와 동일한 수의 적층체가 형성된다.

《홈 형성/도 6》

비도전성 재료 블럭(1101)과 도전성 재료 블럭(1111)을 접속하면 상기 음향정합층 블럭에 대하여 (2차원 배열 분할 후(도 8)에서의) 행 방향 또는 열 방향(도 1에서의 x방향 또는 y방향)에 소정의 피치로 홈(110a)을 설치한다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 비도전성 재료 블럭(1101)에서의 접속면과 반대측의 면으로부터, 비도전성 재료 블럭(1101)을 관통하고, 도전성 재료 블럭(1111)의 중도까지 이르는 홈(110a)을 설치한다. 또한, 「접속면」이라는 것은 도전성 재료 블럭(1111)과의 접속면을 나타낸다.

또한, 홈(110a)은 초음파 트랜스듀서(100)의 소자 피치에 대응한 피치로 복수개 설치된다. 다시 말하면 소자 배열의 행방향으로 나열되고 홈(110a)을 설치하는 경우에는 적어도 행수만큼 홈(110a)을 설치하게 된다. 또한 소자 배열의 열방향으로 나열하여 홈(110a)을 설치하는 경우에는 적어도 열수만큼 홈(110a)을 설치하게 된다. 또한, 도 6에서의 음향정합층 블럭의 홈(110a)의 수는 개념상 도시되는 것이다. 또한 홈(110a)을 반드시 도 6에 도시된 바와 같이 소자 배열과 평행으로 설치하지 않아도 좋고, 소자 배열에 대하여 각 소자의 홈이 경사지도록 설치하는 것도 가능하다. 또한, 도 6에 도시되는 홈(110a)은 초음파 트랜스듀서(100)에서의 초음파의 방사방향(소자의 전후방향)에 대하여 평행으로 설치되어 있지만, 반드시 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 소자의 전후방향에 대하여 홈 깊이가 변화되도록 설치하는 것도 가능하다.

홈(110a)의 형성에서, 도전성 재료 블럭(1111)의 절개 깊이의 양의 일례로서는 두께 150㎛~200㎛의 도전성 재료 블럭(1111)에 대하여 10㎛ 정도이다. 또한, 절개폭(홈(110a)의 폭)을, 소자폭의 약 30% 이하로 하고 또한 10㎛ 이상으로 하면, 초음파 펄스의 방사성능, 초음파 트랜스듀서(100)의 진동모드, 도전성막(110b)의 형성작업 등에서 유효하다. 이와 같은 조건에서, 소자폭에 대한 절개폭의 일례로서는 소자폭 350㎛에 대해서 50㎛ 폭으로 하는 것이 생각된다. 또한 절개폭의 피치는 0.4㎜ 정도로 하는 것이 가능하다. 또한, 초음파 트랜스듀서(100)의 완성품의 상태에서의 도전성 음향정합층(111)의 두께를 얇게 하고 싶은 경우에는 다음과 같은 공정에 따른다.

우선, 미리 사양값(완성품의 도전성 음향정합층(111)의 두께)보다 두꺼운 도전성 재료 블럭(1111)에 의해 음향정합층 블럭을 형성한다.

다음에, 상술한 바와 같이 비도전성 재료 블럭(1101)을 관통하고, 도전성 재료 블럭(1111)의 중도에 이르는 홈(110a)을 설치한다.

다음에, 음향정합층 블럭에서의 도전성 재료 블럭(1111)의 접속면과 반대측의 면을 절삭 또는 연마하고 원하는 두께로 한다. 또한, 도전성 재료 블럭(1111)의 절개량은 이들 절삭 또는 연마에 의해 깎이는 두께에 따라서 설정되는 것이다.

《도전성막 형성》

비도전성 재료 블럭(1101) 및 도전성 재료 블럭(1111)의 적층체로서의 음향정합층 블럭에 홈(110a)을 설치하면 홈(110a)에 도전성막(110b)을 설치한다. 도전성막(110b)은 예를 들어 도금이나 스패터 등에 의해 홈(110a)의 내면의 전면(全面)에 걸쳐 설치한다. 이에 의해, 홈(110a)의 일단으로부터 타단까지가 전기적으로 도통된다. 또한, 비도전성 음향정합층(110)에 인접한 전면 전극(112)은 도전성막(110b) 및 도전성 음향정합층(111)을 통하여 전면 기판(122)의 배선 패턴과 전기적으로 도통된다.

또한, 도전성막(110b)은 반드시 홈(110a)의 내측 전면(全面)에 설치하지 않아도 좋다. 예를 들어 홈(110a)의 내면 중 일부 측면으로, 홈(110a)의 일단(배면측 단부)로부터, 타단(도전성 음향정합층(111)측 단부)에 이르는 부분까지를 지나도록, 도전성막(110b)을 설치해도 좋다. 또한, 전면 전극(112)로부터 도전성 음향정합층(111)까지 홈(110a)을 통한 접속 리드를 설치하는 것이 가능하면, 도전성막(110b) 대신 접속 리드를 설치해도 좋다.

《수지충전》

음향정합층 블럭의 홈(110a)에 도전성막(110b)을 형성하면 홈(110a)에서의 도전성막(110b)의 더욱 내측에 수지(110c)를 충전한다. 수지(110c)에는 에폭시 접착제 등을 사용하는 것이 가능하다. 단, 소자(적층체)의 형상이나 초음파 트랜스듀서(100)의 진동모드에 의해서는 홈(110a)에 의한 음향적인 영향이 적은 경우가 있고, 그 경우에는 수지(110c)를 설치하지 않아도 좋다. 또한, 홈(110a)을 불필요한 진동 억제를 위한 서브다이스로서 사용하는 경우에는 서브다이스에 대응하는 홈(110a)은 공극 그대로 해도 좋고 또는 원하는 매질을 충전하도록 해도 좋다.

《압전체 접속/도 7》

비도전성 재료 블럭(1101) 및 도전성 재료 블럭(1111)의 적층체로서의 음향정합층 블럭에 홈(110a)을 설치하고 도전성막(110b), 수지(110c)를 설치하면 그 음향정합층 블럭과 압전체 재료 블럭(1141)을 접속한다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 비도전성 재료 블럭(1101)에서의 도전성 재료 블럭(1111)과의 접속면과 반대측의 면에 대하여 압전체 재료 블럭(1141)을 접속한다. 또한, 압전체 재료 블럭(1141)의 전면에는 미리 전면 전극(112)이 되는 층이 설치되어 있는 것으로 한다. 동일하게 압전체 재료 블럭(1141)의 배면에는 미리 배면 전극(116)이 되는 층이 형성되어 있는 것으로 한다. 또한 압전체 재료 블럭(1141)에는 후의 공정에서 행렬 방향으로 분할홈이 형성되고 초음파 트랜스듀서(100)로서 원하는 압전체(114)의 소자수가 되도록 분할된다(도 1 참조).

《기판 접속》

도 8에 도시한 바와 같이 압전체(114)에서의 배면 전극(116)의 배면에 배면 기판(120)을 접속한다. 이에 의해, 배면 기판(120)의 배선 패턴과 배면 전극(116)이 전기적으로 접속된다.

《백킹재 접속》

소자군의 배면에 기판을 접속하면 배면 기판(120)의 배면에 백킹재(118)를 접속한다. 또한, 압전체(114), 배면기판(120) 및 백킹재(118) 사이의 구성으로서는 도 1에 도시되는 것에 한정되지 않고 필요에 따라서 신호처리를 실시하는 전자회로나 배면정합층 등의 구조물을 개재시키는 것이 가능하다.

《분할홈 형성/도 8》

배면기판(120)이 배면에 백킹재(118)를 접속하면 그 적층체에 대하여 행렬 방향으로 분할홈을 설치한다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이 음향정합층 블럭 및 압전체 재료 블럭(1141)의 적층방향을 따라서 행방향으로 소정의 피치로 분할홈을 형성하고, 복수행의 블럭으로 분할한다. 또한, 음향정합층 블럭 및 압전체 재료 블럭(1141)의 적층방향을 따라서 열방향으로 소정의 피치로 분할홈을 설치한다. 그 결과, 도 8에 도시한 바와 같은 압전체(114), 비도전성 음향정합층(110), 도전성 음향정합층(111)의 적층체를 2차원 배열하여 이루어진 소자군이 형성된다. 또한, 도 8은 도 4~도 7과 상하 반대로 도시되어 있다.

《전면(前面) 기판 접속》

다음에 도전성 음향정합층(111) 각각의 전면에 전면 기판(122)을 접속한다. 이에 의해, 전면 기판(122)의 배선 패턴과 각 도전성 음향정합층(111)이 전기적으로 접속된다.

《음향 렌즈 접속》

2차원 어레이의 소자군의 전면에 기판을 접속하면 백킹재(118)의 접속과 동시 또는 전후하여 전면 기판(122)의 전면에 음향 렌즈(102)를 접속한다. 또한, 상술한 바와 같이 음향정합층을 3층 이상으로 구성하는 경우에는 음향 렌즈(102)의 전면에 음향정합층을 배치해도 좋다. 또한, 전면 기판(122)과 음향 렌즈(102)를 인접시키지 않고 전면 기판(122)의 전면에 음향정합층을 배치하고, 그 음향정합층의 더욱 전면에 음향 렌즈(102)를 배치하는 것도 가능하다.

(초음파 트랜스듀서와 외부 장치의 접속)

다음에, 제1 실시형태의 초음파 트랜스듀서(100)를 갖는 초음파 프로브와, 초음파 진단장치 본체와의 접속 구성의 일례에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 도시를 생략한다. 초음파 프로브는 내부에 초음파 트랜스듀서(100)가 설치되고 초음파 진단장치 본체와 초음파 프로브를 전기적으로 접속하기 위한 인터페이스(케이블 등)를 갖고 있다. 또한 초음파 트랜스듀서(100)는 전면 기판(122)의 배선 패턴 및 배면 기판(120)의 배선 패턴과, 초음파 프로브의 인터페이스를 통하여 초음파 진단장치 본체와 전기적으로 접속되어 있고, 초음파의 송수신에 관한 신호를 서로 전달하고 있다.

또한 초음파 프로브 내에는 송수신 회로 등의 전자회로가 설치된 회로기판이나, 인터페이스와 상기 전자회로를 접속하는 접속용 기판이 설치되어 있어도 좋다. 이 경우에는 초음파 프로브와 본체를 접속하는 인터페이스, 접속용 기판의 배선 패턴, 전자회로, 전면 기판(122)이나 배면 기판(120)의 배선 패턴을 통하여 전면 전극(112)이나 배면 전극(116)과 초음파 진단장치 본체의 제어부 사이에서 신호가 송수신된다.

예를 들어 초음파 진단장치 본체는 그 제어부로부터 인터페이스를 통하여 초음파 트랜스듀서(100)의 구동제어에 관한 전기신호를 초음파 프로브에 보낸다. 상기 전기신호는 접속용 기판을 통하여 회로 기판의 전자 회로에 송신된다. 전자회로는 초음파 진단장치 본체 제어부로부터의 신호에 기초하여 전면 기판(122)이나 배면 기판(120)을 통하여 압전체(114)에 전압을 인가한다. 이와 같이 하여 압전체(114)에 전압이 인가되고 초음파 펄스가 피검체에 송신된다.

또한, 예를 들어 초음파 트랜스듀서(100)는 피검체로부터의 반사파를 수신하면, 배면 기판(120) 등을 통하여 압전체(114)가 변환한 전기신호를 전자회로에 송신한다. 전자회로는 상기 전기신호에 소정의 처리(지연가산, 증폭 등)을 실시하고 또한 접속용 기판, 인터페이스를 통하여 초음파 진단장치 본체의 제어부로 전기신호를 송신한다. 상기 전기신호를 기초로 초음파 진단장치는 초음파 화상을 생성한다. 또한, 전자회로와 전면 전극 사이에서는 전면 기판(122)의 배선 패턴, 도전성 음향 정합층(111) 및 비도전성 음향 정합층(110)의 홈(110a)을 통하여 전기신호가 전달된다.

(작용·효과)

이상 설명한 제1 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(100) 및 초음파 프로브의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

상기 설명한 바와 같이 제1 실시형태의 초음파 트랜스듀서(100)에서는 압전체(114)의 전방에 배치된 비도전성 음향정합층(110) 각각에, 전면 전극(112)과의 경계면으로부터, 적어도 도전성 음향정합층(111)과의 경계면까지 이르는 관통된 홈(110a)이 설치되어 있다. 또한, 상기 홈(110a)은 비도전성 음향정합층(110) 전면에 그치지 않고, 도전성 음향정합층(111)의 중도까지 연속되어 있다. 즉, 도 3a에 도시한 바와 같이 홈(110a)은 비도전성 음향정합층(110)의 배면으로부터, 도전성 음향정합층(111)의 전면을 통하여, 도전성 음향정합층(111)의 중도까지 이르도록 설치되어 있다. 또한, 홈(110a)의 내면에서, 적어도 비도전성 음향정합층(110) 배면측의 단부(홈(110a) 후방 단부)로부터 도전성 음향정합층(111)에 이르는 부분까지를 지나도록 도전성막(110b)이 설치되어 있다.

이와 같은 비도전성 음향정합층(110)을 갖는 초음파 트랜스듀서(100)의 제조공정에서는 다음과 같은 공정에서만, 전면 전극(112)로부터 전면 기판(122)까지의 도통로를 설치하는 것이 가능하다. 즉, 비도전성 재료 블럭(1101)과 도전성 재료 블럭(1111)을 적층시키고, 다음에 2차원 배열 분할후에서의 소자의 행방향 또는 열방향에서 행수 또는 열수 분량의 홈(110a)을 형성하고, 다음에 압전체 재료 블럭(1141)을 접속하고, 다음에 이들 적층체에 대하여 행렬방향으로 분할홈을 설치함으로써 압전체(114), 비도전성 음향정합층(110) 및 도전성 음향정합층(111)의 적층체를 구비하여 구성되는 소자의 2차원 배열을 형성한다.

이와 같은 제조공정에 의해 제조되는 초음파 트랜스듀서(100)에 따르면 비도전성 음향정합층(110)의 도통로의 형성, 더 나아가서는 초음파 트랜스듀서(100)의 제조공정의 번잡함을 피할 수 있는 것, 전면 전극(112)로부터 전면 기판(122)까지의 도통로를 형성하는 것의 쌍방이 달성 가능해진다. 즉, 도전성 음향정합층(111)의 중도까지 이르는 홈(110a), 도전성막(110b)을 갖는 구성이면, 그 제조공정에서 전면 전극(112)으로부터 도전성 음향정합층(111)까지의 도통로를 확실하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 그 도통로를 형성하는 공정은 음향정합층 블럭에 홈(110a)을 설치하고 나서 압전체 재료 블럭(1141)을 적층하는 것 뿐이므로 간편하다.

[제2 실시형태]

다음에, 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(200) 및 초음파 트랜스듀서(200)가 설치된 초음파 프로브에 대해서 도 9~도 16을 참조하여 설명한다. 도 9는 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(200)의 개요를 도시한 개략 사시도이다. 또한, 제2 실시형태에 대해서는 제1 실시형태와 다른 부분을 주로 설명하고, 그 밖에 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도 9에서 도시되는 초음파 트랜스듀서(200)의 소자수는 개념상 도시되는 것이다. 또한, 행수나 열수에 대해서도 일례에 지나지 않고, 그 밖의 구성을 적용하는 것도 가능하다.

(초음파 트랜스듀서의 개략 구성)

도 9에 도시한 바와 같이 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(200)에서도 압전체(214)가 xy면상에서 2차원적으로 배열되어 있다.

상기 압전체(214)의 전면측에 전면 전극(212)이 설치되고 배면측에 배면 전극(216)이 설치된다. 또한, 각 압전체(214)의 전면 각각에 대응하여 비도전성 음향정합층(210)이 설치되어 있다. 또한, 비도전성 음향정합층(210)에서의 전면측에 도전성 음향정합층(211)이 설치된다. 또한, 압전체(214)에서의 배면측에는 백킹재(218)가 설치되고, 또한 백킹재(218)와 압전체(214) 사이에는 배면 기판(220)이 설치되어 있다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이 도전성 음향정합층(211)의 전면측에는 전면 기판(222)이 설치되어 있다. 또한, 전면 기판(222)의 더욱 전면측에는 음향 렌즈(202)가 설치되어 있다. 또한, 도 1과 동일하게 도 9에서도 전면 기판(222) 및 배면 기판(220)은 부분적으로 도시가 생략되어 있다.

(비도전성 음향정합층과 압전체의 구성)

다음에, 도 10, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 제2 실시형태의 초음파 트랜스듀서(200)에서의 비도전성 음향정합층(210), 압전체(214)에 대해서 설명한다. 도 10은 제2 실시형태에 관한 음향정합층(211, 210) 및 압전체(214)의 적층체를 도시한 개략 사시도이다. 도 11a는 제2 실시형태에 관한 비도전성 음향정합층(210) 및 압전체(214)로 이루어진 적층체의 홈(210a)을 도시한 개략 사시도이다. 도 11b는 도 1a의 홈(210a)에 수지(210c)을 충전한 상태를 도시한 개략 사시도이다.

제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(200)에서, 전면 전극(212)과 도전성 음향정합층(211) 사이의 도통로(홈(210a))는 도 10에 도시한 바와 같이 비도전성 음향정합층(210) 전면으로부터 압전체(214)의 중도까지 설치되어 있다. 즉, 도 11a에 도시한 바와 같이 홈(210a)은 비도전성 음향정합층(210)에서의 도전성 음향정합층(211)과의 경계면(비도전성 음향정합층(210) 전면)으로부터 비도전성 음향정합층(210)을 관통하고, 전면 전극(212)과의 경계면(비도전성 음향정합층(210) 배면)을 거쳐, 압전체(214)의 전면을 관통하여 압전체(214)의 중도에 이르도록 설치되어 있다. 여기에서, 「압전체(214)의 중도까지」라는 것은 예를 들어 두께 400㎛~550㎛인 압전체(214)의 전면 위치로부터 후방(도 9의 z방향과 반대방향) 약 10㎛에 이르는 위치(홈(210a)의 저부)를 나타내는 것이다.

또한, 제2 실시형태의 홈(210a)은 소자배열방향(행방향 또는 열방향/도 9의 x 또는 y방향)의 일측면으로부터 반대측의 타측면에 이르도록 설치되어 있다. 즉, 홈(210a)은 비도전성 음향정합층(210) 및 압전체(214)를 소자 배열 방향으로 관통하여 설치되어 있다. 이와 같은 홈(210a)의 구성에 따르면 각 소자(비도전성 음향정합층(210) 및 압전체(214)의 적층체)에 대한 홈(210a)의 형성에서, 소자배열에서의 1행분 또는 1열분에 속하는 소자 각각에 대하여 1회로 홈을 설치할 수 있다(도 14~도 16 참조). 또한, 소자배열방향이라는 것은 초음파 트랜스듀서(200)의 전후방향과 직교하는 방향이다. 또한, 1행분 또는 1열분에 속하는 소자 각각에 대해서 1회로 홈을 설치할 수 있으면 소자배열방향의 양단에 위치하는 소자(적층체)에 대해서는 반드시 소자배열방향으로 관통하고 있지 않아도 좋다.

또한, 도 11a에 도시한 비도전성 음향정합층(210) 및 압전체(214)의 적층체에서의 홈(210a)의 내면에는 그 전면(全面)에 걸쳐 도금이나 스패터 등에 의해 도전성막(210b)이 설치되어 있다. 홈(210a)이 비도전성 음향정합층(210)의 전면으로부터 전면 전극(212), 압전체(214)의 전면을 통하여 압전체(214)의 중도까지 설치되어 있고, 또한 도전성막(210b)이 비도전성 음향정합층(210)의 전면으로부터 도전성 음향정합층(211)에 이를 때까지 연속하고 있다. 즉, 도전성막(210b)은 홈(210a)의 전면(全面)에 걸쳐 있으므로, 홈(210a)의 일단으로부터 타단까지가 전기적으로 도통되는 것이 된다. 그 결과, 전면 전극(212)이 도전성막(210b)의 후방측과 접하고 있고, 또한 비도전성 음향정합층(210)의 전면에 인접한 도전성 음향정합층(211)과 도통된다. 또한, 전면 전극(212)은 도전성 음향정합층(211)을 통하여 전면 기판(222)의 접속리드와 도통되는 것이 된다.

또한, 도 11b에 도시한 바와 같이 제2 실시형태에서도 비도전성 음향정합층(210)과 도전성 음향정합층(211)에서의 홈(210a)의 도전성막(210b)의 더욱 내측에는 수지(210c)이 충전된다. 상기 수지(210c)의 충전에 의해 비도전성 음향정합층(210)에 홈(210a)의 설치에 의한 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 단, 소자(적층체)의 형상이나 초음파 트랜스듀서(200)의 진동모드에 의해서는 음향정합층의 홈(210a)에 의한 음향적 영향이 적은 경우가 있고, 그 경우에는 수지(210c)를 설치하지 않아도 좋다.

또한, 홈(210a)을 서브다이스로서 사용하는 경우에는 그 홈(210a)은 공극 그대로 해도 좋고 또는 원하는 매질을 충전하도록 해도 좋다. 또한, 전면 전극(212)과 도전성 음향정합층(211)이 도통되어 있으면 좋으므로, 예를 들어 홈(210a)의 내면 중, 비도전성 음향정합층(210)의 전면측단부로부터 압전체(214)에 이르는 부분까지를 지나도록 도전성막(210b)이 부분적으로 설치되어 있으면 좋다. 또한, 접속 리드를 설치하는 것이 가능하면 그와 같은 구성을 채용하는 것도 가능하다.

또한, 도 9~도 11a, 도 11b에 예시되는 구성에 한정되지 않고 복수의 홈(210a)을 설치하는 것도 가능하다. 또한, 음향정합층을 3층 이상으로 하는 것도 가능하고, 예를 들어 전면 기판(222)의 전방에 음향정합층을 배치하는 것도 가능하다. 또한, 홈(210a)의 바람직한 폭(배열방향의 길이/도 9의 x방향 또는 y방향의 길이)에 대해서는 제1 실시형태와 동일하다.

(초음파 트랜스듀서의 제조방법의 개략)

다음에 도 12~도 16을 참조하여 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(100)의 제조방법, 특히 비도전성 음향정합층(210) 및 압전체(214)의 홈(210a)을 설치하는 공정을 주로 설명한다. 도 12~도 16은 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(200)의 제조공정을 도시한 개략 사시도이다.

《블럭 접속/도 12·도 13》

도 9~도 11a, 도 11b에 예시된 바와 같이, 제2 실시형태의 초음파 트랜스듀서(200)에서의 음향정합층은 비도전성 음향정합층(210) 및 도전성 음향정합층(211)을 적층하여 구성되어 있다. 단, 제2 실시형태에 대해서는 이 적층된 음향정합층을 형성하기 전에, 도 12에 도시한 바와 같이 비도전성 재료 블럭(2101)과, 압전체 재료 블럭(2141)을 적층한다. 또한, 압전체 재료 블럭(2141)의 전면에는 미리 전면 전극(212)이 되는 층이 형성되어 있는 것으로 한다. 동일하게 압전체 재료 블럭(2141)의 배면에는 미리 배면 전극(216)이 되는 층이 형성되어 있는 것으로 한다.

즉 도 13에 도시한 바와 같이 우선 비도전성 재료 블럭(2101) 및 압전체 재료 블럭(2141)의 면 끼리를 중첩하고 접속한다. 또한 후의 공정에서 상기 적층체는 모두 행렬방향(도 9에서의 x방향 또는 y방향)으로 분할홈이 설치되고 그에 의해 도 9에 도시한 바와 같이 압전체(214)의 소자수와 동일한 수의 적층체가 형성된다.

《홈 형성/도 14》

비도전성 재료 블럭(2101)과 압전체 재료 블럭(2141)을 접속하면 이들 적층체에 홈(210a)을 설치한다. 즉, 도 14에 도시한 바와 같이 비도전성 재료 블럭(2101)에서의 접속면과 반대측의 면(비도전성 재료 블럭(2101) 전면)으로부터 비도전성 재료 블럭(2101)을 관통하고, 압전체 재료 블럭(2141)의 중도까지 이르는 홈(210a)을 설치한다. 또한, 「접속면」이라는 것은 압전체 재료 블럭(2141)과의 접속면을 나타낸다.

제1 실시형태와 동일하게 상기 홈(210a)은 초음파 트랜스듀서(200)의 소자 피치에 대응한 피치로 복수 설치된다. 또한, 도 14에서의 음향정합층 블럭의 홈(210a)의 수는 개념상 도시되는 것이다. 또한 홈(210a)은 반드시 도 14에 도시되는 바와 같이 소자 배열과 평행으로 설치하지 않아도 좋고 소자 배열에 대하여 각 소자의 홈이 경사지도록 설치하는 것도 가능하다.

홈(210a)을 설치하는 데에 있어서의 압전체 재료 블럭(2141)의 절개량의 일례로서는 두께 400㎛~550㎛의 압전체 재료 블럭(2141)에 대하여 10㎛ 정도이다. 또한 홈(210a)을 설치하는 데에 있어 절개폭을, 소자폭의 약 30% 이하로 하고 또한 10㎛ 이상으로 하면, 초음파 펄스의 방사성능, 초음파 트랜스듀서(200)의 진동모드, 도전성막(210b)의 형성작업 등에서 유효하다.

또한, 제2 실시형태의 도전성막(210b)의 형성공정, 수지(210c)의 형성공정은 제1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

《도전성 음향정합층 접속/도 15》

비도전성 재료 블럭(2101) 및 압전체 재료 블럭(2141)의 적층체에서의 홈(210a)을 형성하면 그 음향정합층 블럭과 압전체 재료 블럭(2141)을 접속한다. 즉, 도 15에 도시한 바와 같이 비도전성 재료 블럭(2101)에서의 압전체 재료 블럭(2141)과의 접속면과 반대측의 면(비도전성 재료 블럭(2101) 전면)에 대하여 도전성 재료 블럭(2111)을 접속한다.

《분할홈 형성/도 16》

비도전성 재료 블럭(2101) 및 압전체 재료 블럭(2141)의 적층체와, 도전성 재료 블럭(2111)을 접속하면, 추가로 그 적층체에 대하여 행렬 방향으로 분할홈을 설치한다. 그 결과, 도 16과 같은 압전체(214), 비도전성 음향정합층(210), 도전성 음향정합층(211)의 적층체를 2차원 배열하여 이루어진 소자군이 형성된다.

또한, 제2 실시형태의 전면 기판(222) 및 배면 기판(220)의 접속공정, 백킹재(218)의 접속공정 및, 음향렌즈(202)의 접속공정은 제1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

(작용·효과)

이상 설명한 제2 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(200)를 포함하는 초음파 프로브의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

상기 설명한 바와 같이 제2 실시형태의 초음파 트랜스듀서(200)에서는 압전체(214)의 전방에 배치된 비도전성 음향정합층(210) 각각에, 도전성 음향정합층(211)과의 경계면부터, 압전체(214)와의 경계면까지 이르는 홈, 즉 비도전성 음향정합층(210)을 관통하는 홈(210a)이 설치되어 있다. 또한, 상기 홈(210a)은 압전체(214) 전면에 그치지 않고, 압전체(214)의 중도까지 연속하고 있다. 즉, 도 11a에 도시한 바와 같이 홈(210a)은 압전체(214)의 중도부분부터 비도전성 음향정합층(210)을 통하여 도전성 음향정합층(211)의 전면까지 이르도록 설치되어 있다. 또한, 홈(210a)의 내면에는 적어도 압전체(214)의 상기 중도 부분(홈(210a) 후방단부)부터 비도전성 음향정합층(210)을 통하여 도전성 음향정합층(211)에 이르는 부분까지를 지나도록 도전성막(210b)이 설치되어 있다.

이와 같은 비도전성 음향정합층(210)을 갖는 초음파 트랜스듀서(200)의 제조공정에서는 다음과 같은 공정만으로 전면 전극(212)으로부터 전면 기판(222)까지의 도통로를 형성하는 것이 가능하다. 즉, 비도전성 재료 블럭(2101)과 압전체 재료 블럭(2141)을 적층시키고, 다음에 2차원 배열 분할후에서의 소자의 행방향 또는 열방향에 있어서, 행수 또는 열수 분량의 홈(210a)을 형성하고, 다음에 도전성 재료 블럭(2111)을 접속하며, 다음에 이들 적층체에 대하여 행렬 방향으로 분할홈을 설치함으로써 압전체(214), 비도전성 음향정합층(210) 및 도전성 음향정합층(211)의 적층체를 구비하여 구성되는 소자의 2차원 배열을 형성한다.

이와 같은 제조공정에 의해 제조되는 초음파 트랜스듀서(200)에 따르면 도전성 음향정합층(211)의 도통로의 형성공정, 더 나아가서는 초음파 트랜스듀서(200)의 제조공정의 번잡함을 피할 수 있는 것, 전면 전극(212)으로부터 전면 기판(222)까지의 도통로를 형성하는 것의 쌍방이 달성 가능하게 된다. 즉, 압전체(214)의 중도 부분까지 이르는 홈(210a), 도전성막(210b)을 갖는 구성에 의해, 전면 전극(212)로부터 도전성 음향정합층(211)까지의 도통로가 확실하게 형성될 뿐만 아니라, 그 홈(210a) 형성공정은 비도전성 재료 블럭(2101)과 압전체 재료(2141)의 적층체에 홈(210a)을 형성하고 나서 도전성 재료 블럭(2111)을 적층할 뿐이므로 간편하다.

[제3 실시형태]

다음에, 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(300) 및 초음파 트랜스듀서(300)가 설치된 초음파 프로브에 대해서 도 17~도 24를 참조하여 설명한다. 도 17은 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(300)의 개요를 나타내는 개략 사시도이다. 또한, 제3 실시형태에 대해서는 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 다른 부분을 주로 설명하고, 그 밖에 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도 17에서 도시되는 초음파 트랜스듀서(300)의 소자수는 개념상 나타내는 것이다. 또한, 행수나 열수에 대해서도 일례에 지나지 않고, 그 밖의 구성을 적용하는 것도 가능하다.

(초음파 트랜스듀서의 개략 구성)

도 17에 도시한 바와 같이 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(300)에서도 압전체(314)가 xy면상에서 2차원적으로 배열되고, 전면 전극(312) 및 배면 전극(316)이 설치된다. 또한, 각 압전체(314)의 전면 각각에 대응하고 전방을 향하여 차례로 비도전성 음향정합층(310), 도전성 음향정합층(311), 전면 기판(322), 음향렌즈(302)가 설치된다. 또한, 압전체(314)에서의 배면측에는 백킹재(318)가 설치되고 또한 백킹재(318)와 압전체(314) 사이에는 배면 기판(320)이 설치되어 있다. 또한, 도 1과 동일하게 도 17에서도 전면 기판(322) 및 배면 기판(320)은 부분적으로 도시가 생략되어 있다.

(전면 전극의 구성)

제3 실시형태에서의 전면 전극(312)은 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서의 전면 전극(112), 전면 전극(212)과 비교하여 두껍게 형성되어 있다. 예를 들어, 제1 실시형태의 전면 전극(112) 및 제2 실시형태에서의 전면 전극(212)의 두께를 약 1㎛ 정도로 했을 때, 상기 전면 전극(312)의 두께는 약 20㎛ 정도이다. 이와 같이 전면 전극(312)을 두껍게 형성하는 것은 다음에 설명한 바와 같이, 상기 실시형태에서 전면 전극(312)의 중도까지 홈(310a)을 설치하기 위함이다.

(비도전성 음향정합층~전면 전극~압전체간의 구성)

다음에 도 18, 도 19a 및 도 19b를 참조하여 제3 실시형태의 초음파 트랜스듀서(300)에서의 비도전성 음향정합층(310), 압전체(314)에 대해서 설명한다. 도 18은 제3 실시형태에 관한 음향정합층(311, 310), 전면 전극(312) 및 압전체(314)의 적층체를 나타낸 개략 사시도이다. 도 19a는 제3 실시형태에 관한 비도전성 음향정합층(310), 전면 전극(312) 및 압전체(314)의 적층체의 홈(310a)을 도시한 개략 사시도이다. 도 19b는 도 19a의 홈(310a)에 수지를 충전한 상태를 도시한 개략 사시도이다.

제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(300)에서, 전면 전극(312)로부터 도전성 음향정합층(311)까지의 도통로(홈(310a))는 도 18에 도시한 바와 같이, 비도전성 음향정합층(310) 전면으로부터 전면 전극(312)의 중도 부분까지 설치되어 있다. 여기에서, 상기 실시형태에서의 전면 전극(312)은 예를 들어 그 두께가 약 20㎛이므로, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하게, 전면 전극(312)에 약 10㎛ 정도의 홈을 설치하는 것이 가능하다.

도 19a에 도시한 바와 같이 홈(310a)은 비도전성 음향정합층(310)에서의 도전성 음향정합층(311)과의 경계면(비도전성 음향정합층(310) 전면)으로부터 비도전성 음향정합층(310)과 전면 전극(312)의 경계면(비도전성 음향정합층(310) 배면)을 거쳐, 비도전성 음향정합층(310)을 관통하고 전면 전극(312)의 전면을 관통하여 전면 전극(312)의 중도 부분에 이르도록 설치되어 있다. 여기에서, 「전면 전극(312)의 중도 부분」이라는 것은 예를 들어 전면 전극(312)의 전면으로부터 후방(도 17의 z방향과 반대방향)을 향하여(홈(310a)의 깊이) 약 10㎛의 위치를 나타내는 것이다.

또한, 제3 실시형태의 홈(310a)은 소자배열방향(행방향 또는 열방향/도 17의 x 또는 y방향)의 일측면으로부터 반대측의 타측면에 이르도록 설치되어 있다. 즉, 홈(310a)은 비도전성 음향정합층(310) 및 전면 전극(312)을 소자 배열 방향으로 관통하여 설치되어 있다. 이와 같은 홈(310a)의 구성에 따르면 각 소자(비도전성 음향정합층(310) 및 전면 전극(312)의 적층체)에 대한 홈(310a)의 형성에서 소자배열에서의 1행분 또는 1열분에 속하는 소자 각각에 대하여 1회로 홈을 설치할 수 있다(도 22~도 24 참조). 또한, 소자배열방향이라는 것은 초음파 트랜스듀서(300)의 전후 방향과 직교하는 방향이다. 또한, 1행분 또는 1열분에 속하는 소자 각각에 대하여 1회로 홈을 설치할 수 있으면 소자배열방향의 양단에 위치하는 소자에 대해서는 반드시 소자배열방향으로 관통하고 있지 않아도 좋다.

또한, 도 19a에 도시한 홈(310a)의 내면에는 그 전면(全面)에 걸쳐 도금이나 스패터 등에 의해 도전성막(310b)이 설치되어 있다. 홈(310a)이 비도전성 음향정합층(310)의 전면으로부터 전면 전극(312)의 전면을 거쳐, 전면 전극(312)의 중도부분까지 설치되어 있고, 도전성막(310b)은 전면 전극(312)의 중도 부분으로부터 도전성 음향정합층(311)에 이르기까지 연속되어 있다. 즉, 도전성막(310b)은 홈(310a)의 전면(全面)에 걸쳐 설치되어 있으므로 홈(310a)의 일단부터 타단까지 전기적으로 도통된다. 결과적으로, 전면 전극(312)이 도전성막(310b)의 후방측단부와 접하고 있고, 또한 비도전성 음향정합층(310)의 전면에 인접한 도전성 음향정합층(311)과 전기적으로 도통된다. 또한, 전면 전극(312)은 도전성 음향정합층(311)을 통하여 전면 기판(322)의 배선 패턴 등의 접속리드와 전기적으로 도통되는 것이 된다.

또한, 도 19b에 도시한 바와 같이 제3 실시형태에서도 비도전성 음향정합층(310)과 도전성 음향정합층(311)에서의 홈(310a)의 도전성막(310b)의 더욱 내측에는 수지(310c)가 충전된다. 상기 수지(310c)의 충전에 의해 비도전성 음향정합층(310)에 홈(310a)을 형성한 것에 의한 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 단, 소자(적층체)의 형상이나 초음파 트랜스듀서(300)의 진동모드에 따라서는 수지(310c)의 충전을 함으로써 홈(310a)이 있는 것에 의한 음향적 영향이 발생하는 사태를 피할 필요가 있지만, 그 이외의 경우에는 수지(310c)를 설치하지 않아도 좋다.

또한, 홈(310a)을 서브다이스로서 사용하는 경우에는 그 홈(310a)은 공극 그대로 해도 좋고, 또는 원하는 매질을 충전하도록 해도 좋다. 또한, 전면 전극(312)과 도전성 음향정합층(311)이 전기적으로 도통되어 있으면 좋으므로, 예를 들어 홈(310a)의 내면 중, 비도전성 음향정합층(310)의 전면 측단부로부터, 전면 전극(312)에 이르는 부분까지를 지나도록 도전성막(310b)이 설치되어 있으면 좋다. 또한, 접속리드를 설치하는 것이 가능하면 그와 같은 구성을 채용하는 것도 가능하다.

또한, 도 17~도 19a, 도 19b에 예시되는 구성에 한정되지 않고 복수의 홈(310a)을 설치하는 것도 가능하다. 또한, 음향정합층을 3층 이상으로 하는 것도 가능하고, 예를 들어 전면 기판(322)의 전방에 음향정합층을 배치하는 것도 가능하다. 또한, 홈(310a)의 바람직한 홈폭에 대해서는 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하다.

(초음파 트랜스듀서의 제조방법의 개략)

다음에 도 20~도 24를 참조하고 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(300)의 제조방법, 특히 비도전성 음향정합층(310) 및 전면 전극(312)의 홈(310a)을 설치하는 공정을 주로 설명한다. 도 20~도 24는 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(300)의 제조공정을 도시한 개략 사시도이다.

《블럭 접속/도 20·도 21》

도 17~도 19a, 도 19b에 예시되는 바와 같이 제3 실시형태의 초음파 트랜스듀서(300)에서의 음향정합층은 비도전성 음향정합층(310) 및 도전성 음향정합층(311)을 적층하여 구성되어 있다. 단, 제3 실시형태에서도 도 20에 도시한 바와 같이 상기 적층된 음향정합층을 형성하기 전에, 비도전성 재료 블럭(3101), 전면 전극판(3121) 및 압전체 재료 블럭(3141)을 적층한다. 상기 전면 전극판(3121)의 두께는 예를 들어 약 20㎛ 정도이다. 또한, 압전체 재료 블럭(3141)의 배면에는 미리 배면 전극(316)이 되는 층이 형성되어 있는 것으로 한다.

즉 도 21에 도시한 바와 같이 우선 전면 전극판(3121)이 설치된 압전체 재료 블럭(3141)과 비도전성 재료 블럭(3101)의 가장 넓은 면 끼리 중첩시켜 접속한다. 또한 후의 공정에서, 상기 적층체에는 모두 행렬방향(도 17에서의 x방향 또는 y방향)으로 분할홈이 형성되고 도 17에 도시한 바와 같이 소정의 소자 수와 동일한 수의 적층체가 형성된다.

《홈 형성/도 22》

비도전성 재료 블럭(3101)과 전면 전극(3121)이 설치된 압전체 재료 블럭(3141)을 접속하면 이들의 적층체에 홈(310a)을 설치한다. 즉, 도 22에 도시한 바와 같이 비도전성 재료 블럭(3101)에서의 접속면과 반대측의 면(비도전성 재료 블럭(3101) 전면)에 대하여 비도전성 재료 블럭(3101)을 관통하고, 전면 전극판(3121)이 중도까지 이르는 홈(310a)을 설치한다. 또한,「접속면」과는 압전체 재료 블럭(3141)과의 접속면을 나타낸다.

제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하게 상기 홈(310a)은 초음파 트랜스듀서(300)의 소자 피치에 대응한 피치로 복수 설치된다. 또한, 도 22에서의 홈(310a)의 수는 개념상 도시되는 것이다.

홈(310a)의 형성에서의 전면 전극판(3121)의 절개량의 일례로서는 두께 20㎛의 전면 전극판(3121)에 대하여 10㎛ 정도이다. 또한, 홈(310a) 형성에서의 절개폭을 소자폭의 약 30% 이하로 하고 또한 10㎛ 이상으로 하면 초음파 펄스의 방사성능, 초음파 트랜스듀서(300)의 진동모드, 도전성막(310b)의 형성작업 등에서 유효하다.

또한, 제2 실시형태의 도전성막(310b)의 형성공정, 수지(310c)의 형성공정으로부터 비도전성 재료 블럭(3101), 압전체 재료 블럭(3141) 및 도전성 재료 블럭(3111)의 적층체에 분할홈을 구성하는 공정까지는 제2 실시형태와 동일하므로(도 23 및 도 24 참조) 설명을 생략한다.

또한, 제3 실시형태의 전면 기판(322) 및 배면 기판(320)의 접속공정, 백킹재(318)의 접속공정 및 음향렌즈(302)의 접속공정은 제1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

(작용·효과)

이상 설명한 제3 실시형태에 관한 초음파 트랜스듀서(300)를 포함하는 초음파 프로브의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

상기 설명한 바와 같이 제3 실시형태의 초음파 트랜스듀서(300)에서는 압전체(314)의 전방에 배치된 비도전성 음향정합층(310) 각각에, 도전성 음향정합층(311)과의 경계면부터 적어도 전면 전극(312)과의 경계면까지 이르는 관통된 홈(310a)이 설치되어 있다. 또한 상기 홈(310a)은 전면 전극(312) 전면에 그치지 않고, 전면 전극(312)의 중도까지 연속하고 있다. 즉, 도 19a에 도시한 바와 같이 홈(310a)은 전면 전극(312)의 중도 부분부터 비도전성 음향정합층(310)을 통하여 도전성 음향정합층(311)의 전면까지 이르도록 설치되어 있다. 또한, 홈(310a)의 내면에는 적어도 전면 전극(312)의 상기 중도 부분(홈(310a) 후방단부)부터 비도전성 음향정합층(310)을 통하여 도전성 음향정합층(311)에 이르는 부분까지를 지나도록 도전성막(310b)이 설치되어 있다.

이와 같은 비도전성 음향정합층(310)을 갖는 초음파 트랜스듀서(300)의 제조공정에서는 다음과 같은 공정만으로, 전면 전극(312)부터 전면 기판(322)까지의 도통로를 형성하는 것이 가능하다. 즉, 비도전성 재료 블럭(3101)과, 전면 전극판(3121)이 설치된 압전체 재료 블럭(3141)을 적층시키고, 다음에 2차원 배열 분할후에서의 소자의 행방향 또는 열방향에서, 행수 또는 열수 만큼의 홈(310a)을 형성하고, 다음에 도전성 재료 블럭(3111)을 접속하고, 다음에 이들 적층체에 대하여 행렬 방향으로 분할홈을 설치함으로써 압전체(314), 전면 전극(312), 비도전성 음향정합층(310) 및 도전성 음향정합층(311)의 적층체를 구비하여 구성되는 소자의 2차원 배열을 형성한다.

이와 같은 제조공정에 의해 제조되는 초음파 트랜스듀서(300)에 따르면, 도전성 음향정합층(311)의 도통로의 형성공정, 더 나아가서는 초음파 트랜스듀서(300)의 제조공정의 번잡함을 피할 수 있는 것, 전면 전극(312)부터 전면 기판(322)까지의 도통로를 형성하는 것의 쌍방이 달성 가능해진다. 즉, 전면 전극(312)의 중도까지 이르는 홈(310a), 도전성막(310b)을 갖는 구성에 의해, 전면 전극(312)부터 도전성 음향정합층(311)까지의 도통로가 확실하게 형성될 뿐만 아니라, 그 홈(310a)의 형성공정은 비도전성 재료 블럭(3101), 전면 전극판(3121) 및 압전체 재료 블럭(3141)의 적층체에 홈(310a)을 형성하고 나서 도전성 재료 블럭(3111)을 적층할 뿐이므로 간편하다.

[변형예]

다음에, 상술한 제1 실시형태~제3 실시형태의 초음파 트랜스듀서의 변형예에 대해서 설명한다.

(제1 변형예)

도 1, 도 9, 도 17에 도시한 바와 같이 상술한 초음파 트랜스듀서에서는 비도전성 음향정합층(110, 210 또는 310)의 전방 또는 후방에 배치된 구조물의 중도에 이르는 홈(110a, 210a 또는 310a)이 설치되고 도통로가 형성되었다. 그러나 이 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 도전성 음향정합층의 전면으로부터 도전성 음향정합층 및 비도전성 음향정합층을 관통하고 압전체의 중도(또는 두께가 있는 전면 전극의 중도)까지 이르는 홈을 설치하는 것도 가능하다.

이 변형예에서는 예를 들어 소자의 2차원 배열을 형성하기 위한 분할홈 형성후 또는 비도전성 재료 블럭, 도전성 재료 블럭, 압전체 재료 블럭의 적층후의 시점에서 도통로로서의 홈을 설치하는 것이 가능하다. 단, 이 변형예에서는 도전성 음향정합층의 홈에 의한, 예를 들어 음향적인 영향을 주지 않도록 할 필요가 있다. 상기 변형예에서도 비도전성 음향정합층의 도통로의 형성의 번잡함을 피하고, 전면 전극으로부터 전면 기판까지의 도통로를 형성하는 쌍방이 달성 가능해진다.

(제 2 변형예)

도 1, 도 9, 도 17에 도시한 바와 같이 상술한 초음파 트랜스듀서에서는 비도전성 음향정합층(110, 210 또는 310)의 전면측에 도전성 음향정합층(111, 211 또는 311)을 배치하고, 또한 도전성 음향정합층의 전면측에 전면 기판(122, 222 또는 322)을 배치하는 구성이고 비도전성 음향정합층과 전면 기판과는 도전성 음향정합층을 통하여 전기적 접속을 취하고 있다. 그러나, 이와 같은 구성에 한정되지 않고 도전성 음향정합층을 포함하지 않고 비도전성 음향정합층의 전면측에 전면 기판을 설치하는 구성이어도 좋다.

또한, 제1 실시형태에서의 초음파 트랜스듀서(100)에서는 비도전성 음향정합층(110)의 배면으로부터 도전성 음향정합층(111)에 이르는 홈(110a)이 설치되어 있다. 제1 실시형태의 초음파 트랜스듀서(100)에 상기 변형예를 적용한 경우,홈(110a)은 도전성 음향정합층(111)이 아니라 전면 기판(122)의 중도까지 이르도록 설치된다.

또한, 상기 변형예에 관한 초음파 트랜스듀서의 제조방법에 대해 상기 제1 실시형태~제3 실시형태와 다른 부분만 설명한다.

《초음파 트랜스듀서(100)로의 적용예》

상기 변형예를 초음파 트랜스듀서(100)로 적용하는 경우, 우선 비도전성 재료 블럭(1101)의 전면에 전면 기판(122)을 접속한다. 다음에, 비도전성 재료 블럭(1101)에서의 접속면과 반대측의 면(비도전성 재료 블럭(1101)의 배면)으로부터 비도전성 재료 블럭(1101)을 관통하고, 전면 기판(122)의 중도까지 이르는 홈(110a)을 설치한다. 다음에, 홈(110a) 각각에 대하여 도전성막(110b)을 설치하고 수지(110c)를 충전한다. 다음에, 비도전성 재료 블럭(1101)과 압전체 재료 블럭(1141)을 접속한다. 다음에, 비도전성 재료 블럭(1101)과 압전체 재료 블럭(1141)의 적층체에 대해서 행렬 방향으로 분할홈을 설치한다. 이 분할홈의 형성공정에서는 전면 기판(122)을 포함하여 분할하는 경우와, 전면 기판(122)을 분할하지 않는 경우로 나뉜다.

전면 기판(122)을 포함하여 분할하는 경우에는 분할된 전면 기판(122) 각각을 송수신 회로 등의 전자회로와 도통시키는 배선기판을, 예를 들어 전면 기판(122)의 더욱 전면측에 배치해도 좋다.

전면 기판(122)을 분할하지 않는 경우에는 전면 기판(122)의 중도까지 이르는 분할홈을 형성해도 좋고 전면 기판(122)을 깎지 않도록, 비도전성 재료 블럭(1101) 및 압전체 재료 블럭(1141)만을 분할해도 좋다.

《초음파 트랜스듀서(200)로의 적용예》

상기 변형예를 제2 실시형태의 초음파 트랜스듀서(200)로 적용하는 경우, 우선 비도전성 재료 블럭(2101)과, 미리 전면 전극(212)이 되는 층 및 배면 전극(216)이 되는 층이 형성된 압전체 재료 블럭(2141)을 적층한다. 다음에, 비도전성 재료 블럭(2101)에서의 접속면과 반대측의 면(비도전성 재료 블럭(2101) 전면)으로부터 비도전성 재료 블럭(2101)을 관통하고, 압전체 재료 블럭(2141)의 중도까지 이르는 홈(210a)을 설치한다. 다음에, 홈(210a) 각각에 대하여 도전성막(210b) 을 설치하고 수지(210c)를 충전한다. 다음에, 비도전성 재료 블럭(2101) 및 압전체 재료 블럭(2141)의 적층체에 대하여 행렬 방향으로 분할홈을 설치한다. 다음에, 2차원 배열로 분할된 비도전성 음향정합층(210)의 전면에 대하여 전면 기판(222)을 접속하고 동일하게 압전체(214)에서의 배면 전극(216)의 배면에 배면기판(220)을 접속한다.

《초음파 트랜스듀서(300)로의 적용예》

상기 변형예를 제3 실시형태의 초음파 트랜스듀서(300)로 적용하는 경우, 우선 비도전성 재료 블럭(3101)과, 미리 전면 전극판(3121) 및 배면 전극(316)이 되는 층이 형성된 압전체 재료 블럭(3141)을 적층한다. 다음에, 비도전성 재료 블럭(3101)에서의 접속면과 반대측의 면(비도전성 재료 블럭(3101) 전면)으로부터 비도전성 재료 블럭(3101)을 관통하고, 전면 전극판(3121)의 중도까지 이르는 홈(310a)을 설치한다. 다음에, 홈(310a) 각각에 대하여 도전성막(310b)을 설치하고 수지(310c)를 충전한다. 다음에, 비도전성 재료 블럭(3101) 및 압전체 재료 블럭(314)의 적층체에 대하여 행렬방향으로 분할홈을 설치한다. 다음에, 2차원 배열로 분할된 비도전성 음향정합층(310)의 전면에 대하여 전면 기판(322)을 접속하고 동일하게 압전체(314)에서의 배면 전극(316)의 배면에 배면 기판(320)을 접속한다.

상기 변형예가 적용된 제1 실시형태~제3 실시형태의 초음파 트랜스듀서에서도 비도전성 음향정합층의 도통로의 형성의 번잡함을 피할 수 있는 것, 전면 전극으로부터 전면 기판까지의 도통로를 형성하는 것의 쌍방이 달성 가능해진다.

본 발명의 실시형태를 설명했지만, 상기의 실시형태는 예로서 제시한 것이고 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되고 또한 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

100, 200, 300: 초음파 트랜스듀서 102, 202, 302: 음향렌즈
110, 210, 310: 비도전성 음향정합층 110a, 210a, 310a: 홈
110b, 210b, 310b: 도전성막 110c, 210c, 310c: 수지
111, 211, 311: 도전성 음향정합층 112, 212, 312: 전면 전극
114, 214, 314: 압전체 116, 216, 316: 배면 전극
118, 218, 318: 백킹재 120, 220, 320: 배면 기판
122, 222, 322: 전면 기판
1101, 2101, 3101: 비도전성 재료 블럭
1111, 2111, 3111: 도전성 재료 블럭
1141, 2141, 3141: 압전체 재료 블럭
3121: 전면 전극판

Claims

2차원 배열된 복수의 압전체,
상기 복수의 압전체 각각에 설치된 전극,
상기 전극측의 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 갖고, 상기 압전체에 따라서 2차원 배치된 비도전성 음향정합층,
상기 제2 면측에 배치된 도전성 음향정합층, 및
상기 도전성 음향정합층에 대하여 상기 비도전성 음향정합층과 반대측에 배치된 기판을 구비하고,
상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에서 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 상기 제1 면측의 상기 압전체의 중도, 또는 상기 제2 면측의 상기 도전성 음향정합층의 중도까지 이르는 복수의 홈이 형성되고,
상기 전극과 상기 기판은 상기 홈을 통하여 전기적으로 도통되어 있는 초음파 트랜스듀서.
2차원 배치된 복수의 압전체,
상기 복수의 압전체 각각에 설치된 전극,
상기 전극측의 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 구비하고, 상기 압전체에 따라서 2차원 배치된 비도전성 음향정합층, 및
상기 제2 면측에 배치된 기판을 구비하고,
상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에서 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 상기 제1 면측의 상기 압전체의 중도, 또는 상기 제2 면측의 상기 기판의 중도까지 이르는 복수의 홈이 형성되며,
상기 전극과 상기 기판은 상기 홈을 통하여 전기적으로 도통되어 있는 초음파 트랜스듀서.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 상기 제2 면에 접하는 상기 도전성 음향정합층의 중도까지 이르도록 형성되어 있는 초음파 트랜스듀서.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고 상기 제2 면에 접하는 상기 기판의 중도까지 이르도록 형성되어 있는 초음파 트랜스듀서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 비도전성 음향정합층 및 상기 전극을 관통하고, 상기 제1 면에 접하는 상기 압전체의 중도까지 이르도록 형성되어 있는 초음파 트랜스듀서.
2차원 배치된 복수의 압전체,
상기 복수의 압전체 각각에 설치된 전극,
상기 전극측의 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 갖고, 상기 압전체에 따라서 2차원 배치된 비도전성 음향정합층, 및
상기 제2 면측에 배치된 기판을 구비하고,
상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에서 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고 상기 제1 면측의 상기 전극의 중도까지 이르는 복수의 홈이 형성되며,
상기 전극과 상기 기판은 상기 홈을 통하여 전기적으로 도통되어 있는 초음파 트랜스듀서.
제 6 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 상기 제1 면에 접하는 상기 전극의 중도까지 이르도록 형성되어 있는 초음파 트랜스듀서.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 홈의 내면에는 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 이르도록 도전성 재료가 설치되어 있는 초음파 트랜스듀서.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 2차원 배치된 상기 비도전성 음향정합층의 직교하는 2개의 방향의 한쪽, 또는 양쪽에 형성되고, 또한 상기 비도전성 음향정합층의 복수에 걸쳐 관통하여 설치되어 있는 초음파 트랜스듀서.
비도전성 음향정합층에 대하여 기판, 도전성 음향정합층, 전극이 설치된 압전체 중 어느 하나를 적층함으로써 적층체를 형성하는 공정, 및
상기 적층체에서의 적층면과 반대측면으로부터 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 적층된 상기 기판, 상기 도전성 음향정합층, 상기 압전체 중 어느 하나의 중도까지 이르는 홈을 형성하는 공정을 구비한 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
제 10 항에 있어서,
상기 적층체는 상기 비도전성 음향정합층 및 상기 도전성 음향 정합층으로 이루어지고,
상기 적층체의 상기 비도전성 음향정합층에서의 상기 반대측면에 상기 압전체를 적층하는 공정,
적층된 상기 적층체 및 상기 압전체를, 직교하는 2개의 방향으로 분할하는 공정을 추가로 구비한 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
제 10 항에 있어서,
상기 적층체는 상기 비도전성 음향정합층 및 상기 기판으로 이루어지고,
상기 적층체의 상기 비도전성 음향정합층에서의 상기 반대측면에 상기 압전체를 적층하는 공정, 및
적층된 상기 적층체 및 상기 압전체 중, 적어도 상기 비도전성 음향정합층 및 상기 압전체를, 직교하는 2개의 방향으로 분할하는 공정을 추가로 구비한 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
제 10 항에 있어서,
상기 적층체는 상기 비도전성 음향정합층 및 상기 압전체로 이루어지고,
상기 적층체의 상기 비도전성 음향정합층에서의 상기 반대측면에 상기 도전성 음향정합층을 적층하는 공정, 및
적층된 상기 적층체 및 상기 도전성 음향정합층을, 직교하는 2개의 방향으로 분할하는 공정을 추가로 구비한 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
제 10 항에 있어서,
상기 적층체는 상기 비도전성 음향정합층 및 상기 압전체로 이루어지고,
적층된 상기 적층체를, 직교하는 2개의 방향으로 분할하는 공정, 및
상기 적층체의 상기 비도전성 음향정합층에서의 상기 반대측면에 상기 기판을 적층하는 공정을 추가로 구비한 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
비도전성 음향정합층에 대하여 전극이 설치된 압전체를 적층함으로써 적층체를 형성하는 공정, 및
상기 적층체에서의 적층면과 반대측면으로부터 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 적층된 상기 압전체에서의 상기 전극의 중도까지 이르는 홈을 형성하는 공정을 구비한 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
제 15 항에 있어서,
상기 적층체의 상기 비도전성 음향정합층에서의 상기 반대측면에 상기 도전성 음향정합층을 적층하는 공정, 및
적층된 상기 적층체 및 상기 도전성 음향정합층을, 직교하는 2개의 방향으로 분할하는 공정을 추가로 구비한 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
제 15 항에 있어서,
상기 적층체는 상기 비도전성 음향정합층, 상기 전극 및 상기 압전체로 이루어지고,
적층된 상기 적층체를, 직교하는 2개의 방향으로 분할하는 공정, 및
상기 적층체의 상기 비도전성 음향정합층에서의 상기 반대측면에 기판을 적층하는 공정을 추가로 구비한 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
초음파 트랜스듀서,
상기 초음파 트랜스듀서와 외부 장치 사이의 인터페이스를 구비하고,
상기 초음파 트랜스듀서는
2차원 배치된 복수의 압전체,
상기 복수의 압전체 각각에 설치된 전극,
상기 전극측의 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 구비하고, 상기 압전체에 따라서 2차원 배치된 비도전성 음향정합층,
상기 제2 면측에 배치된 도전성 음향정합층, 및
상기 도전성 음향정합층에 대하여 상기 비도전성 음향정합층과 반대측에 배치된 기판을 구비하고,
또한 상기 초음파 트랜스듀서는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에서 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 상기 제1 면측 상기 압전체의 중도, 또는 상기 제2 면측의 상기 도전성 음향정합층의 중도까지 이르는 복수의 홈이 형성되고, 또한 상기 전극과 상기 기판은 상기 홈 각각을 통하여 전기적으로 도통되어 있는 초음파 프로브.
초음파 트랜스듀서,
상기 초음파 트랜스듀서와 외부 장치 사이의 인터페이스를 구비하고,
상기 초음파 트랜스듀서는
2차원 배치된 복수의 압전체,
상기 복수의 압전체 각각에 설치된 전극,
상기 전극측의 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 구비하고, 상기 압전체에 따라서 2차원 배치된 비도전성 음향정합층,
상기 제2 면측에 배치된 기판을 구비하고,
또한 상기 초음파 트랜스듀서는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에서 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 상기 제1 면측의 상기 압전체의 중도, 또는 상기 제2 면측의 상기 기판의 중도까지 이르는 복수의 홈이 형성되고, 또한 상기 전극과 상기 기판은 상기 홈 각각을 통하여 전기적으로 도통되어 있는 초음파 프로브.
초음파 트랜스듀서와,
상기 초음파 트랜스듀서와 외부 장치 사이의 인터페이스를 구비하고,
상기 초음파 트랜스듀서는
2차원 배치된 복수의 압전체,
상기 복수의 압전체 각각에 설치된 전극,
상기 전극측의 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측인 제2 면을 구비하고, 상기 압전체에 따라서 2차원 배치된 비도전성 음향정합층, 및
상기 제2 면측에 배치된 기판을 구비하고,
또한 상기 초음파 트랜스듀서는 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에서 상기 비도전성 음향정합층을 관통하고, 상기 제1 면측의 상기 전극의 중도까지 이르는 복수의 홈이 형성되며, 상기 전극과 상기 기판은 상기 홈 각각을 통하여 전기적으로 도통되어 있는 초음파 프로브.