KR20170028862A - 트랜스듀서 유닛, 트랜스듀서 유닛을 구비한 음향 프로브, 및 음향 프로브를 구비한 광음향 장치 - Google Patents

트랜스듀서 유닛, 트랜스듀서 유닛을 구비한 음향 프로브, 및 음향 프로브를 구비한 광음향 장치 Download PDF

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Abstract

트랜스듀서 유닛은, 기판과, 상기 기판 위에 설치되어, 광원으로부터의 광이 피검체에 조사될 때 발생한 음향파를 수신해서 전기신호를 출력하는 정전용량형 트랜스듀서와, 상기 정전용량형 트랜스듀서로부터 출력된 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환회로를 갖는 회로 기판과, 상기 정전용량형 트랜스듀서와 상기 전류/전압 변환회로를 전기적으로 접속하는 플렉시블 프린트 배선을 구비하고, 상기 기판이 갖는 면 중, 상기 정전용량형 트랜스듀서가 설치되는 면과는 반대의 면측에, 상기 회로 기판이 설치된다.

Description

트랜스듀서 유닛, 트랜스듀서 유닛을 구비한 음향 프로브, 및 음향 프로브를 구비한 광음향 장치{TRANSDUCER UNIT, ACOUSTIC PROBE INCLUDING THE TRANSDUCER UNIT, AND PHOTOACOUSTIC APPARATUS INCLUDING THE ACOUSTIC PROBE}
본 발명은, 트랜스듀서 유닛, 이 트랜스듀서 유닛을 구비한 광음향 프로브, 및 이 광음향 프로브를 구비한 광음향 장치에 관한 것이다.
피검체에 광을 조사하고, 광음향 효과에 의해 피검체중의 측정 대상으로부터 음향파(전형적으로는, 초음파이지만, 본 명세서에서는 광음향파라고 기재한다)를 발생시키고, 발생한 음향파를 반구형의 초음파 프로브를 사용해서 수신하는 측정 시스템이 제안되어 있다(미국 특허공개 2011/0306865호 공보, 이하 특허문헌 1). 반구형의 초음파 프로브는, 반구표면상에 배치한 복수의 초음파 트랜스듀서 소자로 구성되어 있다.
도 23을 참조하여 설명한다. 도 23은, 피검체(10), 광원(11), 초음파 프로브(12), 초음파 트랜스듀서(13), 광빔(21), 광음향파(22), 매질(30)(음향 매칭 재료)을 나타낸다. 초음파 프로브(12)는, 반구형의 형상을 갖고, 복수의 초음파 트랜스듀서(13)와 광원(11)을 구비하고 있다. 피검체(10)는, 초음파 프로브(12)의 반구에 의해 일부 둘러싸여지도록 배치되고, 피검체(10)와 초음파 프로브(12) 사이에는 매질(30)이 충진된다. 광원(11)으로부터 피검체(10)에 광빔(21)을 방출하고, 피검체에서 발생한 광음향파(22)를, 초음파 프로브(12)에 구비된 복수의 초음파 트랜스듀서(13)로 수신하여, 피검체의 영상화를 행한다.
이때, 지지 부재의 반구표면에 배치된 초음파 트랜스듀서의 수를 늘릴 때, 피검체의 화상의 화질 향상이 가능하다. 초음파 트랜스듀서의 수를 늘리기 위해서는, 반구표면상에 복수의 초음파 트랜스듀서를 서로 근접하게 배치할 필요가 있다. 그러나, 초음파 트랜스듀서를 서로 근접하게 배치하기 위한 최적인 구성은 지금까지 제안되어 있지 않다.
상기를 감안하여, 본 발명은, 지지 부재에 서로 근접하게 배치할 수 있는 소형의 트랜스듀서 유닛, 및 서로 근접하게 배치된 복수의 트랜스듀서 유닛을 구비하는 광음향 프로브를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 일 측면에 따른 트랜스듀서 유닛은, 칩; 상기 칩 위에 설치되어, 광원으로부터의 광이 피검체에 조사될 때 발생한 음향파를 수신해서 전기신호를 출력하는 정전용량형 트랜스듀서; 상기 정전용량형 트랜스듀서로부터 출력된 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환회로를 갖는 회로 기판; 및 상기 정전용량형 트랜스듀서와 상기 전류/전압 변환회로를 전기적으로 접속하는 플렉시블 프린트 배선을 구비하는 트랜스듀서 유닛으로서, 상기 칩이 갖는 면 중, 상기 정전용량형 트랜스듀서가 설치되는 면과는 반대의 면측에, 상기 회로 기판이 설치된다.
본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 이하의 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a 내지 1e는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 3은 본 발명의 제2의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제3의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 제4의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 제5의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 7은 본 발명의 제6의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 제7의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 제8의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 10은 본 발명의 제9의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 제10의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 제11의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 제12의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 14는 본 발명의 제13의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 15는 본 발명의 제14의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 16은 본 발명의 제15의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 17a 및 17b는 본 발명의 제16의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 18a 내지 18c는 본 발명의 제17의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 19a 및 19b는 본 발명의 제18의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 20a 내지 20c는 본 발명의 제19의 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 21은 본 발명의 제20의 실시예에 따른 광음향 장치의 모식도다.
도 22는 본 발명의 제21의 실시예에 따른 광음향 장치의 모식도다.
도 23은 종래의 광음향 장치를 설명하기 위한 모식도다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따른 트랜스듀서 유닛은, 칩과, 상기 칩 위에 설치되어, 광원으로부터의 광이 피검체에 조사될 때 발생한 음향파를 수신해서 전기신호를 출력하는 정전용량형 트랜스듀서를 구비한다. 또한, 상기 트랜스듀서 유닛은, 정전용량형 트랜스듀서로부터 출력된 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환회로를 갖는 회로 기판과, 정전용량형 트랜스듀서와 전류/전압 변환회로를 전기적으로 접속하는 플렉시블 프린트 배선을 구비한다. 칩이 갖는 면 중, 정전용량형 트랜스듀서가 설치되는 면과는 반대의 면측(이면측)에, 상기 회로 기판이 설치되는 것을 특징으로 한다. 이하, 상세하게 설명한다.
제1의 실시예
우선, 도 1a 내지 1e를 참조하여, 본 실시예에 따른 광음향 프로브(100)를 설명한다. 도 1a 내지 1e는, 프로브 케이싱(99), 반구형의 지지 부재(101), 관통구멍(102), 초음파 트랜스듀서 유닛(103)(이하, 일부의 경우에는, 간단히 트랜스듀서 유닛으로서 생략한다), 케이블(104), 커넥터(190), 및 광원(106)을 나타낸다. 또한, 도 1a 내지 1e는, 정전용량형 트랜스듀서(110)(Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ, 이하 ＣＭＵＴ라고 한다)를 나타낸다. 도 1a는 본 실시예에 따른 광음향 프로브(100)의 외관의 모식도이고, 도 1b는 광음향 프로브(100)의 단면을 설명하기 위한 모식도다.
반구형의 지지 부재(101)는, ＣＭＵＴ들(110)을 배치하는 위치에 대응한 복수의 관통구멍(102)을 가지고 있다. 트랜스듀서 유닛(103)은, 관통구멍(102)의 형상에 대응한 외형을 하고 있고, 각각의 관통구멍(102)에 삽입 및 고정되어 있다. 트랜스듀서 유닛(103)은, ＣＭＵＴ(110)를 구비하고 있어, ＣＭＵＴ(110)가 반구의 중앙부근을 향하도록 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 관통구멍(102)의 형상은 완전히 둥근형이며, ＣＭＵＴ(110)는 트랜스듀서 유닛(103)의 중앙에 배치되어 있는 구성에 대해서 설명한다.
광원(106)은, 반구형의 지지부의 중앙에 배치되어 있다. 광원(106)으로서는, 고체 레이저 반도체 레이저 또는 ＬＥＤ등의 광을 출사할 수 있는 기기를 사용할 수 있다. 외부에 배치한 발광부에서 광파이버를 사용하여서, 광을 도파시키는 구성도 사용할 수 있다. 본 명세서에서는, 반구의 중앙에 광원(106)을 배치하고 있는 구성을 채용한 것을 설명하지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 반구의 지지 부재(101)에, 트랜스듀서 유닛(103)이 배치되지 않고 있는 영역의 임의의 위치에, 단수 또는 복수의 광원(106)을 배치할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 지지 부재(101)의 관통구멍(102)에, 별체의 트랜스듀서 유닛(103)을 부착한 구성을 채용한다. 이 때문에, 지지 부재(101)의 구성을, 반구형의 부재에 구멍들이 단순히 막혀 있지 않는 대단히 단순한 형상으로 할 수 있다. 또한, 지지 부재(101)와, 트랜스듀서 유닛(103)가 별체로 구성되고, 동작이 확인된 트랜스듀서 유닛(103)을 선택해서 사용할 수 있으므로, 초음파 프로브(100)의 수율을 용이하게 향상시킬 수도 있다. 또한, 트랜스듀서 유닛(103)이 고장났을 때에, 교환을 용이하게 행할 수 있다. 추가로, 지지 부재(101)에서의 관통구멍(102)의 배치를 바꾸는 것만으로, 다른 센서 간격의 초음파 프로브(100)를 용이하게 제공할 수 있다. 마찬가지로, 반구의 반경이 다른 프로브도, 다른 반경을 갖는 지지 부재(101)를 준비하는 것만으로, 같은 트랜스듀서 유닛(103)으로 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서(110)로서는 ＣＭＵＴ(110)를 사용하는 것이 특징이다.
다음에, 도 1c를 참조하여, 본 실시예에서 사용하는 ＣＭＵＴ(110)를 구비한 트랜스듀서 유닛(103)을 설명한다. 도 1c는, 칩(120), 케이싱(130), 지지 부재(140), 케이블(180), 및 커넥터(190)를 나타낸다.
트랜스듀서 유닛(103)은, 원통형의 케이싱(130)을 가지고, 지지 부재(140)를 거쳐 지지된 칩(120)을 구비하고 있다. 칩(120) 위에는, ＣＭＵＴ(110)가 형성되어 있다. 이 ＣＭＵＴ(110)은, 트랜스듀서 유닛(103)을, 관통구멍을 갖는 반구형의 지지 부재(101)에 부착했을 때, 반구의 중앙측에 향하도록, 칩(120)이 배치되어 있다. 또한, 복수의 트랜스듀서 유닛(103)을 반구에 있어서, 나선형으로 배치할 수 있다. 이에 따라, 피검체에 대하여 여러 가지 각도로부터 보아서, 트랜스듀서의 간격이 균일하게 트랜스듀서들이 배치되므로, 피검체 정보를 영상화했을 때에, 트랜스듀서 간격이 균일하지 않기 때문에 발생하는 아티팩트(허상)가 거의 발생되지 않는다. 이 때문에, 보다 상세한 피검체 정보를 취득할 수 있다. 이 ＣＭＵＴ(110)의 표면이 케이싱(130)에 의해 덮어져 있지 않고, 트랜스듀서 유닛(103)의 외부로부터의 음향파가 ＣＭＵＴ(110)의 표면에 도달하는 구성이 채용되어 있다. 한편, 저면으로부터 외부와 접속하기 위한 케이블(180)이 인출되어 있다.
각각의 트랜스듀서 유닛(103)으로부터 나오는 케이블(180)은, 각 케이블(180)의 접속처(기판등)까지의 길이에 따라서 서로 다른 길이를 가져도 좋다. 이에 따라, 케이블들의 길이를 배치가 필요한 길이를 갖도록 최적화하고, 불필요한 케이블(너무 긴 케이블)의 발생을 가능하면 많이 감소하면서 외부에 신호들을 송신할 수 있다. 이 때문에, 프로브 전체를 소형화 및 경량화할 수 있다. 또한, 각각의 케이블의 색들을 바꾸긴 하지만, 반구형의 지지 부재에의 부착시 작업성을 향상시킬 수 있고, 오류 인식으로 인한 접속 실수의 수를 감소할 수 있다. 특히, 길이가 다른 케이블들을 서로 다른 색으로 함에도 불구하고, 케이블들의 길이에 관해 오인의 수를 줄일 수 있다. 또한, 각각의 트랜스듀서 유닛의 길이는, 지지 부재(101)의 위치에 따라 달라져도 좋다. 이에 따라, 주변의 부재와 간섭하는 것을 피할 수 있다. 또한, 교대로 길이를 바꿈에도 불구하고, 조립시에 보다 짧은 트랜스듀서 유닛을 부착하고, 그 후 보다 긴 트랜스듀서 유닛을 부착하여, 배치 밀도가 높은 영역에서도, 작업성을 별로 악화시키지 않고, 부착을 행할 수 있다. 더욱이, 길이가 서로 다른 케이블들(180)에 접속된 커넥터들의 색들은 서로 달라져도 된다. 이에 따라, 반구형의 지지 부재에의 부착시 작업성을 향상시킬 수 있고, 오인으로 인한 접속 실수의 수를 감소할 수 있다.
또한, 1개의 케이블로부터 분기된 각각의 케이블을, 복수의 트랜스듀서 유닛(103)에 접속하고, 그 1개로 묶은 케이블을 외부의 장치에 접속해도 좋다. 이러한 구성에 의해, 외부의 장치에 접속하는 케이블의 굵기를 가늘게 하거나, 케이블의 수를 적게 할 수 있다. 또한, 각각의 트랜스듀서 유닛(103)이 1개의 케이블에 직렬로 접속되어도 좋다. 이에 따라, 트랜스듀서 유닛에 공통으로 인가된 검출회로의 전원이나, 직류(DC) 전압의 선을 공통으로 사용할 수 있고, 외부의 장치에 접속하는 케이블의 굵기를 가늘게 하거나, 케이블의 수를 보다 적게 할 수 있다. 또한, 핀의 수나 종류를 서로 다르게 해도 좋고, 각 관통구멍의 구멍의 지름과 형상을 서로 다르게 해도 좋다. 배치 위치에 따라 바꾸긴 하지만, 반구형의 지지 부재에의 부착시의 작업성을 향상시킬 수 있고, 오인으로 인한 접속 실수의 수를 감소할 수 있다.
또한, 지지 부재(101)의 반구형상을 따라 인쇄회로기판(ＰＣＢ; 리지드 플렉시블 프린트 회로 기판)을 설치하고, 각 트랜스듀서 유닛(103)으로부터 나오는 케이블들을 ＰＣＢ 내에서 다발지어 묶이고, 외부와 접속된 케이블들이 인출되는 구성을 채용할 수 있다. 상술한 구성으로, 외부에 인출된 케이블들의 수를 적게 할 수 있다. 또한, 지지 부재(101)에 근접한 영역까지 케이블을 끌고 다닐 때 충분하므로, 케이블 자체의 길이는 대폭 짧아질 수 있어, 상기 프로브의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있다. 이때, 케이블들을 묶는 결속 구조가 설치되어도 좋다.
또한, 지지 부재(101)에 삽입된 트랜스듀서 유닛(103)이 L자형 구성을 갖도록 구부러질 수 있다. 상술한 구성으로 함으로써, 피검체측에서 보았을 때에, 트랜스듀서 유닛(103)의 지지 부재(101)로부터의 방사형의 확대를 작게 설정할 수 있고, 음향 프로브들이 차지하는 영역을 작게 할 수 있다. 이때, 여기에서 언급된 Ｌ자형 구성은, 수직하게 한정되지 않는다.
또한, 각각의 케이블을 사용하지 않고, ＣＭＵＴ의 검출 신호를 트랜스듀서 유닛내에서 디지털 신호로 변환하여, 무선으로 외부의 신호 처리 장치에 보내고, 그 신호를 신호 처리 장치에서 처리해 피검체의 화상을 얻어도 좋다. 이에 따라, 외부의 장치에 신호를 송신하는데 사용된 배선을 준비하는 것이 불필요해지고, 프로브의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있다.
지지 부재(101)가, 피검체를 모니터하는 카메라(도시되지 않음)를 구비할 경우, 피검체에 광을 조사하도록 발광다이오드(ＬＥＤ)를 설치할 수 있다. ＬＥＤ의 수는 1개 이상이어도 되고, 트랜스듀서 유닛(103) 각각에 ＬＥＤ를 설치하는 구성이 채용되어도 좋다. 이에 따라, 피검체 전체에 균일하게 광을 조사할 수 있고, 피검체의 상태를 보다 정확하게 카메라로 모니터 할 수 있다.
도 1a 내지 1e는, 트랜스듀서 유닛(103)이 서로 이격되게 설치된 예를 나타내고 있지만, 복수의 트랜스듀서 유닛(103)이 다발로 묶여, 오목부를 갖는 형상이 되도록 설치되어도 좋다. 상술한 경우, 트랜스듀서 유닛(103)을 고밀도로 배치할 수 있는 이점이 실현된다.
도 1b 및 1c에서는, 트랜스듀서 유닛(103)이 관 모양 형상인 것으로서 설명했지만, 본 실시예는 이것이 한정되지 않는다. 도 1d 및 1e에 도시한 바와 같이, 케이블 부착측의 굵기가 관통구멍(102)의 지름보다 큰 형상을 갖는 트랜스듀서 유닛을 사용할 수 있다. 이에 따라, 지지 부재(101)에 대하여, 트랜스듀서 유닛(103)의 위치를 간단한 구성으로 정확하게 결정할 수 있다. 이 때문에, 그 간단한 구성으로, 반구형으로 복수의 초음파 트랜스듀서(110)를 만족스러운 정밀도로 배치할 수 있고, 피검체로부터의 정보를 정확하게 취득할 수 있다.
ＣＭＵＴ는, 반도체 프로세스를 적용한 미세 전자기계 시스템(ＭＥＭＳ) 프로세스를 사용하여서 실리콘으로 제조된 칩 위에 제작된다. 도 2a 내지 2d를 참조하여 설명한다.
우선, 트랜스듀서 유닛(103)에 대해서 설명한다. 도 2a는, 트랜스듀서 유닛(103)의 모식도다. 도 2a 내지 2d는, 칩(120)(기판), 진동 막(201), 제1의 전극(202), 제2의 전극(203), 지지부(204), 틈(205), 제1의 배선(301), 제2의 배선(302), 직류(DC)전압 발생부(직류전압 발생회로)(401), 및 검출 회로(402)를 나타낸다.
진동 막(201)은, 지지부(204)에 의해 칩(120) 위에 지지되어 있고, 초음파를 받아서 진동하는 구성으로 되어 있다. 진동 막(201) 위에는 제1의 전극(202)이 배치되어 있고, 칩(120) 위의 제1의 전극(202)에 대향하는 위치에는 제2의 전극(203)이 배치되어 있다. 진동 막(201)과 틈(205)을 끼우면서 서로 대향하는 제1의 전극(202)과 제2의 전극(203)을 1쌍으로서 설정하고, 셀(200)이라고 부른다.
제1의 전극(202)은, 제1의 배선(301)을 통해 칩(120) 외부에 인출되어 DC전압 발생부(직류전압 발생회로)(401)에 접속되고, 제2의 전극(203)은, 제2의 배선(302)을 통해 칩(120) 외부에 인출되어 검출 회로(402)에 접속되어 있다. DC전압 발생부(직류전압 발생회로)(401)를 사용하는 동안, 제1의 전극(202)과 제2의 전극(203) 사이에는, 수십 볼트로부터 수백 볼트의 전위차가 발생하고 있다. 인가된 전위차의 값은, DC전압 발생부(직류전압 발생회로)(401)에 의해 조절 가능한 구성을 채용한다. 진동 막(201)과 제1의 전극(202)이 진동하는 동안, 제1의 전극(202)과 제2의 전극(203) 사이의 거리가 변화되고, 전극간의 정전용량이 변화된다. 전극간에는 전위차가 있기 때문에, 용량변화에 따라, 미소 전류가 발생한다. 미소 전류는, 제2의 전극(203)에 접속된 검출 회로(402)에 의해, 전류로부터 전압으로 변환되어서 출력된다.
본 실시예에서 사용한 ＣＭＵＴ(110)는, 현재 널리 사용하고 있는 피에조형의 초음파 트랜스듀서와 비교하여, 초음파 수신시의 응답성이 만족스럽고, 주파수의 대역이 넓다고 하는 특징이 있다.
트랜스듀서 유닛
본 실시예에서는, ＣＭＵＴ(110)를 구비한 칩(120)에 대하여, 검출 회로(402)를 구비한 회로 기판(160)이 수직하게 배치되어 있는 것이 중요한 특징이다. 도 2b 및 2c를 참조하여 구체적인 구성을 설명한다.
도 2c는, 트랜스듀서 유닛(103)내에 있어서의 칩(120)과 회로 기판(160)의 위치 관계를 설명하는 모식도다.
ＣＭＵＴ(110)의 소자가 배치된 칩(120)은, 리지드(rigid) 기판(150)에 의해 유지되어 있다. 리지드 기판(150)은, 지지 부재(140) 위에 접착제(141)로 고정되어 있다. 칩(120) 위의 제1 배선(301)과 제2 배선(302)에 접속된 전극(207)과, 리지드 기판(150) 위의 배선은, 와이어(121)에 의해 전기적으로 서로 접속되어 있다. 와이어(121)는, 밀봉 재료(122)에 의해 보호되어 있다. 칩(120)을 유지하고 있는 리지드 기판(150)의 표면에는, 패터닝을 가진 박막의 전극층(123)을 구비하고 있고, 기판내에 구비한 비아(via)(도시되지 않음)에 의해 내부의 도전층(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 리지드 기판(150)은, 플렉시블 프린트 배선(151)과 일체로 형성되고, 리지드 기판(150) 내부의 배선을, 플렉시블 프린트 배선(151)을 통하여, 플렉시블 프린트 배선용 커넥터(161)에 의해 접속된 회로 기판(160)에 인출할 수 있다. 리지드 기판(150)과 플렉시블 프린트 배선(151)은, 리지드 플렉시블 인쇄회로기판의 제작 기술을 사용하는 것으로 용이하게 일체화된 구성을 실현할 수 있다. 이때, 칩(120)이 갖는 면 중, ＣＭＵＴ(110)를 배치한 면과 반대의 면은, 리지드 플렉시블 인쇄회로기판에 설치된 리지드 기판(150) 위에 배치된 전극과 대향한 위치에 배치되고, 상술한 전극과 ＣＭＵＴ(110)는 전기적으로 서로 접속된, 구성을 채용할 수 있다. 또한, 칩이 갖는 면 중, ＣＭＵＴ(110)를 배치한 면과 반대의 면이, 플렉시블 프린트배선(151)과 대향하는 위치에 배치되고, ＣＭＵＴ(110)와 플렉시블 프린트 배선(151)이 전기적으로 서로 접속된, 구성을 채용할 수 있다. 이것들의 구성을 채용함에도 불구하고, 와이어(121)로 접속하기 위한 영역을 제공할 필요가 없어져, 전기접속부에 의한 필요한 영역을 최소화할 수 있다. 또한, 와이어(121)나 밀봉 재료(122)를 제공할 필요가 없어지고, 기판(120) 표면에 ＣＭＵＴ에 대해 돌출하는 부분이 없어져서, 광음향파(초음파)의 수신시에 음향특성에의 영향을 받는 않는다.
본 실시예에서는, 칩(120)으로부터 검출 회로(402)까지의 배선으로서 플렉시블 프린트 배선(151)을 사용하므로, 칩(120)의 면방향에 대하여 수직방향으로 배선을 인출하는 것이 가능하다. 이 때문에, 칩(120)과 검출 회로(402)의 접속부를 최소화함에도 불구하고, 소형 트랜스듀서 유닛을 제공하는 것이 가능하다.
ＣＭＵＴ(110)를 구동하기 위해서는, 수십 볼트로부터 수백 볼트까지의 고전압에 대응한 DC 전압을 인가할 필요가 있다. 또한, ＣＭＵＴ(110)는, 광음향파(초음파)에 의한 전압변화량을, 전류변화량으로서 판독하기 위해서 전류/전압 변환회로를 구비하는 회로 기판(160)을 필요로 한다. 상기를 감안하여, ＣＭＵＴ(110)와 회로 기판(160)을 전기적으로 접속하기 위해서 플렉시블 프린트 배선(151)을 사용할 수 있다.
이때, 상기 전압이 플렉시블 프린트 배선(151)의 절연 내압을 초과하지 않도록 하기 위해서, 플렉시블 프린트 배선(151)에 있어서, ＣＭＵＴ(110)에 전압을 인가하기 위한 배선의 간격은 넓게 될 필요가 있다. 또한, 플렉시블 프린트 배선(151)을 회로 기판(160)에 접속하기 위한 전극간격도 넓게 할 필요가 있으므로, 전극간격을 넓게 설정할 수 있도록, 회로 기판(160)의 면적은 넓게 할 필요가 있다. 만약에 회로 기판(160)을 ＣＭＵＴ(110)가 설치되는 칩(기판)(120)의 면방향에 설치하면, ＣＭＵＴ(110)가 차지하는 면적에 더해서, 회로 기판(160)이 차지하는 면적이 가산되어, 트랜스듀서 유닛(103)의 지름은 커진다. 그 결과, 지지 부재(101)에 많은 트랜스듀서 유닛(103)을 설치하는 것이 곤란해진다.
상기를 감안하여, 본 실시예에서는, 기판(120)이 갖는 면 중, ＣＭＵＴ(110)가 설치되는 면과는 반대의 면측에, 회로 기판(160)이 설치된다. 이 때문에, 트랜스듀서 유닛(103)의 지름을 크게 하지 않고 소형화를 실현할 수 있다. 그 결과, 지지 부재(101)에 다수의 트랜스듀서 유닛(103)을 설치할 수 있고, 다수의 ＣＭＵＴ로 광음향 신호를 수신할 수 있으므로 피검체의 화질의 증가를 실현하는 것이 가능하다.
지지 부재(140)는, 플렉시블 프린트 배선(151)이 통과할 수 있는 관통구멍(144)을 갖고 있다. 이에 따라, 지지 부재(140)는 칩(120)을 배치하고 있는 면과 반대의 면측의 영역에 배선을 인출하고, 회로 기판(160)은 배치될 수 있다. 도면에 도시되지 않고 있지만, 관통구멍(144)내부는 밀봉 재료로 밀폐되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 트랜스듀서측의 초음파 겔등이, 회로 기판(160)측에 유입하는 것을 막을 수 있고, 전기신뢰성을 높일 수 있다.
검출 회로(402)는 회로 기판(160) 위에 설치되고, 칩(120)과 수직하게 배치되어 있다. 회로 기판(160)의 외형은 본 실시예에 따른 직방체형이지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 회로 기판(160)은, 한쪽의 단부에 플렉시블 프린트 배선(151)과의 접속부(플렉시블 프린트 배선용 커넥터161)를 배치하고 있고, 또 한쪽의 단부에 케이블(180)과의 접속부(커넥터162)를 구비하고 있다.
도 2b는, 트랜스듀서 유닛(103)내에서의 플렉시블 프린트 배선(151), 회로 기판(160) 및 케이블(180)간의 배선들과 회로들의 모식도다.
검출 회로(402)는, 연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로로 구성될 수 있다. 연산 증폭기(411)를 사용한 트랜스임피던스 회로는, 그 연산 증폭기의 부귀환부에 저항(412)과 콘덴서(413)가 병렬로 배치되어 있고, 귀환부에서 입력된 전류가 전압으로 변환된다. 그 연산 증폭기의 귀환 특성이 있기 때문에, 광대역 연산 증폭기를 사용하는 것으로, 전류/전압 변환 효율이 입력의 배선에 있는 기생 용량의 영향을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 넓은 주파수 대역을 갖는 수신 특성을 그 ＣＭＵＴ에 대해서, 수신 감도의 저하가 작은 뛰어난 수신 특성이 얻어진다.
본 실시예에 의하면, 검출 회로(402)에 연산 증폭기(411)를 사용한 트랜스임피던스의 회로 구성을 사용하고 있으므로, 검출 회로(402)의 입력 단자에서의 기생 용량의 영향을 거의 받지 않는다. 이 때문에, 기생 용량에 의해 생긴 수신 특성의 열화가 적은 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
검출 회로(402)의 전원에는, 그 회로를 구동하기 위한 전류를 안정하게 공급할 필요가 있다. 케이블(180)에 배선 저항이 있으면, 검출 회로(402)에 공급된 전류가 불안정해져, 일부의 경우에는 검출 회로(402)에서의 전류-전압변환 특성에 영향을 미칠 수도 있다. 본 실시예에서는, 검출 회로의 전원용의 안정화 회로(430)를 가지므로, 검출 회로(402)에 사용한 전류를 안정하게 공급할 수 있고, 검출 회로(402)에서 원하는 전류-전압변환 특성을 얻는다. 본 실시예에 따른 안정화 회로(430)는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 콘덴서(431)와 코일(432)로 용이하게 구성될 수 있다.
검출 회로(402)의 출력 단자와 배선과의 사이에, 배선과의 임피던스 정합 저항(441)이 접속되어 있는 것이 특징이다. 검출 회로(402)로부터의 출력 신호를 장치측에 출력하는 배선으로서, 동축 케이블(181)을 사용하는 것이 바람직하다. 동축 케이블(181)을 사용하면, 외부로부터의 노이즈가 신호에 중첩하는 상황을 막을 수 있다. 그렇지만, 배선이 길어지면 배선내에서 반사 등이 발생하여, 신호의 특성을 열화시킬 수도 있다. 도 2b에서는, 그 동축 케이블에 해당하는 배선(181)이 갖는 배선 임피던스와의 정합을 실현하는 임피던스 정합 저항(441)을 구비하고 있다. 이 때문에, 회로 기판(160)과 동축 케이블(181)과의 사이의 임피던스의 부정합 때문에, 출력 신호의 열화의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 복수의 배선을 묶는 케이블(180)에서 검출 신호의 열화가 적은 트랜스듀서 유닛(103)을 제공할 수 있다.
검출 회로(402)의 출력 단자와 배선과의 사이에, 콘덴서(442)가 접속되어 있다. 광음향파를 수신하기 위해서, ＣＭＵＴ(110)가 일정한 주파수(수백 킬로헤르츠로부터 수 메가헤르츠)이상의 신호를 검출할 수 있으면 충분하다. 도 2b에서는, 검출 회로(402)의 출력 단자에 콘덴서(442)를 구비하고 있으므로, 출력 전압의 DC 성분이 차단될 수 있다. 출력 전압에 DC 성분이 있으면, 상시 배선내에 전류가 흐르므로 소비 전력이 증가된다. 도 2b의 회로 구성에서는, DC 전압을 차단하므로, 상시 흐르는 전류를 제거할 수 있고, 소비 전력을 하강시킬 수 있다. 이 때문에, 소비 전력이 작은 트랜스듀서 유닛(103)을 제공할 수 있다.
또한, 회로 기판(160) 위에, DC 전압용의 안정화 회로(420)를 구비하고 있는 구성이 바람직하게 채용된다. 본 실시예의 케이블(180)내에는, 동축 케이블(181)과, 전류/전압변환 회로용의 전원공급선과, 배선을 1조로서 구비하고 있다.
반구형의 지지 부재(101)에 분산되어서 배치되어 있는 트랜스듀서 유닛(103)과, 외부의 장치(도시되지 않음)와 접속된 커넥터(190)가 서로 멀어져 있으므로, 그 사이를 접속하는 케이블(180)은, 일정한 길이를 가진다. 이 때문에, 케이블(180)내의 배선이 갖는 배선 저항 때문에, 회로 기판(160)의 DC 전압Ｖｂ1이, 장치측의 커넥터에서의 DC 전압Ｖｂ0와 다르다. ＣＭＵＴ(110)는, 제1의 전극(202)에 인가된 전위와 상기 제2의 전극(203)에 인가된 전위간의 차이 때문에, 수신 특성이 크게 영향을 받는다. 이 때문에, ＣＭＵＴ(110)에 인가된 DC 전압Ｖｂ1이, DC전압 발생부(직류전압 발생회로)(401)에서 생성한 DC 전압Ｖｂ0과 다르면, 원하는 수신 특성이 얻어지지 않는다.
본 실시예에서는, DC 전압용의 안정화 회로(420)를 가지고 있으므로, ＣＭＵＴ(110)에 인가된 DC 전압Ｖｂ1을, DC전압 발생부(직류전압 발생회로)(401)에서 생성한 DC 전압Ｖｂ0과 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 케이블(180)이 갖는 배선 저항에 의해, ＣＭＵＴ(110)의 수신 특성이 받는 영향을 감소할 수 있다.
본 실시예에 따른 DC 전압용의 안정화 회로(420)에 관해서, DC 전압용 안정화 회로(420)의 입력 임피던스는, 케이블(180)이 갖는 배선 저항보다 충분히 낮을 때 충분하다. 구체적으로는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 안정화 회로(420)는, 고내압 콘덴서(421)와, 저항(422)으로 용이하게 구성될 수 있다. 본 실시예는 도 2b에 나타낸 회로 구성에 한정되지 않고, 회로 기판(160)측에서의 DC 전압Ｖｂ1의 값과, 장치측의 커넥터에서의 DC 전압Ｖｂ0의 값을 서로 가깝게 설정할 수 있는 회로가 사용될 때 충분하다.
본 실시예에 따른 회로 기판(160)의 외형은, 직방체이다. 회로 기판(160)에서, 한쪽의 단부에 플렉시블 프린트 배선(151)과의 접속부(플렉시블 프린트 배선용 커넥터161)가 배치되어 있고, 또 한쪽의 단부에 케이블(180)과의 접속부(커넥터162)가 구비되어 있다. 이러한 구성에 의해, ＣＭＵＴ(110)와 검출 회로(402)과의 사이의 접속을, 회로 기판(160)의 한쪽의 단부에 집중시킬 수 있다. 외부의 장치와 접속하기 위한 케이블(180)과 검출 회로(402)와의 사이의 접속을, 회로 기판(160)의 또 한쪽의 단부에 집중시킬 수 있다. 덧붙여, 도 2c에 나타낸 배선들과 회로들을 회로 기판(160)의 Ｘ방향을 따라서 배치함에도 불구하고, 회로 기판(160)내에서의 배선들을 가장 효율적으로 배치할 수 있고, 회로 기판(160)의 폭을 좁게 할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 광음향 프로브에서는, 플렉시블 프린트 배선(151)을 사용하여서, 가늘고 긴 회로 기판(160)을 칩(120)에 대해 수직하게 배치하고 있다. 이 때문에, 칩(120)측으로부터 본 검출 회로(402)의 배치에 사용된 투영 면적을 감소시킬 수 있고, 소형 트랜스듀서 유닛(103)을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 광음향 프로브(100)는, 반구형의 지지 부재(101)가 갖는 관통구멍(102)에, 초음파 트랜스듀서(103)를 반구의 중앙부근으로부터 방사형 방식으로 삽입 및 고정하는 동안 구성된다. 이 때문에, 트랜스듀서 유닛(103)의 길이가 길어지는 경우도, 이러한 상황은, 트랜스듀서 유닛(103) 사이의 배치 간격에 영향을 주지 않는다. 이 때문에, 트랜스듀서 유닛(103)사이의 배치 간격을 좁게 할 수 있고, 초음파 트랜스듀서(110)가 고밀도로 배치된 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
여기에서, 본 실시예의 다른 모드를 도 2d를 참조하여 설명한다. 칩(120)은 관통 배선(124)을 가지고 있고, ＣＭＵＴ(110)를 배치한 면으로부터, 반대의 면에 배선을 인출할 수 있다. 이면에 인출된 배선은, 땜납 범프(125)를 통하여 리지드 기판(150) 위의 전극(126)과 전기적으로 접속되어 있다. 칩(120)과 리지드 기판(150) 사이의 공간은, 언더필(underfill) 재료(153)로 충진되어 있다.
본 실시예의 다른 모드에 의하면, 칩(120)과 리지드 기판(150)사이의 전기적인 접속부의 크기를 감소시킬 수 있으므로, 소형 트랜스듀서 유닛(103)을 제공할 수 있다. 이 때문에, 트랜스듀서들(110) 사이의 간격이 보다 좁은 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
이때, 도 2d에서는, 땜납 범프를 사용해서 설명했지만, 다른 실시예는 이것에 한정되지 않는다. 땜납 범프(125) 대신에 금 범프를 사용해서 접속을 실현하는 구성도 채용될 수 있다. 이에 따라, 그 땜납 범프를 사용하지 않고, 복수의 초음파 트랜스듀서의 배치 간격을 좁게 배치 할 수 있는 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
제2의 실시예
제2의 실시예는, 칩(120)과 플렉시블 프린트 배선(151)의 접속 모드에 관한 것이다. 그 접속 모드 이외의 측면들은, 상기 제1의 실시예와 같다.
도 3은, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에서는, 칩(120)의 이면에, 플렉시블 프린트 배선(151)을 직접 접속하고 있는 것이 특징이다.
정전용량형 트랜스듀서(103)가 형성된 칩은, 관통 배선(124)을 가지고 있다. 그리고, 상기 칩의 표면(정전용량형 트랜스듀서의 형성면)의 제1 및 제2 전극(202, 203)에 접속한 배선이, 그 칩의 이면(정전용량형 트랜스듀서를 형성하지 않고 있는 면)의 전극(126)에 인출되어 있다. 본 실시예에 의하면, 그 칩 위에 배치한 정전용량 트랜스듀서(103)는 절연막으로 덮어지고, 내부의 전극으로부터의 배선도, 관통 배선(124)에 의해 상기 칩의 이면에 인출된다. 이 때문에, 상기 칩의 표면에서는, 정전용량 트랜스듀서(103)가 갖는 전극과, 외부는 완전히 절연되어 있다. 이 때문에, 고전압이 인가된 전극이, 피검체와 연속성 상태가 되는 동안 고전압이 피검체에 인가된 상황을 막을 수 있고, 안전한 정전용량형 트랜스듀서(103)를 제공할 수 있다.
다음에, 칩(120)의 이면과 플렉시블 프린트 배선(151)의 전기접속부에 대해서 설명한다. 플렉시블 프린트 배선의 도전층(232)은 칩의 이면의 전극의 위치에 대응하면서 노출되어 있고, 칩과 플렉시블 프린트 배선의 전극들은 이방성 도전 수지(153)에 의해 전기적으로 서로 접속되어 있다. 이방성 도전 수지(153)는, 수 마이크로미터정도의 크기를 갖는 미세 도전성 금속입자를 함유하고 있는 절연성의 열경화성 수지이며, 이방성 도전 필름(ＡＣＦ)이나 이방성 도전 페이스트 등을 사용할 수 있다. 이방성 도전 수지(153)는, 칩(120) 위의 전극 126과, 플렉시블부(151) 위의 전극 126사이의 거리가 미세한 금속입자보다 좁아진 상태로 가열하에 경화되고, 납땜 범프(125)와 전극(126)은 이방성 도전 수지(153)로 전기적으로 서로 접속되어 있다. 한편, 칩(120) 평면상의 전극과 플렉시블부(151) 위의 전극간의 거리가 미세한 금속입자보다 넓을 때, 납땜 범프(125)와 전극(126)은, 이방성 도전 수지(153)의 절연성 때문에 전기적으로 서로 절연되어 있다. 이방성 도전 수지(153)의 존재에 의해, 습기 등 때문에, 전기접속부에의 불량발생의 영향을 감소시킬 수 있고, 전기 접속 신뢰성을 높일 수 있다. 칩(120)의 이면상에 전기적으로 접속된 플렉시블 프린트 배선(151)은, 지지 부재(140) 위에 접착제(141)를 통해 고정되어 있다.
본 실시예에서는, 단단한 칩(120)에 대하여, 연한 플렉시블 프린트 기판(151)을 가압한 상태에서, 가열해서 이방성 도전 수지를 경화시킨다. 이 때문에, 연한 플렉시블 프린트 배선(151)이 칩(120)의 이면의 형상에 따라 변형되므로, 전극간의 간격은 확실하게, 미세한 금속입자의 크기이하로 설정될 수 있다. 또한, 이방성 도전 수지를 사용하여 전극들 서로 접속함과 동시에, 전극이나 배선과 외부간의 전기적인 절연을 확보할 수 있다. 전기접속과 절연을 별도로 행하는 구성에 의하면, 절연을 확보하기 위한 언더필 재료를 별도로 주입하고, 경화시킬 필요가 있다. 칩의 이면에 주입한 언더필 재료가, 칩 측면을 기어오르고, 칩의 표면의 ＣＭＵＴ(103) 상에 유입하면, 트랜스듀서 유닛(103)의 수신 특성을 대폭 열화시킨다. 이러한 상황을 피하기 위해서, 제조 면에서 큰 제약을 주어, 제조 공정은 복잡해지거나 수율에 있어서 저하된다. 본 실시예를 사용하는 것으로, 이러한 트랜스듀서 유닛(103)의 수신 특성의 상기 열화의 발생을 용이하게 피할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예를 사용하면, 전극들간의 전기접속을 확실하게 행하고, 또한 외부와의 절연을 확실하게 실현할 수 있어, 수신 특성의 열화가 없는 트랜스듀서 유닛(103)을 제공할 수 있다.
제3의 실시예
제3의 실시예는, 칩과 플렉시블 프린트 배선의 접속 모드에 관한 것이다. 그 밖의 측면들은, 상기 제2의 실시예와 같다.
도 4a 및 4b는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에서는, 도 4a에 도시한 바와 같이, 관통 배선(124)을 통하여, 칩(120)의 이면으로부터 플렉시블 프린트 배선들이 땜납 범프(127)로 서로 접속하고 있는 것이 특징이다.
정전용량형 트랜스듀서를 형성한 칩(120)은, 관통 배선(124)을 가지고 있다. 칩의 표면(정전용량형 트랜스듀서의 형성면)의 제1 및 제2 전극(202, 203)에 접속된 배선은, 칩의 이면(정전용량형 트랜스듀서를 형성하지 않은 면)의 전극에 인출되어 있다. 플렉시블 프린트 배선의 도전층은, 칩 이면의 전극의 위치에 대응하면서 노출되어 있다(도시되지 않음). 칩의 전극과 플렉시블 프린트 배선의 전극은, 땜납 범프(127)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다. 칩과 플렉시블 프린트 배선 사이의 공간에는, 언더필 재료(154)로 충진되어 있다. 언더필 재료(154)의 존재에 의해, 습기 등에 의해 생긴 전기접속부에의 불량발생의 영향을 감소시킬 수 있고, 전기접속 신뢰성을 높일 수 있다.
본 실시예에 의하면, 땜납 범프(127)로 칩과 플렉시블 프린트 배선(151)을 전기적으로 서로 접속하고, 간단한 방법을 사용하여서 전기 신뢰성이 높은 전기적 접속을 실현할 수 있다.
본 실시예에 따른 땜납 범프(127) 대신에, 도 4b에 도시한 바와 같이, 금 범프(128)를 사용해서 접속을 실현하는 구성도 채용할 수 있다.
플렉시블 프린트 배선(151)은, 칩(120)의 형상에 따라 구부러질 수 있다. 그러므로, 칩(120)에 약간의 휘어짐이 발생하는 경우에도, 플렉시블 프린트 배선(151)이 변형하는 동안, 금 범프(213)와의 전기접속부에서의 접속 불량이 거의 일어나지 않는다. 이 때문에, 땜납 범프(127)이외의 플립 칩 실장 기술에 사용하는 금 범프(128)나 금 범프-땜납을 사용할 수 있고, 사용된 범프의 제약의 수를 절감할 수 있어, 최적의 전기 접속 방법을 선택할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 땜납 범프를 사용하지 않고, 복수의 초음파 트랜스듀서의 배치 간격을 좁게 배치함에 불구하고 상기 배치가 실현될 수 있는 광음향용 프로브를 제공할 수 있다.
제4의 실시예
제4의 실시예는, 칩과 플렉시블 프린트 배선의 접속 모드에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 상기 제1의 실시예와 같다.
도 5a 및 5b는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에서는, 칩 표면에 배치한 플렉시블 프린트 배선에 의해, 검출 회로와의 전기접속을 행하고 있는 것이 특징이다.
플렉시블 프린트 배선(151)의 단부에는, 한 면이 절연막(211)으로 덮어져 있지 않게 도전층(212)이 노출한 접속용 전극(126)을 구비하고 있다. 칩(120) 위에는, 트랜스듀서 유닛(103)의 전극에 접속된 접속용 전극(209)이 배치되어 있다. 칩(120) 위의 접속용 전극(209)에 대향하도록, 플렉시블부(151)의 접속용 전극(126)이 배치되어 있다. 접속용 전극(209)과 접속용 전극(126)은, 이방성 도전 수지(153)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다. 칩(120)과 플렉시블부(151)는, 이방성 도전 수지(153)에 의해 기계적으로 고정되어 있다. 본 실시예에 의하면, 칩 표면으로부터 플렉시블 프린트 배선(151)을 사용해서 배선을 인출하므로, 피검체측에의 배선의 높이를 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 배선부로부터 트랜스듀서 유닛(103)의 수신 특성에 주는 영향을 가능한 한 많이 감소시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 칩(120)에 접속한 플렉시블 프린트 배선(151)은, 칩(120)에 거의 수직방향으로 구부러져 있고, 칩(120)의 수직방향에 제1 및 제2 배선(301, 302)이 인출되어 있다. 이 때문에, 피검체측에서 보아서, 칩(120)의 크기에 대하여, 배치 영역을 거의 확장시키지 않음에도 불구하고, 트랜스듀서 유닛(103)으로부터의 제2 배선(302)을 검출 회로(402)에 접속시킬 수 있다.
제5의 실시예
제5의 실시예는, 그 칩을 지지하는 부재에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제4의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 6a 및 6b는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에서는, 도 6a에 도시한 바와 같이, 칩(120)을 유지하는 베이스(지지부)(140)에, 오목부(142)를 가지고 있는 것이 특징이다. 베이스(140)의 오목부(142)는, 칩(120)의 외주(외형)에 대응한 형상을 갖는다. 베이스(140) 위의 오목부(142)에는, ＣＭＵＴ(110)를 구비한 칩(120)을 접착에 의해 배치시킨다. 상기 칩(120)에 접속된 플렉시블 프린트 배선(151)은 관통 구멍(144)을 통과한다. 베이스(140)가 오목부(142)를 가지므로, 칩(120)을 배치하는 위치는 높은 정밀도로 배치될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 트랜스듀서 유닛(103)에 대하여, ＣＭＵＴ(110)의 위치를 높은 정밀도로 배치한 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 모드를 도 6b를 참조하여 설명한다. 도 6b에서는, 베이스(140)와 케이싱(130)의 선단부가 일체로 된 부품에 해당한 헤드 부품(131)에 특징이 있다. 헤드 부품(131)은, 오목부(143)와 관통구멍(144)을 가지고 있다. 오목부(143)에는, 칩(120)이 배치되어, 칩(120)의 위치결정을 행하기 위해서 기능하고 있다. 또한, 칩(120)에 접속된 플렉시블 프린트 배선(151)은, 관통구멍(144)을 통과할 수 있다. 플렉시블 프린트 배선(151)은, 헤드 부품(131)의 후방측(칩(120)의 배치에 대한 반대의 면측)에 인출되어 회로 기판(160)에 접속되어 있다.
본 실시예의 다른 모드에 의하면, 트랜스듀서 유닛(103)의 선단은, 1개의 일체형 부품으로 구성되어 있다. 이 때문에, 트랜스듀서 유닛(103)의 선단을, 칩(120)에 대하여 최소의 크기로 할 수 있고, ＣＭＵＴ(110)를 서로 보다 근접하게 배치할 수 있다.
또한, 트랜서듀서 유닛(103)의 선단의 케이싱과 칩을 유지하는 베이스는 서로 일체로 되므로, 트랜스듀서 유닛(103)의 외형에 대하여, 칩(120)을 보다 고정밀도로 배치할 수 있다.
제6의 실시예
제6의 실시예는, 칩과 회로 기판을 접속하는 플렉시블 프린트 배선의 구성에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제5의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 7은, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다. 본 실시예에서는, 트랜스듀서 유닛은 정전 실드(shield)를 갖는 구성이다. 구체적으로는, 플렉시블 프린트 배선(151)이 정전 실드(170)로 덮어져 있는 것이 특징이다. 도 7에서는 생략하고 있지만, 정전 실드(170)는, 검출 회로가 갖는 그라운드등의 전위에 접속되어 있다. 또한, 정전 실드(170)는, 플렉시블 프린트 배선(151)에 첨부되면서 일체된 구성을 가질 수도 있다.
본 실시예에 따른 지지 부재(101)는, 기계강도를 확보할 목적과, 관통구멍(102)의 가공 정밀도를 확보할 목적으로, 금속으로 제조된 것이 바람직하다. 그러나, ＣＭＵＴ(110)에서, 전위를 가진 부재가, 제1 전극(202)과 검출 회로(402)사이의 제2 배선(302)에 근접하고 있으면, 그 부재의 전위가 노이즈로서 검출 신호에 중첩된다. 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하도록 배치해서 작은 지름을 가질 때, 플렉시블 프린트 배선(160)은, 지지 부재(101)의 관통구멍(102)의 측면과의 거리가 실질적으로 좁다. 금속으로 제조된 지지 부재(101)가 표면적이 크므로, 지지 부재(101)는, 주위의 장치 등의 영향을 받으면서, 어떤 전위를 반드시 갖는다. 이 때문에, 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하게 배치할 때는, 지지 부재(101)가 갖는 전위로부터, 플렉시블 프린트 배선(151)에 중첩된 노이즈가, 트랜스듀서의 수신 특성에 크게 영향을 준다.
본 실시예에 의하면, 플렉시블 프린트 배선(151)은, 플렉시블 프린트 배선(151)과 지지 부재(101)와의 사이에 정전 실드(170)로 차폐되어 있으므로, 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하게 배치할 때에도, 수신 특성의 열화가 적은 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
제7의 실시예
제7의 실시예는, 칩과 회로 기판을 접속하는 플렉시블 프린트 배선의 구성에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제6의 실시예 중 하나와 같다.
도 8a 및 8b는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
도 8a는, 본 실시예에 따른 플렉시블 프린트 배선(151)과 회로 기판(160)의 접속부의 확대도다. 본 실시예에서는, 도 8a에 도시한 바와 같이, 플렉시블 프린트 배선(151)에, 정전 실드(171)가 일체로 되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에 따른 플렉시블 프린트 배선(151)에서, 같은 형상을 한 정전 실드(171)가, 고정 부재(172)와 접착제에 의해 접착 및 고정되어 있다. 정전 실드(171)는, 플렉시블 프린트 배선과 같은 단면을 갖도록 동일한 작성 방법으로 구성되고, 플렉시블 프린트 배선(151)과 겹쳐지는 형상을 갖는다. 이 때문에, 본 실시예에 따른 정전 실드(171)는, 플렉시블 프린트 배선(151)을 따라 구부러질 수 있다.
이 정전 실드(171)는, 내부의 도전층이 패턴을 가지고 있지 않고, 플렉시블 프린트 배선(151)이 도전층으로 덮인 모드를 갖는다. 본 실시예에 따른 정전 실드(171)는 플렉시블 프린트 배선(151)과 접착되어서 일체로 되어 있으므로, 플렉시블 프린트 배선(151)과 정전 실드(171)를 위치 결정할 필요가 없다.
또한, 본 실시예에 따른 회로 기판(160)의 플렉시블 프린트 배선용 커넥터(161)에 의해, 플렉시블 프린트 배선(151)과, 정전 실드(171)의 단부가, 회로 기판(160)내의 배선에 전기적으로 접속되어 있다. 정전 실드(171)의 도전층의 전위는, 회로 기판(160)내에서 상기 검출 회로의 기준전위ＧＮＤ에 접속되어 있다.
본 실시예에 의하면, 정전 실드를 따로 설치할 필요가 없으므로, 트랜스듀서 유닛(103)의 선단의 크기를 크게 하지 않고, 트랜스듀서 유닛(103)과 지지 부재(101)는 정전 실드(171)에 의해 서로로부터 차폐될 수 있다. 이 때문에, 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하게 배치할 때에도, 수신 특성의 열화가 적은 소형 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
본 실시예의 다른 모드를 도 8b를 참조하여 설명한다. 이러한 다른 모드에서는, 플렉시블 프린트 배선(151)과 정전 실드부(171)가, 같은 플렉시블 프린트 배선(173)으로 구성되어 있는 것이 특징이다. 구체적으로는, 정전 실드부(175)를 접어서 플렉시블 프린트 배선부(174)에 접착된 구성이 채용되어 있다.
본 실시예의 다른 모드에 의하면, 플렉시블 프린트 배선부(174)와 정전 실드부(175)가 같은 플렉시블 프린트 배선(173)으로부터 형성되므로, 부품의 수를 감소할 수 있다. 또한, 회로 기판(160)과의 전기적 접속은 확실하게 행해질 수 있다.
제8의 실시예
제8의 실시예는, 플렉시블 프린트 배선의 접속부에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제7의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 9a 내지 9c는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에서는, 도 9a에 도시한 바와 같이, 플렉시블 프린트 배선(151)과 회로 기판(160)은, 이방성 도전 수지에 의해 전기적으로 서로 접속되어 있는 것이 특징이다. 정전용량형 트랜스듀서(110)에는, 수십 볼트로부터 수백 볼트까지의 고전압에 대응한 DC 전압을 인가할 필요가 있으므로, 플렉시블 프린트 배선(151)에는, 고전압을 인가할 필요가 있다. 이 때문에, 플렉시블 프린트 배선용 커넥터(161)는, 내압을 확보하기 위해서 전극간격을 넓게 할 필요가 있고, 소형화를 실현하는 것이 어렵다. 이 때문에, 회로 기판(160)의 폭을 좁게 하는 것이 곤란해서, 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하게 배치할 때의 제약이 된다.
본 실시예에 의하면, 플렉시블 프린트 배선(151)과 회로 기판(160)은, 이방성 도전 수지(164)에 의해 전기적으로 서로 접속되어 있다. 동시에, 인접한 전극간의 전기 절연은, 이방성 도전 수지(164)에 의해 확보된다. 이 때문에, 절연 수지의 이방성 도전 수지가 있는 것으로, 노출된 단자를 사용하는 플렉시블 프린트 배선용 커넥터(161)에 의해, 인접한 전극간의 간격을 대폭 좁힐 수 있다. 이 때문에, 본 실시예에 의하면, 회로 기판(160)의 폭이 좁아질 수 있고, 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하게 배치할 수 있는 광음향 프로브를 제공할 수 있다. 또한, 플렉시블 프린트 배선(151)과 회로 기판(160)의 전기접속부의 높이를, 거의 플렉시블 프린트 배선(151)의 두께 정도까지 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 초음파 트랜스듀서(110)의 지름을 좁게 하는 것이 보다 용이해진다.
본 실시예에 의하면, 플렉시블 프린트 배선(151)의 회로 기판(160)은, 이방성 도전 수지에 의해 전기적으로 서로 접속되지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 그 수지의 내부에 땜납 입자를 분산되게 해서 열을 인가하는 구성을 채용할 수 있어, 전극간에 땜납을 집결시켜서 땜납 접속을 실현한다. 또한, 플렉시블 프린트 배선과 회로 기판은, 땜납으로 서로 접속될 수 있다. 구체적으로는, 도 9b 및 9c에 도시한 바와 같이, 전극들이 서로 시프트되면서 상향 배치되고, 밀봉 재료(168)로 둘러싸여지도록 전극들을 땜납(166)으로 브릿지시키는, 구성 등도, 마찬가지로 사용될 수 있다. 이들 부품을 사용하여서, 높은 신뢰성의 전기접속부를 얻을 수 있다.
제9의 실시예
제9의 실시예는, 칩과 회로 기판을 접속하는 플렉시블 프린트 배선의 구성에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제8의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 10은, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에서는, 회로 기판(160) 위의 검출 회로(402)는, 실드 커버(176)에 의해 덮어져 있는 것이 특징이다. 검출 회로(402)와 상기 실드 커버는, 땜납으로 전기적으로 접속되고, 또한 고정되어 있다. 검출 회로(402)와 실드 커버(176)와의 사이에는, 방열 시트(177)가 배치되어 있다.
본 실시예에 의하면, 검출 회로(402)가 방열 시트(177)로 덮어져 있으므로, 전류/전압 변환시에 지지 부재의 전위로부터의 영향을 거의 받지 않고, 뛰어난 수신 특성을 얻을 수 있다. 이 때문에, 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하게 배치할 때에도, 수신 특성의 열화가 적은, 소형 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
또한, 검출 회로(402)는, 방열 시트(177)를 통하여, 실드 커버(176)에 열적으로 접속되어 있으므로, 검출 회로(402)에서 발생한 열을, 실드 커버(176)에 전달할 수 있다. 검출 회로(402)가 차지한 표면적에 대하여, 실드 커버(176)가 차지한 표면적은 크므로, 트랜스듀서 유닛(103)의 방열 특성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 트랜스듀서 유닛(103)을 소형화했을 경우에도, 그 트랜스듀서 유닛(103)의 온도상승을 억제할 수 있다. 따라서, 소형화시에 발열에 의해 생긴 검출 회로(402)의 수신 특성에의 영향을 적게 할 수 있다.
제10의 실시예
제10의 실시예는, 회로 기판과 상기 실드의 구성에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제9의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 11a 및 11b는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다. 도 11a는 트랜스듀서 유닛의 단면의 모식도이고, 도 11b는 회로 기판(160)을 후방측에서 본 모식도다.
본 실시예에 의하면, 회로 기판(160)은, 네 구석의 각각에 오목부(1641)를 가지고 있다. 또한, 실드(178)는, 그 오목부에 대응한 돌기(179)를 갖고, 그 돌기(179)는 구부러져 있다. 회로 기판(160)은, 실드(178)에 의해 땜납으로 고정되어 있다. 실드(178)는, 케이싱(130)에 나사(133)로 고정되어 있고, 실드(178)에 의해 회로 기판(160)이 케이싱(130)에 고정되어 있다.
본 실시예에 의하면, 회로 기판(160)은, 트랜스듀서 유닛이 갖는 케이싱(130)에 대하여 위치를 높은 정밀도로 결정할 수 있으므로, 트랜스듀서 유닛(103)을 소형화할 수 있다.
회로 기판(160)은, 실드(178)를 통하여 케이싱(130)에 고정되어 있다. 이 때문에, 회로 기판(160)이 진동등에 의해 움직임에도 불구하고, 회로 기판(160)에 접속된 플렉시블 프린트 배선(151)이나 케이블(180)의 부하를 피할 수 있다. 이 때문에, 회로 기판(160)과 케이싱(130)의 간격을 좁게 할 때도, 전기접속 신뢰성이 높은 소형의 트랜스듀서 유닛을 제공할 수 있다.
제11의 실시예
제11의 실시예는, 회로 기판과 케이블의 전기접속부에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제10의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 12a 및 12b는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에 의하면, 회로 기판(160)과, 외부의 장치(도시되지 않음)와 접속하기 위한 케이블(180)은, 회로 기판(160) 위의 전극에, 케이블(180)이 직접 땜납(167)으로 접속되어 있다. 땜납의 접속부는, 밀봉 재료(168)에 의해 덮여지고, 외부와의 절연이 유지되어 있다.
ＣＭＵＴ(110)에는, 수십 볼트로부터 수백 볼트까지의 고전압에 해당한 DC 전압을 인가할 필요가 있으므로, 회로 기판(160)에는, 케이블(180)로부터 고전압을 인가할 필요가 있다. 이 때문에, 케이블(180)용 커넥터(162)는, 내압을 확보하기 위해서 전극간격이 넓을 필요가 있고, 소형화하는 것이 어렵다. 이 때문에, 회로 기판(160)의 폭을 좁게 하는 것이 곤란해서, 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하게 배치할 때 제약이 된다.
본 실시예에 의하면, 회로 기판(160)과 케이블(180)간의 접속을 위해, 커넥터(162)를 사용할 필요가 없다. 이 때문에, 노출된 단자를 사용하는 커넥터(162)에 의해, 인접한 전극의 간격을 대폭 좁게 할 수 있다. 이 때문에, 본 실시예에 의하면, 회로 기판(160)의 폭이 좁아질 수 있고, 초음파 트랜스듀서(110)를 서로 근접하게 배치하는 것이 가능한 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
제12의 실시예
제12의 실시예는, 회로 기판(160)과 케이블(180)의 전기접속부에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제10의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 13a 및 13b는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에 의하면, 회로 기판(160)의 일부는, 케이싱(130)으로부터 노출되어 있는 것이 특징이다. 구체적으로는, 케이싱(130)의 외부에 노출된 회로 기판(160) 위에는, 전극(192)이 형성되어 있다. 회로 기판(160) 위의 전극(192)에는, 카드 엣지 커넥터(193)가 접속되어 있다. 각각의 초음파 프로브 트랜스듀서 유닛(103)과 카드 엣지 커넥터(193)는, 배선에 의해 서로 접속되어 있다. 본 실시예에 의하면, 회로 기판(160)에 카드 엣지 커넥터(193)가 접속되고, 회로 기판(160)은 카드 엣지 커넥터(193)에 접속된 케이블(180)에 의해, 외부의 장치와 접속된 구성을 채용할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 초음파 프로브 유닛(103)과, 유닛에의 배선을 용이하게 탈착할 수 있으므로, 메인티넌스성이 높은 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
제13의 실시예
제13의 실시예는, 케이싱의 형상에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제12의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 14는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에 의하면, 케이싱(130)이, 상기 회로 기판을 끼우도록 설치된 제1의 케이싱 커버(134) 및 제2의 케이싱 커버(135)로 이루어진 2개의 부품과, 유닛 선단부(133)를 구비하는 총 3개의 부품으로 구성되어 있는 것이 특징이다. 이때, 도 14에서는, 플렉시블 프린트 배선(151), 회로 기판(160) 및 케이블(180)이 생략되어 있다.
본 실시예의 구성에 의하면, 칩(120)을 구비하는 유닛 선단부(133)와, 회로 기판(160)과 케이블(180)을 구비하는 케이싱 커버부가, 별체로 구성된다. 이 때문에, 칩(120)을 실장한 유닛 선단부(133)의 좋은 상품만을 선별하여 트랜스듀서 유닛의 조립에 사용할 수 있으므로, 불량율을 감소할 수 있다.
유닛 선단부(133)에 제1의 케이싱 커버(134)를 부착한 후, 회로 기판(160)과 케이블(180)을 제1의 케이싱 커버에 접착 등에 의해 고정하는 작업이 용이해진다. 또한, 접착을 행할 때에, 접착부를 널리 확보할 수 있으므로, 높은 신뢰성을 가진 접착을 행할 수 있다. 그 후, 제2의 케이싱 커버(135)를 접착 등에 의해, 유닛 선단부(133)와 제1의 케이싱 커버(134)에 고정함으로써, 간단한 공정으로, 신뢰성이 높은 트랜스듀서 유닛을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예의 트랜스듀서에 의하면, 케이싱 커버는 분할되도록 구성된다. 따라서, 케이싱 커버의 내측의 형상을 플렉시블 프린트 배선(151), 회로 기판(160) 또는 케이블(180)의 형상과 대응시킨 구성으로 실현할 수 있다. 이 때문에, 케이싱 커버의 지름을 작게 할 수 있고, 훨씬 보다 작은 초음파 트랜스듀서를 제공할 수 있다.
제14의 실시예
제14의 실시예는, 케이싱의 형상에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제12의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 15는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에 의하면, 케이싱(130)이, 유닛 선단부(133), 케이싱 커버(136) 및 캡(137)을 구비하는 3개의 부품으로 구성되어 있는 것이 특징이다. 이때, 도 15에서는, 플렉시블 프린트 배선(151), 회로 기판(160) 및 케이블(180)이 생략되어 있다.
본 실시예의 구성에 의하면, 칩(120)을 구비하는 유닛 선단부(133)와, 케이싱 커버부가, 별체로 구성된다. 이 때문에, 칩(120)을 실장한 유닛 선단부(133)의 좋은 상품만을 선별하여, 트랜스듀서 유닛의 조립에 사용할 수 있으므로, 불량률을 감소할 수 있다.
본 실시예에 따른 구성에서는, 칩(120)을 구비하는 유닛 선단부(133)에, 회로 기판(160)과 케이블(180)이 접속된 상태로, 케이싱 커버(136)을 삽입하는 것만으로 조립할 수 있으므로, 조립의 공정수를 절감할 수 있다. 또한, 트랜스듀서 유닛의 케이싱내에, 포팅(potting)을 행할 때는, 칩(120)면을 하측을 향하고, 통형의 케이싱 커버(136)안에, 포팅 재료를 주입하는 방식으로 포팅 재료를 주입할 수 있다. 또한, 캡(137)을 구비하므로, 케이블(180)에 외부에서 부하가 걸릴 때에도, 회로 기판(160)과의 전기접속부에 영향을 주지 않고, 전기신뢰성이 높은 트랜스듀서 유닛을 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 통형의 케이싱 커버(136)를 사용하고, 케이싱의 기계강도가 높은 구성을 채용한다. 그러므로, 트랜스듀서 유닛의 지름이 좁을 때에도, 강도가 높고 신뢰성이 높은 트랜스듀서 유닛을 제공할 수 있다.
제15의 실시예
본 실시예는, ＣＭＵＴ(110)의 표면에 배치된 부재에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제3의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 16은, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다. 도 16은, 절연 필름(260)과 실리콘 고무층(261)을 나타낸다.
본 실시예에 의하면, ＣＭＵＴ 위에, 실리콘 고무층(261)을 통해 절연 필름(260)을 배치하고 있는 것이 특징이다.
절연 필름(260)은 박막의 절연 필름으로 제조될 수 있고, ＰＥＴ, ＰＩ, ＰＥ, 또는 ＴＰＸ등의 박막으로 형성할 수 있는 재질을 사용하는 것이 가능하다. 절연 필름(260)의 두께로서는, 사용된 초음파의 파장에 대하여 충분히 얇은 두께를 사용할 수 있고, 수 마이크로미터로부터 십수 마이크로미터까지의 두께인 것이 보다 바람직하다.
실리콘 고무층(261)은, 음향파의 투과 특성이 우수하고, 또한 절연 필름(260)과 칩(120)을 강하게 서로 접착할 수 있다. 여기에서, 절연 필름(260)과 접착하는 ＣＭＵＴ(110)측의 진동 막(201)은 얇고, 진동 막(201) 위에 배치된 부재의 영향을 크게 받는다. 이 때문에, 일반적인 에폭시계 등의 경화후의 경도가 높은 접착제를 사용하면, 진동 막(201)의 특성이 영향을 받고, 수신 감도가 대폭 열화된다. 실리콘 고무는 경화후의 경도가 낮으므로, 실리콘 고무를 ＣＭＵＴ(110)의 표면에 배치함으로써, ＣＭＵＴ(110)의 진동 막(201)의 진동 특성에 거의 영향을 주지 않는다고 하는 특성에 이를 수 있다. 실리콘 고무층(261)의 두께는, 초음파의 투과 특성에 거의 영향을 주지 않기 때문에, 수십 마이크로미터이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 칩(120)과 절연 필름(260)의 간격이 너무 좁은 경우, 진동 막(201)의 광음향파(초음파)의 수신 특성이 영향을 받으므로, 실리콘 고무층(261)의 두께는 20마이크로미터이상인 것이 바람직하다. 이것들의 이유로, 광음향 프로브에서 사용하는 것을 상정하면, 본 실시예에 따른 실리콘 고무층(261)의 두께는, 20마이크로미터와 40마이크로미터의 사이의 범위에서 특히 바람직하다.
본 실시예에 의하면, 절연 필름(260)을 구비하는 것으로, 고전압이 전극에 인가된 ＣＭＵＴ(110)의 표면과, 외부를 전기적으로 절연할 수 있다. 이 때문에, 피검체에 대한 안전성이 높은 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 구성에서는, 절연 필름(260)과 칩(120)과의 사이에 실리콘 고무층(261)을 배치하고 있다. 이 때문에, 칩(120)에 대하여 절연 필름(260)의 접착력을 확보한 채, 광음향파(초음파)의 수신 특성을 거의 열화시키지 않는 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 용이하게 배선을 인출할 수 있고, ＣＭＵＴ의 표면에 외부에 대한 높은 절연성이 확보된 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
제16의 실시예
제16의 실시예는, 정전용량형 초음파 트랜스듀서의 DC 전압발생부에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제15의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 17a는, 인가 전압 조정부(460)를 나타낸다. 본 실시예에서는, DC전압 발생부(직류전압 발생회로)(401)와 제2의 전극(203)의 사이에, 인가 전압 조정부(460)를 구비하는 것이 특징이다. 인가 전압 조정부(460)는, DC전압 발생부(직류전압 발생회로)(401)로부터 출력된 Ｖｂ를 제2의 전극(203)에 인가하는 단자에서는, Ｖｏ로 조정하는 기능을 가지고 있다.
ＣＭＵＴ에서, 진동 막(201)의 두께 변동이나 틈(205)의 변동에 따라, 소자마다 인가된 DC 전압의 최적값이 달라진다. 본 실시예에 따른 초음파 프로브는, ＣＭＵＴ의 소자마다, 최적의 DC 전압Ｖｏ를 인가하는 기능을 가지고 있다. 도 17b를 참조하여, 인가 전압 조정부(460)의 회로 구성을 설명한다.
인가 전압 조정부(460)는, 3개의 저항으로 구성된다. DC전압 발생부(직류전압 발생회로)(401)와 제2의 전극(203)의 사이에는, 제1의 분압저항(461)이 삽입되어 있다. 제2의 분압저항(462)과 제3의 분압저항(463)이, 직렬로 접속되고, 제2의 전극(203)측의 배선(302)과, ＧＮＤ단자간에 배치되어 있다. 여기에서, 제1의 분압저항(461)의 저항값을 R1, 제2의 분압저항(462)의 저항값을 R2, 제3의 분압저항(463)의 저항값을 R3으로 한다. 이때, 제2의 전극(203)측의 제2의 배선(302)에 인가된 전압값Ｖｏ는, Ｖｏ=(R2+R3)/(R1+R2+R3)×Ｖｂ로서 표현될 수 있고, 소자마다 달라지는 최적의 전압이 ＣＭＵＴ에 인가될 수 있다.
본 실시예에서는, R2의 값을 R3의 값보다 작게 하는 것이 특징이다. 이 구성에 의하여, 제2의 분압저항(462)의 강하 전압은, 제3의 분압저항(463)의 강하 전압보다 낮다. 이 때문에, 제1의 분압저항(461)과, 제3의 분압저항(463)은, 높은 내압(수십 볼트 내지 수백 볼트)일 필요가 있지만, 제2의 분압저항(462)은, 상술한 내압보다 낮은 내압을 사용할 수 있다. 제1의 분압저항(461)과, 제3의 분압저항(463)은, 높은 내압의 저항이기 때문에 큰 부품으로 구성되지만, 제2의 분압저항(462)은 소형 부품을 사용할 수 있다.
제2의 분압저항이 있는 것으로, 제1의 분압저항(461)과 제3의 분압저항(463)의 저항값을 고정하는 경우도, 제2의 분압저항(462)의 저항값을 변경하는 것만으로, 상기 인가 전압을 변경할 수 있다. 제2의 분압저항(462)은, 소자마다 대응한 인가 전압이 되게 저항값으로서 설정할 때 충분하고, 제2의 분압저항(462)이 소형 부품이므로 교환이 용이해진다.
또한, 제1의 고압 콘덴서(464) 및 제2의 고내압 콘덴서(465)는, 각 단자의 전압의 변동이나, 외부로부터의 노이즈의 혼입을 억제할 목적으로 배치되어 있다.
본 실시예에 따른 초음파 프로브에서는, 소자마다 최적의 DC 전압을 인가할 수 있으므로, ＣＭＵＴ의 특성을 균일하게 할 수 있고, 고정밀도의 데이터를 취득할 수 있다. 이 때문에, 본 실시예에 따른 초음파 프로브를 사용하면, 고화질 화상을 취득할 수 있다.
본 실시예에서는, 제1의 분압저항(461)과 제3의 분압저항(463)은, 장치 본체(999)안에 배치되어 있다. 제2의 분압저항(462)은, 회로 기판(160) 위에 배치되고, 소자마다 대응한 인가 전압에 대한 저항값으로서 설정되고, 소자마다 다른 값이 사용된다. 이 때문에, 지지 부재 위에 배치된 초음파 트랜스듀서 유닛을 변경할 때도, 장치 본체(999)가 갖는 저항의 값을 변경하지 않고 소자마다 대응한 최적의 인가 전압을 설정할 수 있다. 또한, 제2의 분압저항(462)은, 내압이 작고, 소형의 부품이므로, 회로 기판(160) 위에, 작은 실장 면적으로 배치할 수 있다.
지지 부재와 플렉시블부를 접속하는 배선은, 제1의 전극(202)에 접속된 제1의 배선(301)과, 제2의 전극(203)에 접속된 제2의 배선(302)과 아울러, 제2의 분압저항(462)에 접속된 제3의 배선(303)을 포함한다. 이에 따라, 회로 기판(160) 위에 배치된 제2의 분압저항(462)에 의해, ＣＭＵＴ에 인가된 전압Ｖｏ를 조정할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 곡면표면에 복수의 초음파 트랜스듀서를 갖는 프로브에 대해서, 각각의 소자와 외부와 접속하는 배선들은 간단한 구성으로 실현될 수 있고, 수신 주파수 특성이 균일하고 뛰어난 소형 프로브를 제공할 수 있다.
제17의 실시예
제17의 실시예는, 검출 회로(402)의 배치에 관한 것이다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제16의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 18a 내지 18c는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 트랜스듀서 유닛을 설명하는 모식도다. 본 실시예에 따른 회로 기판(160) 내부에 검출 회로의 칩 부품이 배치되어 있는 것이 특징이다. ＣＭＵＴ가 초음파를 수신할 때의 전류를 검출하는 검출 회로(402)는, 도 18a에 도시한 바와 같이, 연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로로 구성될 수 있다. 연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로(트랜스임피던스 증폭기)에서, 연산 증폭기의 부귀환부에 저항과 콘덴서가 병렬로 배치되어 있고, 입력된 전류는 그 귀환부에 의해 전압으로 변환된다. 연산 증폭기의 귀환 특성이 있으므로, 광대역 연산 증폭기를 사용하여서, 전류/전압 변환 효율이 입력의 배선에 있는 기생 용량의 영향을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, ＣＭＵＴ에 대해서 넓은 주파수 대역을 갖는 수신 특성으로서 수신 감도의 저하가 적은 뛰어난 수신 특성을 얻는다. 본 실시예에 의하면, 연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로에 구비된 부품의 일부가, 회로 기판에 내장된 구성을 채용할 수 있다. 또한, 연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로에 구비된 연산 증폭기도, 회로 기판내에 내장된 구성을 채용할 수 있다. 즉, 도 18b에 도시한 바와 같이, 검출 회로의 저항이나, 용량 등의 칩 부품을, 리지드부의 내부에 구비되는 것이 특징이다. 회로 기판의 내부에 부품을 배치하는 구성은, 부품내장 기판의 제작 기술을 사용하여, 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 검출 회로의 칩 부품이외의 연산 증폭기는, 회로 기판의 이면에 배치되어 있다. 도 18b의 구성에 의하면, 칩 저항이 회로 기판에 내장하고 있으므로, 검출 회로(402)의 실장 면적을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, ＣＭＵＴ 또는 칩의 크기를 작게 했을 때도, 검출 회로의 실장 면적이 제한되고, 각각의 간격이 좁아지지 않는 상황을 피할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 용이하게 배선을 인출할 수 있고, 수신 주파수 특성이 뛰어난 초음파 트랜스듀서의 검출 회로를 높은 밀도로 배치한 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
본 실시예의 다른 모드에 대해서 도 18c를 참조하여 설명한다. 이러한 다른 모드에서는, 검출 회로(402) 전체가, 회로 기판의 내부에 배치되어 있는 것이 특징이다. 이에 따라, 회로의 전체가 에폭시 수지로 제조된 회로 기판에 의해 덮어져 있고, 습기 등에 의해 생긴 전기접속부의 불량이나, 연산 증폭기의 불량의 발생을 감소시킬 수 있다.
본 실시예의 다른 모드에 의하면, 용이하게 배선을 인출할 수 있고, 수신 주파수 특성이 뛰어난 초음파 트랜스듀서의 검출 회로가 높은 신뢰성을 갖는 광음향 프로브를 제공할 수 있다.
제18의 실시예
제18의 실시예에 의하면, ＣＭＵＴ(110)가 초음파의 송수신을 행하는 기능도 가지고 있는 것이, 다르다. 즉, 본 실시예에 따른 트랜스듀서 유닛은, 칩 위에, 광음향파의 수신과, 초음파의 송수신을 행하기 위한 구동검출회로가 접속한 ＣＭＵＴ가 배치된 구성을 갖는다.
그 밖의 국면은, 제1 내지 제17의 실시예 중 어느 하나와 같다. 도 19a 및 19b를 참조하여 설명한다. 도 19a 및 19b에 있어서, 참조부호 521은 DC 전압값 지시신호를 나타내고, 참조부호 522는 미소 전류의 송신용 고압 펄스의 검출 신호를 나타낸다.
도 19a 및 19b는, 구동검출회로(470), 연산 증폭기(471), 귀환 저항(472), 귀환 용량(473), 고내압 스위치(474, 475), 다이오드(476, 477), 및 고내압 다이오드(478)를 나타낸다. 도 19a는, 1개의 칩 위에 배치된 초음파 프로브에 배치된 정전 트랜스듀서(198)의 모식도다. 1개의 칩 위에는 정전 트랜스듀서(198)의 1개의 소자가 배치되어 있고, 정전 트랜스듀서(198)의 제1의 전극(202)은 구동검출회로(470)에 접속되어 있다. 구동검출회로(470)는, 장치측에서 초음파의 송신에 사용하는 고전압 펄스를 ＣＭＵＴ(198)에 인가하고, ＣＭＵＴ(198)로부터의 미소 전류를 검출 신호로서 그 장치측에 출력하는 기능을 가지고 있다.
도 19b는, 구동검출회로(470)를 설명하기 위한 회로도다. 연산 증폭기(471)의 부귀환부에, 상기 귀환 저항과 귀환 용량(473)이 병렬로 배치되어 있고, 전류/전압변환을 행하는 기능을 가지고 있다. 그 연산 증폭기의 입력과 출력 단자에는, 고내압 스위치(474, 475)와, 다이오드(477, 478)가 각각 접속되어 있다. 고내압이 단자간에 소정의 전압이하(1볼트 이하)일 경우에, 단자간의 배선 접속이 절단된다. 고내압 스위치(474, 475)에 소정의 전압(수 볼트정도)보다 높은 전압이 인가되면, 그 스위치들의 입출력 단자간의 배선들이 절단된다.
송신을 위한 고전압 펄스가 인가되지 않을 때, 고내압은, 단자간에는 거의 전위차가 없기 때문에, 고내압에서는 입출력 단자에서의 배선이 절단되어 있는 상태가 확립되어 있다. 한편, 고내압 스위치(474, 475)에는 외부로부터 높은 전압이 인가되지 않으므로, 스위치간의 배선이 접속되어 있다. 이 때문에, 트랜스듀서로부터의 미소 전류를 연산 증폭기에서 전류/전압변환하고, 외부에 접속된 장치(도시되지 않음)에 검출 신호를 출력할 수 있다.
한편, 송신을 위한 고전압 펄스가 장치(도시되지 않음)측에서 인가되면, 고내압 다이오드(478) 내부의 배선이 접속되고, 고내압 스위치(474, 475)에는 소정의 전압(수 볼트정도)보다 높은 전압이 인가된다. 이 때문에, 고내압 스위치(474, 475)는, 스위치 내부의 배선을 절단한다. 이 때문에, 연산 증폭기에 고전압이 인가될 때 연산 증폭기가 파손하는 것을 피할 수 있다. 연산 증폭기로부터 출력된 신호는, 고내압 스위치(475)로 절단되어, 송신을 위해 인가된 고전압 펄스에 영향을 주지 않는다. 이 때문에, 트랜스듀서의 제1의 전극에, 초음파를 송신하기 위한 고전압 펄스를 인가할 수 있다.
본 실시예에 따른 초음파 프로브에 의해, 광음향파의 수신과, 초음파의 송수신을 1개의 프로브로 행할 수 있다. 이 때문에, 그 검출된 데이터를 바탕으로 광음향 이미징 상과 초음파 이미징 상을 형성할 수 있다. 또한, 초음파의 송신과 초음파와 광음향파의 수신에 사용된 ＣＭＵＴ(198)가 그 송신과 수신만을 행할 수 있으므로, 칩(120)의 크기를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 그 소자(198)는 서로 보다 근접하게 배치될 수 있고, 소자의 수가 증가될 수 있다. 상기에 대한 대안으로서, 같은 소자 수를 사용하는 경우에, 보다 작은 지름의 반구를 실현할 수 있다. 또한, ＣＭＵＴ(198)가 겸용 목적을 위해 사용되므로, 광음향 이미징 상과 초음파 이미징 상의 레지스트레이션 시프트를 한층 더 억제하는 화상을 얻을 수 있다.
제19의 실시예
제19의 실시예는, 칩(120) 위의 ＣＭＵＴ(110)에 접속된 구동검출회로(421)에 관한 것이다. 즉, 이하의 구성을 채용한다. 트랜스듀서 유닛이 복수의 ＣＭＵＴ를 가지고, 그 복수의 ＣＭＵＴ는 적어도 1개의 ＣＭＵＴ를 구비하는 복수의 영역으로 분할되어 있다. 분할된 영역에 있어서의 각각의 ＣＭＵＴ가 구동검출회로를 구비하고 있고, 초음파의 송수신시 또는 광음향파의 수신시에는, 1개의 ＣＭＵＴ로서 기능한다. 그 밖의 측면은, 제1 내지 제18의 실시예 중 어느 하나와 같다.
도 20a 내지 20c는, 본 실시예에 따른 광음향 프로브의 모식도다.
본 실시예에서는, 칩(120) 위에, 복수개 영역으로 분할된 ＣＭＵＴ(115, 116)를 구비하는 것이 특징이다. 구체적으로는, 칩(120) 위에는, ＣＭＵＴ(110)의 제2의 전극(203)들이 전기적으로 접속되어 있는 복수의 그룹이 배치되어 있다. 각각의 그룹의 제2의 전극(203)으로부터의 배선은, 인터포저(interposer)(도시되지 않음) 위에 배치된 구동검출회로(480)의 다른 입력 단자에 접속되어 있다. 초음파의 송신시에는, 외부장치로부터의 고전압 구동신호가, 구동검출회로(480)내의 복수의 송신 다이오드를 통하여 각각의 단자로부터 ＣＭＵＴ(110)의 제1의 전극(202)에 인가된다.
한편, 수신시에는, 각각의 제2의 전극(203)으로부터의 신호는, 연산 증폭기(411)로 증폭되어, 각 연산 증폭기로부터의 전압으로서 출력된다. 각각의 출력 전압은, 가산기(481)에서 전압신호를 합산하고, 케이블(180)내의 배선으로부터 출력된다.
여기에서, 각각의 연산 증폭기의 입력 단자에 접속할 수 있는 용량의 최대치는, 귀환부의 저항, 콘덴서의 크기, 및 연산 증폭기의 게인 주파수 특성에 의거하여 결정된다. 본 실시예에서는, ＣＭＵＴ(110)를 분할하고, 그 분할된 부분 각각에 연산 증폭기를 접속하고 있다. 따라서, 각 연산 증폭기에 접속된 ＣＭＵＴ의 용량의 크기를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 연산 증폭기의 귀환부의 파라미터를 보다 적절하게 설정할 수 있고, 수신 주파수 대역을 넓게 할 수 있어, 대역이 넓은 ＣＭＵＴ(110)의 특징을 한층 더 이용할 수 있다.
연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로에서는, 연산 증폭기의 입력 단자에 접속된 용량에 따라, 출력 노이즈가 변화된다. 본 실시예에서는, ＣＭＵＴ(110)를 분할하고, 그 분할된 부분 각각에 연산 증폭기를 접속하고 있어, 1개의 전류/전압변환 회로의 출력 노이즈를 감소할 수 있다. 각각의 연산 증폭기로부터의 출력을 가산기(481)로 서로 가산하는 경우에, 출력 노이즈는 분할 수를 X로 하면, 1/√Ｘ정도로 감소될 수 있다. 따라서, 전체적으로 출력 노이즈를 감소하고, 고정밀도의 수신 신호의 검출을 행할 수 있다.
이렇게, 본 실시예에 따른 회로 구성을 사용하여서, 외부로부터의 제어 신호 없이, ＣＭＵＴ로부터 초음파의 송신과 수신을 행할 수 있다. 이 때문에, 수신시의 전류/전압변환의 주파수 특성이 우수하고, 출력 신호의 노이즈가 거의 발생하지 않는 수신 동작이 우수한 초음파 프로브를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예의 다른 모드로서, 도 20c에 도시한 바와 같이, 복수의 검출 회로(402)를 구비하고, 출력을 가산기(454)에서 서로 합산해서 출력하는 구성도 채용할 수 있다. 도 20b와 마찬가지로, 출력 노이즈를 감소하고, 고정밀도의 수신 신호의 검출을 행하는 효과를 얻을 수 있다.
제20의 실시예
제1 내지 제19의 실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 음향 프로브는, 광음향 효과를 이용한 광음향파(초음파)의 수신에 사용될 수 있고, 그것을 구비한 광음향 장치에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 상기에서 설명한 본 발명의 각 실시예에 따른 복수의 트랜스듀서 유닛과, 복수의 관통구멍을 갖는 반구형의 표면을 갖는 지지 부재를 갖고, 복수의 트랜스듀서 유닛이 반구의 중앙을 향하도록, 각각의 관통 구멍내에 고정된 구성이 채용된다. 이 구성에 의하면, 이 음향 프로브를 사용하여, 광음향 효과에 의해 발생한 광음향파가 수신된다. 이때, 음향 프로브는, 초음파(광음향파)의 수신에 사용된 광음향 프로브와, 초음파의 송수신이 가능한 초음파 프로브의 양쪽을 포함하는 개념이다.
도 21을 참조하여, 본 실시예에 따른 초음파 측정 장치의 동작을 구체적으로 설명한다. 우선, 발광 지시 신호(701)에 근거하여, 광원(805)으로부터 광(702)(펄스 광)을 발생시키고, 측정 대상물(800)에 광(702)을 조사한다. 측정 대상물(800)에서는 광(702)의 조사로 인해 광음향파(초음파)(703)가 발생하고, 이 초음파(703)를 초음파 프로브에 구비된 복수의 ＣＭＵＴ(802)로 수신한다. 수신 신호의 크기, 형상 또는 시간에 관한 정보가, 광음향파 수신 신호(704)로서 화상정보 생성장치(803)에 보내진다. 한편, 광원(805)에서 발생한 광(702)의 크기, 형상 또는 시간에 관한 정보(발광 정보)가, 광음향신호의 화상정보 생성장치(803)에 기억된다. 광음향신호의 화상정보 생성장치(803)에서는, 광음향 수신신호(703)와 발광 정보를 기초로 측정 대상물(800)의 화상신호를 생성하고, 광음향 신호에 의거한 재현 화상정보(705)로서 출력한다. 화상표시기(804)는, 광음향 신호에 의거한 재현 화상정보(705)를 기초로, 측정 대상물(800)을 화상으로서 표시한다.
본 실시예에 따른 음향 프로브는, 넓은 주파수 범위의 광음향파를 수신할 수 있는 특성을 갖고, 광음향파로부터 많은 정보를 취득할 수 있어서, 고화질 화상을 생성할 수 있다.
제21의 실시예
본 실시예에 의하면, 제18의 실시예 또는 제19의 실시예에 따른 초음파의 송신을 행할 수 있는 초음파 프로브는, 제20의 실시예에 따른 광음향 장치에서 사용된다.
도 22는, 본 실시예에 따른 광음향 장치의 모식도다. 도 22는, 초음파의 송수신신호(706), 송신된 초음파(707), 반사된 초음파(708), 및 초음파의 송수신에 의거한 재현 화상정보(709)를 나타낸다.
본 실시예에서는, 음향 프로브를 사용하여, 광음향 효과에 의해 발생한 광음향파의 수신과, 초음파의 송수신을 행하는 구성을 채용한다. 즉, 본 실시예에 따른 광음향 장치는, 광음향파의 수신에 더해서, 펄스 에코(초음파의 송수신)를 행하고, 화상을 형성한다. 광음향파의 수신이 제12의 실시예와 같으므로, 여기에서는 펄스 에코(초음파의 송수신)에 대해서 설명한다.
초음파(706)는, 초음파의 송신신호(706)에 의거하여 복수의 ＣＭＵＴ(802)로부터 측정 대상물(800)을 향해서 출력(송신)된다. 측정 대상물(800)의 내부에 있어서, 내재하는 물질의 고유 음향 임피던스의 차이로 인해, 초음파가 반사된다. 반사된 초음파(708)는 복수의 ＣＭＵＴ(802)로 수신되고, 수신 신호의 크기, 형상 또는 시간의 정보가 초음파 수신신호(706)로서 화상정보 생성장치(803)에 송신된다. 한편, 송신 초음파의 크기, 형상 또는 시간의 정보는 초음파 송신 정보로서, 화상정보 생성장치(803)에 기억된다. 화상정보 생성장치(803)에서는, 초음파 수신 신호(706)와 초음파 송신 정보를 기초로 측정 대상물(700)의 화상신호를 생성하고, 초음파 송수신의 재현 화상정보(709)로서 출력한다.
화상표시기(804)는, 광음향 신호에 의거한 재현 화상정보(705)와, 초음파 송수신에 의거한 재현 화상정보(709)의 2개의 정보를 기초로, 측정 대상물(800)을 화상에 표시한다.
본 실시예에 의하면, 넓은 주파수 범위의 광음향파를 수신할 수 있는 특성을 갖는 초음파 프로브를 사용하여, 다른 측정 방법의 수신 정보를 취득해서 화상을 형성하므로, 보다 정보량이 많은 화상을 취득하여 표시할 수 있다.
본 명세서에서, 제1의 전극(202)은 진동 막(201) 위에 배치되고, 제2의 전극(203)은 기판(120) 위에 배치되어 있지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 또한, 진동 막(201) 위에 제2의 전극(203)이 배치되고, 기판(120) 위에 제1의 전극(202)이 배치된 구성을 채용하여도 된다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 소형의 트랜스듀서 유닛을 제공할 수 있고, 복수의 트랜스듀서 유닛이 지지 부재 위에 서로 근접하게 배치된 광음향 프로브를 제공할 수 있으므로, 피검체의 화질을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형예, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 폭 넓게 해석해야 한다.

Claims (29)

  1. 칩;
    상기 칩 위에 설치되어, 광원으로부터의 광이 피검체에 조사될 때 발생한 음향파를 수신해서 전기신호를 출력하는 정전용량형 트랜스듀서;
    상기 정전용량형 트랜스듀서로부터 출력된 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환회로를 갖는 회로 기판; 및
    상기 정전용량형 트랜스듀서와 상기 전류/전압 변환회로를 전기적으로 접속하는 플렉시블 프린트 배선을 구비하는, 트랜스듀서 유닛으로서,
    상기 칩이 갖는 면 중, 상기 정전용량형 트랜스듀서가 설치되는 면과는 반대의 면측에, 상기 회로 기판이 설치된, 트랜스듀서 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩은 관통 배선을 가지고 있고, 상기 정전용량형 트랜스듀서가 갖는 전극에 접속된 상기 관통 배선은, 상기 칩이 갖는 면 중, 상기 정전용량형 트랜스듀서를 배치한 면과 반대의 면에 인출되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플렉시블 프린트 배선과 리지드 기판이 서로 일체로 된 리지드 플렉시블 인쇄회로기판을 더 구비하고,
    상기 칩이 갖는 면 중, 상기 정전용량형 트랜스듀서를 배치한 면과 반대의 면은, 상기 리지드 플렉시블 인쇄회로기판이 갖는 리지드 기판 위에 설치된 전극과 대향한 위치에 배치되고, 상기 전극과 상기 정전용량형 트랜스듀서가 서로 전기적으로 접속되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 칩이 갖는 면 중, 상기 정전용량형 트랜스듀서를 배치한 면과 반대의 면은, 상기 플렉시블 프린트 배선과 대향한 위치에 배치되고, 상기 정전용량형 트랜스듀서와 상기 플렉시블 프린트 배선이 서로 전기적으로 접속되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩의 면과 상기 플렉시블 프린트 배선이 이방성 도전 수지를 통해서 서로 접속되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩을 지지하는 지지부를 더 구비하고,
    상기 지지부는 상기 칩을 위치 결정하기 위해서 상기 칩의 외형에 대응한 오목부를 가지고 있는, 트랜스듀서 유닛.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩을 지지하는 지지부를 더 구비하고,
    상기 지지부는, 상기 플렉시블 프린트 배선을, 상기 지지부가 갖는 면 중, 상기 정전용량형 트랜스듀서가 설치된 면과는 반대의 면측에 인출하기 위한 관통구멍을 가지고 있는, 트랜스듀서 유닛.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정전 실드를 더 구비하는, 트랜스듀서 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정전 실드는, 상기 플렉시블 프린트 배선에 부착되어 일체로 되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블 프린트 배선과 상기 회로 기판은, 이방성 도전 수지로 서로 접속되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블 프린트 배선과 상기 회로 기판은, 땜납으로 서로 접속되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 기판 위에 검출 회로가 설치되고, 상기 검출 회로는 실드 커버에 의해 덮어지고, 상기 검출 회로와 상기 실드 커버는 땜납으로 서로 전기적으로 접속되고 고정되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 검출 회로와 상기 실드 커버 사이에는, 방열 시트가 설치되는, 트랜스듀서 유닛.
  14. 제 12 항에 있어서,
    케이싱을 더 구비하고,
    상기 실드 커버는, 상기 케이싱에 고정되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  15. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 기판과, 외부의 장치와 접속하기 위한 케이블이, 땜납을 사용해서 서로 접속되고, 상기 땜납이 밀봉 재료로 둘러싸여져 있는, 트랜스듀서 유닛.
  16. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 기판에 카드 엣지 커넥터가 접속되고, 상기 회로 기판은 상기 카드 엣지 커넥터에 접속된 케이블에 의해 외부의 장치와 접속되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  17. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    케이싱을 더 구비하고,
    상기 케이싱의 일부가, 상기 회로 기판을 끼우도록 2개의 부품으로 구성되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  18. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    원통형의 케이싱을 더 구비하는, 트랜스듀서 유닛.
  19. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전용량형 트랜스듀서 위에, 실리콘 고무층을 통하여, 절연 필름을 구비하고 있는, 트랜스듀서 유닛.
  20. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1의 분압저항과, 제2의 분압저항과, 제3의 분압저항의 3개의 저항을 더 구비하고,
    상기 3개의 저항을 사용하여, 상기 정전용량형 트랜스듀서가 갖는 전극에 인가된 DC 전압을 조정하는, 트랜스듀서 유닛.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 회로 기판 위에, 상기 제2의 분압저항을 구비하고 있는, 트랜스듀서 유닛.
  22. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전용량형 트랜스듀서가 초음파를 수신할 때의 전류를 검출하는 회로는, 연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로이며, 상기 회로 기판 위에 배치되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로에 구비된 부품의 일부가, 상기 회로 기판에 내장되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 연산 증폭기를 사용한 트랜스임피던스 회로에 구비된 연산 증폭기가, 상기 회로 기판내에 내장되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  25. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩 위에는, 광음향파의 수신과, 초음파의 송수신을 행하기 위한 구동검출회로에 접속된 정전용량형 트랜스듀서가, 배치되어 있는, 트랜스듀서 유닛.
  26. 제 25 항에 있어서,
    복수의 상기 정전용량형 트랜스듀서를 더 구비하고,
    상기 복수의 정전용량형 트랜스듀서는 적어도 1개의 정전용량형 트랜스듀서를 구비하는 복수의 영역으로 분할되고, 상기 분할된 영역에 있어서의 각각의 정전용량형 트랜스듀서는 구동검출회로를 구비하고, 초음파의 송수신시 또는 광음향파의 수신시에는, 1개의 정전용량형 트랜스듀서로서 기능하는, 트랜스듀서 유닛.
  27. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 복수의 상기 트랜스듀서 유닛; 및
    반구형의 표면을 가지며 복수의 관통구멍을 갖는 지지 부재를 구비하고,
    상기 복수의 트랜스듀서 유닛이, 상기 복수의 관통구멍에, 상기 반구의 중앙을 향하도록 고정되어 있는, 음향 프로브.
  28. 청구항 27에 따른 음향 프로브를 사용하여서, 광음향 효과에 의해 발생한 광음향파를 수신하도록 구성된, 광음향 장치.
  29. 청구항 27에 따른 음향 프로브를 사용하여서, 광음향 효과에 의해 발생한 광음향파의 수신과, 초음파의 송수신을 행하도록 구성된, 광음향 장치.
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