超音波トランスデューサ、超音波プローブおよび超音波トランスデューサの製造方法
【課題】非導電性の音響整合層の製造工程の煩雑さを回避しつつ、導通路を確保することが可能な超音波トランスデューサや超音波プローブの提供を目的とする。
【解決手段】２次元配置された複数の圧電体を備えている。圧電体それぞれには電極が設けられている。さらに電極側の第１の面と、第１の面の反対側である第２の面とを有する非導電性音響整合層を備え、また、非導電性音響整合層の第２の面側に配置された導電性音響整合層を備えている。また、導電性音響整合層に対して非導電性音響整合層と反対側に配置された基板を備えている。非導電性音響整合層の第１の面と第２の面との間には、非導電性音響整合層を貫通し、第１の面側の圧電体の中途または該第２の面側の導電性音響整合層の中途まで至る複数の溝が形成されている。また、電極と基板とは、溝を介して導通されている。
【解決手段】２次元配置された複数の圧電体を備えている。圧電体それぞれには電極が設けられている。さらに電極側の第１の面と、第１の面の反対側である第２の面とを有する非導電性音響整合層を備え、また、非導電性音響整合層の第２の面側に配置された導電性音響整合層を備えている。また、導電性音響整合層に対して非導電性音響整合層と反対側に配置された基板を備えている。非導電性音響整合層の第１の面と第２の面との間には、非導電性音響整合層を貫通し、第１の面側の圧電体の中途または該第２の面側の導電性音響整合層の中途まで至る複数の溝が形成されている。また、電極と基板とは、溝を介して導通されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、超音波トランスデューサ、超音波プローブ、および超音波トランスデューサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブは、複数の圧電体と、圧電体を挟んだ両面にある電極とを有している。圧電体における電極の引き出し方法は様々である。例えば、圧電体における超音波放射方向側の前面に配置された電極を、基板、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）と導通させる方法がある。ＦＰＣにより引き出された信号は、送受信回路に送信される。
【０００３】
一般的にＦＰＣのベース材料として用いられるポリイミドの音響インピーダンスは、３Ｍｒａｙｌ程度である。また、圧電体の音響インピーダンスは、３０Ｍｒａｙｌ以上である。このように大きな差があるため、ＦＰＣを圧電体に直接接合させると音響的ミスマッチが発生する。音響的ミスマッチがあると、超音波ビームが音響インピーダンスの大きく異なる境界で反射してしまう。したがって、ＦＰＣと圧電体との間に超音波を効率よく伝搬させる中間層として音響整合層が必要となる。
【０００４】
また前述の音響的ミスマッチを軽減、解消するために、複数層の音響整合層を構成することがある。この構成では、ＦＰＣの音響インピーダンス（例えば３Ｍｒａｙｌ）から圧電体の音響インピーダンス（例えば３０Ｍｒａｙｌ）の間の、異なる音響インピーダンスを有する複数の音響整合層が段階的に積層される。
【０００５】
この構成において、例えば音響整合層の第１層目に好適な音響インピーダンスを９〜１５Ｍｒａｙｌ程度するならば、このような音響インピーダンスを有する材料としてマシナブルセラミックスがある。マシナブルセラミックスは雲母を主成分としている。このマシナブルセラミックスは非導電性を有する。
【０００６】
ここで、圧電体の電極からＦＰＣまで導通路を形成しなければならない。よって第１層目に非導電性の音響整合層を配置する場合、この非導電性の音響整合層に導通路を設けなければならない。
【０００７】
例えば２次元アレイの超音波トランスデューサにおいては、膨大な数の素子それぞれからＦＰＣまで電極を引き出さなければない。そこで、従来、非導電性の音響整合層に対し、積層方向に、圧電体の数・配列に対応して導電性を有する貫通孔を設けた構成の超音波トランスデューサがあった。この超音波トランスデューサでは、音響整合層に貫通孔を圧電体の数だけ設け、その貫通孔の全面に例えばメッキ処理を施し、導通路を確保していた。
【０００８】
また従来、両面に導電性膜が設けられた非導電性材料の板を形成し、その板の導電性膜の面同士を重ね合わせて非導電性音響整合層を形成する超音波トランスデューサの製造方法があった。一例として、圧電体のピッチと同様の幅を有する非導電性材料の板を形成し、その両面に導電性膜を設ける。この板を圧電体の行数または列数に対応した数だけ重ね合わせていくつかのブロックを形成し、ブロック同士をさらに重ね合わせて音響整合層を形成する。このような工程によって形成された音響整合層では、板と板の重ね合わせ面が電極とＦＰＣとの導通路として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１３０６１１号公報
【特許文献２】特開２００９−１７７３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これらの製造方法によれば、製造工程が煩雑となってしまう。また位置合わせが困難で製造コストが高くなってしまう。例えば圧電体の数、配列に対応して貫通孔を形成する工程は、コストを増加させるおそれがあり、また貫通孔の位置精度を確保する作業は煩雑である。また、非導電性材料の板に導電性膜を形成してから重ね合わせる音響整合層の製造工程は複雑であり、また製造コストの増加を招くおそれがある。
【００１１】
この実施形態は、非導電性の音響整合層の製造工程の煩雑さを回避しつつ、基板と圧電体の電極との間の導通路を確保することが可能な超音波トランスデューサ、その製造方法や超音波プローブの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この実施形態にかかる超音波トランスデューサは、２次元配置された複数の圧電体を備えている。圧電体それぞれには電極が設けられている。さらに電極側の第１の面と、第１の面の反対側である第２の面とを有する非導電性音響整合層を備えている。また、非導電性音響整合層における第２の面側に配置された基板を備えている。非導電性音響整合層の第１の面と第２の面との間には、非導電性音響整合層を貫通し、圧電体、導電性音響整合層または基板の中途まで至る複数の溝が設けられている。また、電極と基板とは、溝を介して導通されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの概要を示す概略斜視図である。
【図２】第１実施形態にかかる音響整合層および圧電体の積層体を示した概略斜視図である。
【図３】（Ａ）は、第１実施形態にかかる非導電性音響整合層および導電性音響整合層の積層体の溝を示した概略斜視図である。（Ｂ）は、図３（Ａ）の溝に樹脂を充填した状態を示す概略斜視図である。
【図４】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程の一部を示した概略斜視図である。
【図５】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図４の次の工程を示す概略斜視図である。
【図６】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図５の次の工程を示す概略斜視図である。
【図７】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図６の次の工程を示す概略斜視図である。
【図８】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図７の次の工程を示す概略斜視図である。
【図９】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの概要を示す概略斜視図である。
【図１０】第２実施形態にかかる音響整合層および圧電体の積層体を示した概略斜視図である。
【図１１】（Ａ）は、第２実施形態にかかる非導電性音響整合層および圧電体の積層体の溝を示した概略斜視図である。（Ｂ）は、図１１（Ａ）の溝に樹脂を充填した状態を示す概略斜視図である。
【図１２】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程の一部を示した概略斜視図である。
【図１３】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図１２の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１４】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図１３の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１５】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図１４の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１６】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図１５の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１７】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの概要を示す概略斜視図である。
【図１８】第３実施形態にかかる音響整合層および圧電体の積層体を示した概略斜視図である。
【図１９】（Ａ）は、第３実施形態にかかる非導電性音響整合層および圧電体の積層体の溝を示した概略斜視図である。（Ｂ）は、図１９（Ａ）の溝に樹脂を充填した状態を示す概略斜視図である。
【図２０】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程の一部を示した概略斜視図である。
【図２１】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図２０の次の工程を示す概略斜視図である。
【図２２】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図２１の次の工程を示す概略斜視図である。
【図２３】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図２２の次の工程を示す概略斜視図である。
【図２４】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図２３の次の工程を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、第１〜第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ、その製造方法および超音波プローブにつき、図１〜図２４を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
（超音波トランスデューサの概略構成）
図１〜図８を参照して第１実施形態における超音波トランスデューサ１００の概要について説明する。図１は、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の概要を示す概略斜視図である。以下、本実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の概略構成について説明する。なお、図１において示される超音波トランスデューサ１００の圧電体１１４の配列数は概念上示されるものである。また図示された配列全体がなす形状、例えば２次元配列における行数や列数についても一例に過ぎず、その他の構成を適用することも可能である。
【００１６】
また、以下の説明においてバッキング材１１８から導電性音響整合層１１１へ向かう方向を「前方」（図１におけるｚ方向）と記載し、前方と反対側の方向を「後方」と記載する。また超音波トランスデューサにおける各構成部分における前方側の面を「前面」と記載し、後方側の面を「背面」と記載する。
【００１７】
図１に示すように、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においては、圧電体１１４がｘｙ面上において２次元的に配列されている。また各圧電体１１４の前面それぞれに対応して非導電性音響整合層１１０が設けられている。さらに非導電性音響整合層１１０における前面側に導電性音響整合層１１１が設けられる。また、圧電体１１４における背面側にはバッキング材（負荷材相）１１８が設けられ、かつバッキング材１１８と圧電体１１４との間には、背面基板１２０が設けられている。なお、超音波トランスデューサ１００において、背面基板１２０は少なくとも送受信回路などの後段回路側までは引き出されるものであるが、図１では背面基板１２０のその部分の図示を省略している。
【００１８】
また、図１に示すように導電性音響整合層１１１の前面側には前面基板１２２が設けられている。前面基板１２２のさらに前面側には音響レンズ１０２が設けられている。なお背面基板１２０と同様に、図１の前面基板１２２も後段回路へ延びる部分の図示が省略されている。また、圧電体１１４における前面側には前面電極１１２が設けられ、前面電極１１２は非導電性音響整合層１１０の背面に隣接する。さらに圧電体１１４の背面側には背面電極１１６が設けられる。以下、超音波トランスデューサ１００を構成する各部についてそれぞれ説明する。
【００１９】
〈圧電体〉
圧電体１１４は、背面電極１１６および前面電極１１２に印加された電圧を超音波パルスに変換する。この超音波パルスは超音波診断装置による検査対象としての被検体へ送波される。また、圧電体１１４は、被検体からの反射波を受け、電圧に変換する。圧電体１１４の材料としては、一般にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛／Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３ ）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）単結晶、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）単結晶等を用いることが可能である。圧電体１１４の音響インピーダンスは、例えば３０Ｍｒａｙｌ程度とされる。なお、図１における圧電体１１４は単一層によって構成されているが、複数層の圧電体１１４として構成することも可能である。
【００２０】
〈バッキング材〉
バッキング材１１８は、超音波パルスの送波の際に超音波の照射方向と反対側（後方）に放射される超音波パルスを吸収し、各圧電体１１４の余分な振動を抑える。バッキング材１１８により、振動時における各圧電体１１４背面からの反射を抑制し、超音波パルスの送受信に悪影響を及ぼすことを回避することが可能である。なお、バッキング材１１８としては、音響減衰、音響インピーダンス等の観点から、ＰＺＴ粉末やタングステン粉末等を含むエポキシ樹脂、ポリ塩化ビニールやフェライト粉末を充填したゴムあるいは多孔質のセラミックにエポキシ等の樹脂を含漬したもの等、任意の材料を用いることができる。
【００２１】
〈前面基板、背面基板〉
前面基板１２２および背面基板１２０は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ／Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）であり、それぞれ送受信回路等の後段回路まで至る長さを有している。また前面基板１２２および背面基板１２０それぞれの前面側および背面側の一方または双方には、後段回路と接続される配線パターン等の接続リード（不図示）が設けられている。前面基板１２２および背面基板１２０は、例えばベース材料としてポリイミドが用いられる。ポリイミドの音響インピーダンスは３Ｍｒａｙｌ程度である。
【００２２】
〈音響整合層〉
次に図２および図３を参照して本実施形態の非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１について説明する。図２は、第１実施形態にかかる音響整合層（１１１、１１０）および圧電体１１４の積層体を示した概略斜視図である。図３（Ａ）は、第１実施形態にかかる非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１の積層体の溝１１０ａを示した概略斜視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の溝１１０ａに樹脂１１０ｃを充填した状態を示す概略斜視図である。
【００２３】
非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１は、圧電体１１４と被検体の間で音響インピーダンスを整合させるものである。そのために非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１は、圧電体１１４と前面基板１２２の間に配置され（図１参照）、かつ非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１には、それぞれ互いに音響インピーダンスの異なる材料が用いられる。圧電体１１４と、音響レンズ１０２との間で段階的に音響インピーダンスを変化させることにより音響的な整合をとるためである。また非導電性音響整合層１１０には、切削加工が可能な材料が用いられる。
【００２４】
切削加工可能かつ圧電体１１４に隣接させるのに好適な音響インピーダンスを有する非導電性音響整合層１１０としては、例えば、マシナブルガラス、マシナブルセラミックス、エポキシと酸化金属粉末の混合体、エポキシと金属粉末の混合体などがある。このような非導電性音響整合層１１０の音響インピーダンスは、９〜１５Ｍｒａｙｌ程度である。また非導電性音響整合層１１０と前面基板１２２との間に配置させるのに好適な音響インピーダンスを有する導電性音響整合層１１１の材料の一例として、例えば、カーボン（等方性黒鉛やグラファイト）がある。このような導電性音響整合層１１１の音響インピーダンスは、４〜７Ｍｒａｙｌ程度である。また導電性音響整合層１１１の厚さ（前後方向の長さ）は、例えば１５０μｍ〜２００μｍである。
【００２５】
図２に示すように第１実施形態の非導電性音響整合層１１０には、前面電極１１２との境界面（非導電性音響整合層１１０背面）から、導電性音響整合層１１１との境界面（非導電性音響整合層１１０前面）に到達する溝１１０ａが設けられている。すなわち溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０を貫通して設けられている。さらに、この溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０の前面にとどまらず、導電性音響整合層１１１の中途まで貫かれている。つまり、図３（Ａ）に示すように溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０の背面から、導電性音響整合層１１１の前面を介し、導電性音響整合層１１１の中途部分まで至るように設けられている。ここで「導電性音響整合層１１１の中途部分まで」とは、例えば、厚さ１５０μｍ〜２２０μｍである導電性音響整合層１１１の背面から前方（図１のｚ方向）へ向って約１０μｍまでを示すものである。
【００２６】
また、第１実施形態の溝１１０ａは、素子配列方向（行方向または列方向／図１のｘまたはｙ方向）の一側面から反対側の他側面に到達するように設けられている。すなわち溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１を素子配列方向に貫通して設けられている。このような溝１１０ａの構成によれば、各素子（非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１の積層体）に対して溝１１０ａを設けるにあたり、素子配列における１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回の工程で溝１１０ａそれぞれを設けることができる（図６〜図８参照）。なお、素子配列方向とは、超音波トランスデューサ１００の前後方向と直交する方向である。また、１行分または１列分に属する素子（積層体）それぞれに対し、１回で溝を設けることができれば、素子配列方向の両端に位置する素子については、必ずしも素子配列方向に貫通していなくてもよい。
【００２７】
また、図３（Ａ）に示す非導電性音響整合層１１０と導電性音響整合層１１１における溝１１０ａの内面には、その全面にわたってメッキやスパッタなどにより導電性膜１１０ｂが設けられている。溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０の背面から、導電性音響整合層１１１の背面を経て、導電性音響整合層１１１の中途まで設けられているので、導電性膜１１０ｂは、非導電性音響整合層１１０の背面と、導電性音響整合層１１１の背面との間の電気的な導通路となる。すなわち、導電性膜１１０ｂは、溝１１０ａの全面にわたって設けられているので、溝１１０ａの一端から他端までが電気的に接続されることになる。結果として、非導電性音響整合層１１０に隣接した前面電極１１２は、導電性膜１１０ｂおよび導電性音響整合層１１１を介して前面基板１２２の配線パターンと導通されることになる。
【００２８】
また、図３（Ｂ）に示すように非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１における溝１１０ａの導電性膜１１０ｂのさらに内側には、樹脂１１０ｃが充填される。この樹脂１１０ｃにはエポキシ接着剤などを用いることが可能である。この樹脂１１０ｃにより溝１１０ａを埋めることで、非導電性音響整合層１１０に溝１１０ａを形成したことによる影響を抑制することが可能となる。ただし、必ずしもこの樹脂１１０ｃを溝１１０ａに充填する必要はない。つまり、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサ１００の振動モードとの関係によっては、音響整合層に溝１１０ａを設けたことに起因する音響的影響を回避する必要があるが、それ以外の場合には樹脂１１０ｃを設けなくても良い。
【００２９】
なお、不要な振動を抑制するためのサブダイスとして溝１１０ａを使用する場合は、サブダイスに対応する溝１１０ａは空隙のままにしてもよく、若しくは所望の媒質を充填するようにしてもよい。また、導電性膜１１０ｂが溝１１０ａの内側全面にわたって設けられている例を説明したが、必ずしもこれに限られない。すなわち非導電性音響整合層１１０を通して前面電極１１２と導電性音響整合層１１１が導通されていればよいので、例えば溝１１０ａの内面のうち、非導電性音響整合層１１０の背面側端部から、導電性音響整合層１１１に至る部分までを通るように、導電性膜１１０ｂを部分的に形成してもよい。また、導電性膜１１０ｂに限らず、接続リードを設けることが可能であればそのような構成を採用することも可能である。
【００３０】
また、図１〜図３（Ｂ）に示す非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１の各積層体においては溝１１０ａがそれぞれ１つ設けられているが、複数の溝１１０ａを設けることが可能であればそのような構成を採用することも可能である。また、図１〜図３（Ｂ）に示される溝１１０ａは、超音波トランスデューサ１００における超音波の放射方向（素子の前後方向）に対して平行に設けられているが、必ずしもこのような構成に限らず、例えば、素子の前後方向に対し、傾斜するように設けることも可能である。
【００３１】
また図１の超音波トランスデューサ１００においては、後方から前方へ、圧電体１１４、非導電性音響整合層１１０、導電性音響整合層１１１、前面基板１２２、音響レンズ１０２の順に配置されているが、このような構成に限らず音響整合層を３層以上とすることも可能である。例えば、後方から前方へ非導電性音響整合層１１０、導電性音響整合層１１１、前面基板１２２を順に配置し、さらに音響レンズ１０２との間の音響整合の観点から、前面基板１２２の前方に音響整合層を配置することも可能である。
【００３２】
溝１１０ａの溝幅は、素子幅の約３０％程度、例えば１０μｍ程度とするのが好適である。すなわち、溝１１０ａの溝幅をこのように設定することで、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサ１００の振動モード、導電性膜１１０ｂの形成作業において有効である。ここで「素子」とは、圧電体１１４、非導電性音響整合層１１０、導電性音響整合層１１１の積層体（図２を参照）である。また「素子幅」とは、超音波トランスデューサ１００の溝１１０ａの配列方向（例えば図１のｘ方向またはｙ方向）における、素子の長さである。また、図示されている素子は、断面略正方形のものであるが、これに限られず、例えば断面略長方形のものであってもよい。
【００３３】
〈音響レンズ〉
音響レンズ１０２（図１参照）は、送受信される超音波を収束してビーム状に整形するものである。音響レンズ１０２の素材としては、音響インピーダンスが生体に近いシリコーンなどが使用される。
【００３４】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図４〜図８を参照し、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の製造方法、特に非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１に溝１１０ａを設ける工程を主として説明する。図４〜図８は、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の製造工程を示した概略斜視図である。
【００３５】
《ブロック接続／図４・図５》
図１〜図３に例示されるように本実施形態の超音波トランスデューサ１００における音響整合層は、非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１を積層して構成されている。この音響整合層を形成するにあたり、図４に示すように、非導電性音響整合層１１０に必要な材料で構成された非導電性材料ブロック１１０１を用いる。同様に導電性音響整合層１１１に必要な材料で構成された導電性材料ブロック１１１１を用いる。
【００３６】
これら非導電性材料ブロック１１０１および導電性材料ブロック１１１１の最も広い面同士を重ね合わせ、接続する。図５に示すように、これらを接続することによって音響整合層ブロックが形成される。なお後の工程で、非導電性材料ブロック１１０１および導電性材料ブロック１１１１には、共に行列方向に分割溝が形成され、それにより図１に示すように所望の素子数と同数の積層体が形成される。
【００３７】
《溝形成／図６》
非導電性材料ブロック１１０１と導電性材料ブロック１１１１を接続したら、この音響整合層ブロックに対し、（２次元配列分割後（図８）における）行方向または列方向（図１におけるｘ方向またはｙ方向）に所定のピッチで溝１１０ａを設ける。すなわち図６に示すように、非導電性材料ブロック１１０１における接続面と反対側の面から、非導電性材料ブロック１１０１を貫通し、導電性材料ブロック１１１１の中途まで至る溝１１０ａを設ける。なお、「接続面」とは導電性材料ブロック１１１１との接続面を示す。
【００３８】
また溝１１０ａは、超音波トランスデューサ１００の素子ピッチに対応したピッチで複数設けられる。言い換えると、素子配列の行方向に並べて溝１１０ａを設ける場合は、少なくとも行数分だけ溝１１０ａを設けることになる。また素子配列の列方向に並べて溝１１０ａを設ける場合は、少なくとも列数分だけ溝１１０ａを設けることになる。なお、図６における音響整合層ブロックの溝１１０ａの数は、概念上示されるものである。また溝１１０ａを、必ずしも図６に示されるように素子配列と平行に設けなくてもよく、素子配列に対して傾斜させて設けることも可能である。また、図６に示される溝１１０ａは、超音波トランスデューサ１００における超音波の放射方向（素子の前後方向）に対して平行に設けられているが、必ずしもこのような構成に限らず、例えば、素子の前後方向に対し、傾斜するように設けることも可能である。
【００３９】
溝１１０ａの形成における、導電性材料ブロック１１１１の切り込み深さの量の一例としては、厚さ１５０μｍ〜２００μｍの導電性材料ブロック１１１１に対して１０μｍ程度である。また、切り込み幅（溝１１０ａの幅）を、素子幅の約３０％以下とし、かつ、１０μｍ以上とすると、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサ１００の振動モード、導電性膜１１０ｂの形成作業などにおいて有効である。このような条件における、素子幅に対しての切り込み幅の一例としては、素子幅３５０μｍに対して、５０μｍ幅とすることが考えられる。また切り込み幅のピッチは０．４ｍｍ程度とすることが可能である。なお、超音波トランスデューサ１００の完成品の状態における導電性音響整合層１１１の厚さを薄くしたい場合には、次のような工程による。
【００４０】
まず、あらかじめ仕様値（完成品の導電性音響整合層１１１の厚さ）より厚い導電性材料ブロック１１１１によって音響整合層ブロックを形成する。
【００４１】
次に、上述のように非導電性材料ブロック１１０１を貫通し、導電性材料ブロック１１１１の中途に至る溝１１０ａを設ける。
【００４２】
次に、音響整合層ブロックにおける導電性材料ブロック１１１１の接続面と反対側の面を切削または研磨し、所望の厚さとする。なお、導電性材料ブロック１１１１の切込み量は、これら切削または研磨によって削られる厚さに応じて設定されるものである。
【００４３】
《導電性膜形成》
非導電性材料ブロック１１０１および導電性材料ブロック１１１１の積層体としての音響整合層ブロックに溝１１０ａを設けたら、溝１１０ａに導電性膜１１０ｂを設ける。導電性膜１１０ｂは例えばメッキやスパッタなどにより、溝１１０ａの内面の全面にわたって設ける。これにより、溝１１０ａの一端から他端までが電気的に導通される。さらに、非導電性音響整合層１１０に隣接した前面電極１１２は、導電性膜１１０ｂおよび導電性音響整合層１１１を介して前面基板１２２の配線パターンと導通される。
【００４４】
なお、導電性膜１１０ｂは必ずしも溝１１０ａの内側全面に設けなくても良い。例えば溝１１０ａの内面のうち、一部側面であって、溝１１０ａの一端（背面側端部）から、他端（導電性音響整合層１１１側端部）に至る部分までを通るように、導電性膜１１０ｂを設けてもよい。また、前面電極１１２から導電性音響整合層１１１まで、溝１１０ａを通した接続リードを設けることが可能であれば、導電性膜１１０ｂの代わりに接続リードを設けてもよい。
【００４５】
《樹脂充填》
音響整合層ブロックの溝１１０ａに導電性膜１１０ｂを形成したら、溝１１０ａにおける導電性膜１１０ｂのさらに内側に、樹脂１１０ｃを充填する。樹脂１１０ｃにはエポキシ接着剤などを用いることが可能である。ただし、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサ１００の振動モードによっては、溝１１０ａによる音響的な影響が少ない場合があり、その場合は樹脂１１０ｃを設けなくてもよい。また、溝１１０ａを不要振動抑制のためのサブダイスとして使用する場合は、サブダイスに対応する溝１１０ａは空隙のままにしてもよく、若しくは所望の媒質を充填するようにしてもよい。
【００４６】
《圧電体接続／図７》
非導電性材料ブロック１１０１および導電性材料ブロック１１１１の積層体としての音響整合層ブロックに溝１１０ａを設け、導電性膜１１０ｂ、樹脂１１０ｃを設けたら、その音響整合層ブロックと圧電体材料ブロック１１４１とを接続する。つまり、図７に示すように非導電性材料ブロック１１０１における導電性材料ブロック１１１１との接続面と反対側の面に対し、圧電体材料ブロック１１４１を接続する。なお、圧電体材料ブロック１１４１の前面にはあらかじめ前面電極１１２となる層が設けられているものとする。同じく圧電体材料ブロック１１４１の背面にはあらかじめ背面電極１１６となる層が形成されているものとする。また圧電体材料ブロック１１４１には、後の工程で行列方向に分割溝が形成され、超音波トランスデューサ１００として所望の圧電体１１４の素子数となるように分割される（図１参照）。
【００４７】
《分割溝形成／図８》
溝１１０ａが設けられた音響整合層ブロックと圧電体材料ブロック１１４１とを接続したら、その積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。つまり、図８に示すように音響整合層ブロックおよび圧電体材料ブロック１１４１の積層方向に沿って行方向に所定のピッチで分割溝を形成し、複数行のブロックに分割する。さらに音響整合層ブロックおよび圧電体材料ブロック１１４１の積層方向に沿って列方向に所定のピッチで分割溝を設ける。その結果、図８のような圧電体１１４、非導電性音響整合層１１０、導電性音響整合層１１１の積層体を２次元配列してなる素子群が形成される。なお、図８は、図４〜図７と天地逆に示されている。
【００４８】
《基板接続》
図８に示すように２次元アレイの素子群を形成したら、導電性音響整合層１１１それぞれの前面に前面基板１２２を接続し、同様に圧電体１１４における背面電極１１６の背面に背面基板１２０を接続する。これによって、前面基板１２２の配線パターンと各導電性音響整合層１１１とが電気的に接続される。また背面基板１２０の配線パターンと背面電極１１６とが電気的に接続される。
【００４９】
《バッキング材接続》
２次元アレイの素子群の前面および背面に基板を接続したら、背面基板１２０の背面にバッキング材１１８を接続する。なお、圧電体１１４、背面基板１２０およびバッキング材１１８の間の構成としては、図１に示されるものに限られず、必要に応じて信号処理を行う電子回路や背面整合層などの構造物を介在させることが可能である。
【００５０】
《音響レンズ接続》
２次元アレイの素子群の前面および背面に基板を接続したら、バッキング材１１８の接続と同時または前後して、前面基板１２２の前面に音響レンズ１０２を接続する。なお、上述のように音響整合層を３層以上で構成する場合は、音響レンズ１０２の前面に音響整合層を配置しても良い。また、前面基板１２２と音響レンズ１０２を隣接させず、前面基板１２２の前面に音響整合層を配置し、その音響整合層の更に前面に音響レンズ１０２を配置することも可能である。
【００５１】
（超音波トランスデューサと外部装置との接続）
次に、第１実施形態の超音波トランスデューサ１００を有する超音波プローブと、超音波診断装置本体との接続構成の一例について説明する。なお、以下の説明においては図示を省略する。超音波プローブは、内部に超音波トランスデューサ１００が設けられ、超音波診断装置本体と超音波プローブとを電気的に接続するためのインターフェース（ケーブル等）を有している。また超音波トランスデューサ１００は、前面基板１２２の配線パターンおよび背面基板１２０の配線パターンと、超音波プローブのインターフェースとを通じて、超音波診断装置本体と電気的に接続されており、超音波の送受信にかかる信号を相互に伝達している。
【００５２】
なお超音波プローブ内には、送受信回路等の電子回路が設けられた回路基板や、インターフェースと当該電子回路とを接続する接続用基板が設けられていてもよい。この場合は、超音波プローブと本体を接続するインターフェース、接続用基板の配線パターン、電子回路、前面基板１２２や、背面基板１２０の配線パターンを介して、前面電極１１２や背面電極１１６と超音波診断装置本体の制御部との間で信号が送受信される。
【００５３】
例えば超音波診断装置本体は、その制御部からインターフェースを通じて超音波トランスデューサ１００の駆動制御にかかる電気信号を超音波プローブに送る。この電気信号は、接続用基板を介して回路基板の電子回路に送信される。電子回路は、超音波診断装置本体制御部からの信号に基づき、前面基板１２２や背面基板１２０を通じて圧電体１１４に電圧を印加する。このとき、前面基板１２２の配線パターン、導電性音響整合層１１１および非導電性音響整合層１１０の溝１１０ａを通じて、前面電極１１２に電圧が印加される。このようにして圧電体１１４に電圧が印加され、超音波パルスが被検体に送信される。
【００５４】
また、例えば超音波トランスデューサ１００は、被検体からの反射波を受信すると、背面基板１２０等を介して、圧電体１１４が変換した電気信号を電子回路に送信する。電子回路はこの電気信号に所定の処理（遅延加算、増幅等）を行い、さらに接続用基板、インターフェースを介して超音波診断装置本体の制御部へ電気信号を送信する。この電気信号を基に超音波診断装置は超音波画像を生成する。また、前面電極１１２と電子回路との間では、前面基板１２２の配線パターン、導電性音響整合層１１１および非導電性音響整合層１１０の溝１１０ａを通じて、電気信号が伝達される。
【００５５】
（作用・効果）
以上説明した第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００および超音波プローブの作用および効果について説明する。
【００５６】
上記説明したように第１実施形態の超音波トランスデューサ１００では、圧電体１１４の前方に配置された非導電性音響整合層１１０それぞれに、前面電極１１２との境界面から、少なくとも導電性音響整合層１１１との境界面まで至る貫通された溝１１０ａが設けられている。さらにこの溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０前面にとどまらず、導電性音響整合層１１１の中途まで連続している。すなわち、図３（Ａ）に示すように溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０の背面から、導電性音響整合層１１１の前面を介し、導電性音響整合層１１１の中途まで至るように設けられている。また、溝１１０ａの内面における、少なくとも非導電性音響整合層１１０背面側の端部（溝１１０ａ後方端部）から、導電性音響整合層１１１に至る部分までを通るように導電性膜１１０ｂが設けられている。
【００５７】
このような非導電性音響整合層１１０有する超音波トランスデューサ１００の製造工程では、次のような工程のみで、前面電極１１２から前面基板１２２までの導通路を設けることが可能である。すなわち、非導電性材料ブロック１１０１と導電性材料ブロック１１１１とを積層させ、次に２次元配列分割後における素子の行方向または列方向において、行数または列数分の溝１１０ａを形成し、次に圧電体材料ブロック１１４１を接続し、次に、これらの積層体に対し行列方向に分割溝を設けることによって、圧電体１１４、非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１の積層体を備えて構成される素子の２次元配列を形成する。
【００５８】
このような製造工程によって製造される超音波トランスデューサ１００によれば、非導電性音響整合層１１０の導通路の形成、ひいては超音波トランスデューサ１００の製造工程の煩雑さを回避することができること、前面電極１１２から前面基板１２２までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。すなわち、導電性音響整合層１１１の中途まで至る溝１１０ａ、導電性膜１１０ｂを有する構成であれば、その製造工程において、前面電極１１２から導電性音響整合層１１１までの導通路を確実に形成することができるだけでなく、その導通路を形成する工程は、音響整合層ブロックに溝１１０ａを設けてから圧電体材料ブロック１１４１を積層するだけなので、簡便である。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００および超音波トランスデューサ２００が設けられた超音波プローブについて図９〜図１６を参照して説明する。図９は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００の概要を示す概略斜視図である。なお、第２実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主として説明し、その他重複する部分については説明を割愛する場合がある。また、図９において示される超音波トランスデューサ２００の素子数は概念上示されるものである。また行数や列数についても一例に過ぎず、その他の構成を適用することも可能である。
【００６０】
（超音波トランスデューサの概略構成）
図９に示すように、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００においても、圧電体２１４がｘｙ面上において２次元的に配列されている。この圧電体２１４の前面側に前面電極２１２が設けられ、背面側に背面電極２１６が設けられる。また各圧電体２１４の前面それぞれに対応して非導電性音響整合層２１０が設けられている。さらに非導電性音響整合層２１０における前面側に導電性音響整合層２１１が設けられる。また、圧電体２１４における背面側にはバッキング材２１８が設けられ、かつバッキング材２１８と圧電体２１４との間には、背面基板２２０が設けられている。また、図９に示すように導電性音響整合層２１１の前面側には前面基板２２２が設けられている。また前面基板２２２のさらに前面側には音響レンズ２０２が設けられている。なお、図１と同様に、図９においても、前面基板２２２および背面基板２２０は部分的に図示が省略されている。
【００６１】
（非導電性音響整合層と圧電体の構成）
次に、図１０、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）を参照して、第２実施形態の超音波トランスデューサ２００における非導電性音響整合層２１０、圧電体２１４について説明する。図１０は、第２実施形態にかかる音響整合層（２１１、２１０）および圧電体２１４の積層体を示した概略斜視図である。図１１（Ａ）は、第２実施形態にかかる非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４からなる積層体の溝２１０ａを示した概略斜視図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の溝２１０ａに樹脂２１０ｃを充填した状態を示す概略斜視図である。
【００６２】
第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００における、前面電極２１２と導電性音響整合層２１１との間の導通路（溝２１０ａ）は、図１０に示すように、非導電性音響整合層２１０前面から圧電体２１４の中途まで設けられている。すなわち、図１１（Ａ）に示すように溝２１０ａは、非導電性音響整合層２１０における導電性音響整合層２１１との境界面（非導電性音響整合層２１０前面）から非導電性音響整合層２１０を貫通し、前面電極２１２との境界面（非導電性音響整合層２１０背面）を経て、圧電体２１４の前面を貫いて圧電体２１４の中途に到るように設けられている。ここで「圧電体２１４の中途まで」とは、例えば、厚さ４００μｍ〜５５０μｍである圧電体２１４の前面位置から後方（図９のｚ方向と反対方向）約１０μｍに至る位置（溝２１０ａの底部）を示すものである。
【００６３】
また、第２実施形態の溝２１０ａは、素子配列方向（行方向または列方向／図９のｘまたはｙ方向）の一側面から反対側の他側面に到達するように設けられている。すなわち溝２１０ａは非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４を素子配列方向に貫通して設けられている。このような溝２１０ａの構成によれば、各素子（非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４の積層体）に対する溝２１０ａの形成において、素子配列における１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回で溝を設けることができる（図１４〜図１６参照）。なお、素子配列方向とは、超音波トランスデューサ２００の前後方向と直交する方向である。また、１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回で溝を設けることができれば、素子配列方向の両端に位置する素子（積層体）については、必ずしも素子配列方向に貫通していなくてもよい。
【００６４】
また、図１１（Ａ）に示す非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４の積層体における溝２１０ａの内面には、その全面にわたってメッキやスパッタなどにより導電性膜２１０ｂが設けられている。溝２１０ａが非導電性音響整合層２１０の前面から、前面電極２１２、圧電体２１４の前面を介し、圧電体２１４の中途まで設けられており、かつ導電性膜２１０ｂが、非導電性音響整合層２１０の前面から導電性音響整合層２１１に到るまで連続している。すなわち、導電性膜２１０ｂは溝２１０ａの全面にわたっているので、溝２１０ａの一端から他端までが電気的に導通されることになる。結果として、前面電極２１２が導電性膜２１０ｂの後方側と接しており、かつ非導電性音響整合層２１０の前面に隣接した導電性音響整合層２１１と導通される。さらに、前面電極２１２は導電性音響整合層２１１を介して前面基板２２２の接続リードと導通されることになる。
【００６５】
また、図１１（Ｂ）に示すように第２実施形態においても、非導電性音響整合層２１０と導電性音響整合層２１１における溝２１０ａの導電性膜２１０ｂのさらに内側には、樹脂２１０ｃが充填される。この樹脂２１０ｃの充填により非導電性音響整合層２１０に溝２１０ａを設けたことによる影響を抑制することが可能となる。ただし、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサ２００の振動モードによっては、音響整合層の溝２１０ａによる音響的影響が少ない場合があり、その場合には樹脂２１０ｃを設けなくても良い。
【００６６】
なお、溝２１０ａをサブダイスとして使用する場合は、その溝２１０ａは空隙のままにしてもよく、若しくは所望の媒質を充填するようにしてもよい。また、前面電極２１２と導電性音響整合層２１１が導通されていればよいので、例えば溝２１０ａの内面のうち、非導電性音響整合層２１０の前面側端部から、圧電体２１４に至る部分までを通るように導電性膜２１０ｂが部分的に設けられていればよい。また、接続リードを設けることが可能であればそのような構成を採用することも可能である。
【００６７】
また、図９〜図１１（Ｂ）に例示される構成に限らず複数の溝２１０ａを設けることも可能である。また、音響整合層を３層以上とすることも可能であり、例えば、前面基板２２２の前方に音響整合層を配置することも可能である。なお、溝２１０ａの好適な幅（配列方向の長さ／図９のｘ方向またはｙ方向の長さ）については、第１実施形態と同様である。
【００６８】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図１２〜図１６を参照し、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の製造方法、特に非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４の溝２１０ａを設ける工程を主として説明する。図１２〜図１６は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００の製造工程を示した概略斜視図である。
【００６９】
《ブロック接続／図１２・図１３》
図９〜図１１（Ａ）・図１１（Ｂ）に例示されるように、第２実施形態の超音波トランスデューサ２００における音響整合層は、非導電性音響整合層２１０および導電性音響整合層２１１を積層して構成されている。ただし、第２実施形態においては、この積層された音響整合層を形成する前に、図１２に示すように、非導電性材料ブロック２１０１と、圧電体材料ブロック２１４１を積層する。なお、圧電体材料ブロック２１４１の前面にはあらかじめ前面電極２１２となる層が形成されているものとする。同じく圧電体材料ブロック２１４１の背面にはあらかじめ背面電極２１６となる層が形成されているものとする。
【００７０】
すなわち図１３に示すように、まず非導電性材料ブロック２１０１および圧電体材料ブロック２１４１の最も広い面同士を重ね合わせ、接続する。なお後の工程で、この積層体には、共に行列方向（図９におけるｘ方向またはｙ方向）に分割溝が設けられ、それにより図９に示すように圧電体２１４の素子数と同数の積層体が形成される。
【００７１】
《溝形成／図１４》
非導電性材料ブロック２１０１と圧電体材料ブロック２１４１を接続したら、これらの積層体に溝２１０ａを設ける。すなわち図１４に示すように、非導電性材料ブロック２１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック２１０１前面）から、非導電性材料ブロック２１０１を貫通し、圧電体材料ブロック２１４１の中途まで至る溝２１０ａを設ける。なお、「接続面」とは圧電体材料ブロック２１４１との接続面を示す。
【００７２】
第１実施形態と同様にこの溝２１０ａは、超音波トランスデューサ２００の素子ピッチに対応したピッチで複数設けられる。なお、図１４における音響整合層ブロックの溝２１０ａの数は、概念上示されるものである。また溝２１０ａは、必ずしも図１４に示されるように素子配列と平行に設けなくてもよく、素子配列に対して傾斜して設けることも可能である。
【００７３】
溝２１０ａを設けるにあたっての圧電体材料ブロック２１４１の切り込み量の一例としては、厚さ４００μｍ〜５５０μｍの圧電体材料ブロック２１４１に対して１０μｍ程度である。また溝２１０ａを設けるにあたり、切り込み幅を、素子幅の約３０％以下とし、かつ１０μｍ以上とすると、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサ２００の振動モード、導電性膜２１０ｂの形成作業などにおいて有効である。
【００７４】
なお、第２実施形態の導電性膜２１０ｂの形成工程、樹脂２１０ｃの形成工程は第１実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【００７５】
《導電性音響整合層接続／図１５》
非導電性材料ブロック２１０１および圧電体材料ブロック２１４１の積層体における溝２１０ａを形成したら、その音響整合層ブロックと圧電体材料ブロック２１４１とを接続する。つまり、図１５に示すように非導電性材料ブロック２１０１における圧電体材料ブロック２１４１との接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック２１０１前面）に対し、導電性材料ブロック２１１１を接続する。
【００７６】
《分割溝形成／図１６》
非導電性材料ブロック２１０１および圧電体材料ブロック２１４１の積層体と、導電性材料ブロック２１１１とを接続したら、さらにその積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。その結果、図１６のような圧電体２１４、非導電性音響整合層２１０、導電性音響整合層２１１の積層体を２次元配列してなる素子群が形成される。
【００７７】
なお、第２実施形態の前面基板２２２および背面基板２２０の接続工程、バッキング材２１８の接続工程ならびに、音響レンズ２０２の接続工程は第１実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【００７８】
（作用・効果）
以上説明した第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００を含む超音波プローブの作用及び効果について説明する。
【００７９】
上記説明したように第２実施形態の超音波トランスデューサ２００では、圧電体２１４の前方に配置された非導電性音響整合層２１０それぞれに、導電性音響整合層２１１との境界面から、圧電体２１４との境界面まで至る溝、すなわち非導電性音響整合層２１０を貫通する溝２１０ａが設けられている。さらにこの溝２１０ａは圧電体２１４前面にとどまらず、圧電体２１４の中途まで連続している。すなわち、図１１（Ａ）に示すように溝２１０ａは、圧電体２１４の中途部分から、非導電性音響整合層２１０を介し、導電性音響整合層２１１の前面まで至るように設けられている。また、溝２１０ａの内面には、少なくとも圧電体２１４の当該中途部分（溝２１０ａ後方端部）から、非導電性音響整合層２１０を通じて、導電性音響整合層２１１に至る部分までを通るように導電性膜２１０ｂが設けられている。
【００８０】
このような非導電性音響整合層２１０有する超音波トランスデューサ２００の製造工程では、次のような工程のみで、前面電極２１２から前面基板２２２までの導通路を形成することが可能である。すなわち、非導電性材料ブロック２１０１と圧電体材料ブロック２１４１とを積層させ、次に２次元配列分割後における素子の行方向または列方向において、行数または列数分の溝２１０ａを形成し、次に導電性材料ブロック２１１１を接続し、次に、これらの積層体に対し行列方向に分割溝を設けることによって、圧電体２１４、非導電性音響整合層２１０および導電性音響整合層２１１の積層体を備えて構成される素子の２次元配列を形成する。
【００８１】
このような製造工程によって製造される超音波トランスデューサ２００によれば、導電性音響整合層２１１の導通路の形成工程、ひいては超音波トランスデューサ２００の製造工程の煩雑さを回避することができること、前面電極２１２から前面基板２２２までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。すなわち、圧電体２１４の中途部分まで至る溝２１０ａ、導電性膜２１０ｂを有する構成によって、前面電極２１２から導電性音響整合層２１１までの導通路が確実に形成されるだけでなく、その溝２１０ａ形成工程は、非導電性材料ブロック２１０１と圧電体材料ブロック２１４１の積層体に溝２１０ａを形成してから導電性材料ブロック２１１１を積層するだけなので、簡便である。
【００８２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００および超音波トランスデューサ３００が設けられた超音波プローブについて図１７〜図２４を参照して説明する。図１７は、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００の概要を示す概略斜視図である。なお、第３実施形態については、第１実施形態および第２実施形態と異なる部分を主として説明し、その他重複する部分については説明を割愛する場合がある。また、図１７において示される超音波トランスデューサ３００の素子数は概念上示されるものである。また行数や列数についても一例に過ぎず、その他の構成を適用することも可能である。
【００８３】
（超音波トランスデューサの概略構成）
図１７に示すように、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００においても、圧電体３１４がｘｙ面上において２次元的に配列され、前面電極３１２および背面電極３１６が設けられる。また各圧電体３１４の前面それぞれに対応して、前方へ向かって順に、非導電性音響整合層３１０、導電性音響整合層３１１、前面基板３２２、音響レンズ３０２が設けられる。また、圧電体３１４における背面側にはバッキング材３１８が設けられ、かつバッキング材３１８と圧電体３１４との間には、背面基板３２０が設けられている。なお、図１と同様に図１７においても、前面基板３２２および背面基板３２０は部分的に図示が省略されている。
【００８４】
（前面電極の構成）
第３実施形態における前面電極３１２は、第１実施形態および第２実施形態における前面電極１１２、前面電極２１２と比較して厚く形成されている。例えば、第１実施形態の前面電極１１２および第２実施形態における前面電極２１２の厚さを約１μｍ程度としたときに、この前面電極３１２の厚さは、約２０μｍ程度である。このように前面電極３１２を厚く形成するのは、次に述べるように、この実施形態において前面電極３１２の中途まで溝３１０ａを設けるためである。
【００８５】
（非導電性音響整合層〜前面電極〜圧電体間の構成）
次に、図１８、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）を参照して、第３実施形態の超音波トランスデューサ３００における非導電性音響整合層３１０、圧電体３１４について説明する。図１８は、第３実施形態にかかる音響整合層（３１１、３１０）、前面電極３１２および圧電体３１４の積層体を示した概略斜視図である。図１９（Ａ）は、第３実施形態にかかる非導電性音響整合層３１０、前面電極３１２および圧電体３１４の積層体の溝３１０ａを示した概略斜視図である。図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）の溝３１０ａに樹脂を充填した状態を示す概略斜視図である。
【００８６】
第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００における、前面電極３１２から導電性音響整合層３１１までの導通路（溝３１０ａ）は、図１８に示すように、非導電性音響整合層３１０前面から前面電極３１２の中途部分まで設けられている。ここで、この実施形態における前面電極３１２は例えばその厚さが、約２０μｍであるので、第１実施形態および第２実施形態と同様に、前面電極３１２に約約１０μｍ程度の溝を設けることが可能である。
【００８７】
図１９（Ａ）に示すように溝３１０ａは、非導電性音響整合層３１０における導電性音響整合層３１１との境界面（非導電性音響整合層３１０前面）から、非導電性音響整合層３１０と前面電極３１２との境界面（非導電性音響整合層３１０背面）を経て、非導電性音響整合層３１０を貫通し、前面電極３１２の前面を貫いて前面電極３１２の中途部分に到るように設けられている。ここで「前面電極３１２の中途部分」とは、例えば、前面電極３１２の前面から後方（図１７のｚ方向と反対方向）へ向かって（溝３１０ａの深さ）約１０μｍの位置を示すものである。
【００８８】
また、第３実施形態の溝３１０ａは、素子配列方向（行方向または列方向／図１７のｘまたはｙ方向）の一側面から反対側の他側面に到達するように設けられている。すなわち溝３１０ａは非導電性音響整合層３１０および前面電極３１２を素子配列方向に貫通して設けられている。このような溝３１０ａの構成によれば、各素子（非導電性音響整合層３１０および前面電極３１２の積層体）に対する溝３１０ａの形成において、素子配列における１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回で溝を設けることができる（図２２〜図２４参照）。なお、素子配列方向とは、超音波トランスデューサ３００の前後方向と直交する方向である。また、１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回で溝を設けることができれば、素子配列方向の両端に位置する素子については、必ずしも素子配列方向に貫通していなくてもよい。
【００８９】
また、図１９（Ａ）に示す溝３１０ａの内面には、その全面にわたってメッキやスパッタなどにより導電性膜３１０ｂが設けられている。溝３１０ａが非導電性音響整合層３１０の前面から、前面電極３１２の前面を経て、前面電極３１２の中途部分まで設けられており、導電性膜３１０ｂは、前面電極３１２の中途部分から導電性音響整合層３１１に到るまで連続している。すなわち、導電性膜３１０ｂは、溝３１０ａの全面にわたって設けられているので、溝３１０ａの一端から他端までが電気的に導通されることになる。結果として、前面電極３１２が導電性膜３１０ｂの後方側端部と接しており、かつ非導電性音響整合層３１０の前面に隣接した導電性音響整合層３１１と導通される。さらに、前面電極３１２は導電性音響整合層３１１を介して前面基板３２２の配線パターン等の接続リードと導通されることになる。
【００９０】
また、図１９（Ｂ）に示すように第３実施形態においても、非導電性音響整合層３１０と導電性音響整合層３１１における溝３１０ａの導電性膜３１０ｂのさらに内側には、樹脂３１０ｃが充填される。この樹脂３１０ｃの充填により非導電性音響整合層３１０に溝３１０ａを形成したことによる影響を抑制することが可能となる。ただし、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサ３００の振動モードによっては、樹脂３１０ｃの充填をすることで、溝３１０ａがあることによる音響的影響が生じる事態を回避する必要があるが、それ以外の場合には樹脂３１０ｃを設けなくても良い。
【００９１】
なお、溝３１０ａをサブダイスとして使用する場合は、その溝３１０ａは空隙のままにしてもよく、若しくは所望の媒質を充填するようにしてもよい。また、前面電極３１２と導電性音響整合層３１１が導通されていればよいので、例えば溝３１０ａの内面のうち、非導電性音響整合層３１０の前面側端部から、前面電極３１２に至る部分までを通るように導電性膜３１０ｂが設けられていればよい。また、接続リードを設けることが可能であればそのような構成を採用することも可能である。
【００９２】
また、図１７〜図１９（Ｂ）に例示される構成に限らず複数の溝３１０ａを設けることも可能である。また、音響整合層を３層以上とすることも可能であり、例えば、前面基板３２２の前方に音響整合層を配置することも可能である。なお、溝３１０ａの好適な溝幅については、第１実施形態および第２実施形態と同様である。
【００９３】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図２０〜図２４を参照し、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００の製造方法、特に非導電性音響整合層３１０および前面電極３１２の溝３１０ａを設ける工程を主として説明する。図２０〜図２４は、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００の製造工程を示した概略斜視図である。
【００９４】
《ブロック接続／図２０・図２１》
図１７〜図１９（Ａ）・図１９（Ｂ）に例示されるように、第３実施形態の超音波トランスデューサ３００における音響整合層は、非導電性音響整合層３１０および導電性音響整合層３１１を積層して構成されている。ただし第３実施形態においても、図２０に示すように、この積層された音響整合層を形成する前に、非導電性材料ブロック３１０１、前面電極板３１２１および圧電体材料ブロック３１４１を積層する。この前面電極板３１２１の厚さは例えば約２０μｍ程度である。なお、圧電体材料ブロック３１４１の背面にはあらかじめ背面電極３１６となる層が形成されているものとする。
【００９５】
すなわち図２１に示すように、まず前面電極板３１２１が設けられた圧電体材料ブロック３１４１と非導電性材料ブロック３１０１との最も広い面同士を重ね合わせ、接続する。なお後の工程で、この積層体には、共に行列方向（図１７におけるｘ方向またはｙ方向）に分割溝が形成され、図１７に示すように所定の素子数と同数の積層体が形成される。
【００９６】
《溝形成／図２２》
非導電性材料ブロック３１０１と前面電極板３１２１が設けられた圧電体材料ブロック３１４１とを接続したら、これらの積層体に溝３１０ａを設ける。すなわち図２２に示すように、非導電性材料ブロック３１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック３１０１前面）に対し、非導電性材料ブロック３１０１を貫通し、前面電極板３１２１の中途まで至る溝３１０ａを設ける。なお、「接続面」とは圧電体材料ブロック３１４１との接続面を示す。
【００９７】
第１実施形態および第２実施形態と同様にこの溝３１０ａは、超音波トランスデューサ３００の素子ピッチに対応したピッチで複数設けられる。なお、図２２における溝３１０ａの数は、概念上示されるものである。また溝３１０ａを、必ずしも図２２に示されるように素子配列と平行に設けなくてもよく、素子配列に対して傾斜して設けることも可能である。
【００９８】
溝３１０ａの形成における前面電極板３１２１の切り込み量の一例としては、厚さ２０μｍの前面電極板３１２１に対して１０μｍ程度である。また、溝３１０ａ形成における切り込み幅を、素子幅の約３０％以下とし、かつ１０μｍ以上とすると、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサ３００の振動モード、導電性膜３１０ｂの形成作業などにおいて有効である。
【００９９】
なお、第２実施形態の導電性膜３１０ｂの形成工程、樹脂３１０ｃの形成工程から非導電性材料ブロック３１０１、圧電体材料ブロック３１４１および導電性材料ブロック３１１１の積層体に分割溝を構成する工程までは第２実施形態と同様であるため（図２３および図２４参照）、説明を割愛する。
【０１００】
また、第３実施形態の前面基板３２２および背面基板３２０の接続工程、バッキング材３１８の接続工程ならびに、音響レンズ３０２の接続工程は第１実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【０１０１】
（作用・効果）
以上説明した第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００を含む超音波プローブの作用及び効果について説明する。
【０１０２】
上記説明したように第３実施形態の超音波トランスデューサ３００では、圧電体３１４の前方に配置された非導電性音響整合層３１０それぞれに、導電性音響整合層３１１との境界面から、少なくとも前面電極３１２との境界面まで至る貫通された溝３１０ａが設けられている。さらにこの溝３１０ａは前面電極３１２前面にとどまらず、前面電極３１２の中途まで連続している。すなわち、図１９（Ａ）に示すように溝３１０ａは、前面電極３１２の中途部分から、非導電性音響整合層３１０を介し、導電性音響整合層３１１の前面まで至るように設けられている。また、溝３１０ａの内面には、少なくとも前面電極３１２の当該中途部分（溝３１０ａ後方端部）から、非導電性音響整合層３１０を通じて、導電性音響整合層３１１に至る部分までを通るように導電性膜３１０ｂが設けられている。
【０１０３】
このような非導電性音響整合層３１０有する超音波トランスデューサ３００の製造工程では、次のような工程のみで、前面電極３１２から前面基板３２２までの導通路を形成することが可能である。すなわち、非導電性材料ブロック３１０１と、前面電極板３１２１が設けられた圧電体材料ブロック３１４１とを積層させ、次に２次元配列分割後における素子の行方向または列方向において、行数または列数分の溝３１０ａを形成し、次に導電性材料ブロック３１１１を接続し、次に、これらの積層体に対し行列方向に分割溝を設けることによって、圧電体３１４、前面電極３１２、非導電性音響整合層３１０および導電性音響整合層３１１の積層体を備えて構成される素子の２次元配列を形成する。
【０１０４】
このような製造工程によって製造される超音波トランスデューサ３００によれば、導電性音響整合層３１１の導通路の形成工程、ひいては超音波トランスデューサ３００の製造工程の煩雑さを回避することができること、前面電極３１２から前面基板３２２までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。すなわち、前面電極３１２の中途まで至る溝３１０ａ、導電性膜３１０ｂを有する構成によって、前面電極３１２から導電性音響整合層３１１までの導通路が確実に形成されるだけでなく、その溝３１０ａ形成工程は、非導電性材料ブロック３１０１、前面電極板３１２１および圧電体材料ブロック３１４１の積層体に溝３１０ａを形成してから導電性材料ブロック３１１１を積層するだけなので、簡便である。
【０１０５】
[変形例]
次に、上述した第１実施形態〜第３実施形態の超音波トランスデューサの変形例について、説明する。
【０１０６】
（第１変形例）
図１、図９、図１７に示すように上述の超音波トランスデューサにおいては、非導電性音響整合層（１１０、２１０または３１０）の前方または後方に配置された構造物の中途に至る溝（１１０ａ、２１０ａまたは３１０ａ）が設けられて、導通路が形成された。しかしながらこの構成に限られず、例えば、導電性音響整合層の前面から導電性音響整合層および非導電性音響整合層を貫通して、圧電体の中途（または厚みのある前面電極の中途）まで至る溝を設けることも可能である。
【０１０７】
この変形例においては、例えば素子の２次元配列を形成するための分割溝形成後、または非導電性材料ブロック、導電性材料ブロック、圧電体材料ブロックの積層後の時点で、導通路としての溝を設けることが可能である。ただし、この変形例では、導電性音響整合層の溝による、例えば音響的な影響させないようにする必要がある。この変形例においても非導電性音響整合層の導通路の形成の煩雑さを回避することができること、前面電極から前面基板までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。
【０１０８】
（第２変形例）
図１、図９、図１７に示すように上述の超音波トランスデューサにおいては、非導電性音響整合層（１１０、２１０または３１０）の前面側に導電性音響整合層（１１１、２１１または３１１）を配置し、さらに導電性音響整合層の前面側に前面基板（１２２、２２２または３２２）を配置する構成であり、非導電性音響整合層と前面基板とは、導電性音響整合層を介して電気的接続をとっている。しかしながら、このような構成に限らず、導電性音響整合層を含まず非導電性音響整合層の前面側に前面基板を設ける構成であってもよい。
【０１０９】
なお、第１実施形態における超音波トランスデューサ１００においては、非導電性音響整合層１１０の背面から導電性音響整合層１１１に到達する溝１１０ａが設けられている。第１実施形態の超音波トランスデューサ１００にこの変形例を適用した場合、溝１１０ａは導電性音響整合層１１１ではなく、前面基板１２２の中途まで至るように設けられる。
【０１１０】
また、この変形例にかかる超音波トランスデューサの製造方法につき、上記第１実施形態〜第３実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１１１】
《超音波トランスデューサ１００への適用例》
この変形例を超音波トランスデューサ１００へ適用する場合、まず、非導電性材料ブロック１１０１の前面に前面基板１２２を接続する。次に、非導電性材料ブロック１１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック１１０１の背面）から、非導電性材料ブロック１１０１を貫通し、前面基板１２２の中途まで至る溝１１０ａを設ける。次に、溝１１０ａそれぞれに対し、導電性膜１１０ｂを設け、樹脂１１０ｃを充填する。次に、非導電性材料ブロック１１０１と圧電体材料ブロック１１４１とを接続する。次に、非導電性材料ブロック１１０１と圧電体材料ブロック１１４１との積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。この分割溝の形成工程では、前面基板１２２を含めて分割する場合と、前面基板１２２を分割しない場合とに分かれる。
【０１１２】
前面基板を１２２を含めて分割する場合は、分割された前面基板１２２それぞれを送受信回路等の電子回路と導通させる配線基板を、例えば前面基板１２２のさらに前面側に配置してもよい。
【０１１３】
前面基板１２２を分割しない場合は、前面基板１２２の中途まで至る分割溝を形成してもよく、前面基板１２２を削らないように、非導電性材料ブロック１１０１および圧電体材料ブロック１１４１のみを分割してもよい。
【０１１４】
《超音波トランスデューサ２００への適用例》
この変形例を第２実施形態の超音波トランスデューサ２００へ適用する場合、まず、非導電性材料ブロック２１０１と、あらかじめ前面電極２１２となる層および背面電極２１６となる層が形成された圧電体材料ブロック２１４１を積層する。次に、非導電性材料ブロック２１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック２１０１前面）から、非導電性材料ブロック２１０１を貫通し、圧電体材料ブロック２１４１の中途まで至る溝２１０ａを設ける。次に、溝２１０ａそれぞれに対し、導電性膜２１０ｂを設け、樹脂２１０ｃを充填する。次に、非導電性材料ブロック２１０１および圧電体材料ブロック２１４１の積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。次に、２次元配列に分割された非導電性音響整合層２１０の前面に対し、前面基板２２２を接続し、同様に圧電体２１４における背面電極２１６の背面に背面基板２２０を接続する。
【０１１５】
《超音波トランスデューサ３００への適用例》
この変形例を第３実施形態の超音波トランスデューサ３００へ適用する場合、まず、非導電性材料ブロック３１０１と、あらかじめ前面電極板３１２１および背面電極３１６となる層が形成された圧電体材料ブロック３１４１を積層する。次に、非導電性材料ブロック３１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック３１０１前面）から、非導電性材料ブロック３１０１を貫通し、前面電極板３１２１の中途まで至る溝３１０ａを設ける。次に、溝３１０ａそれぞれに対し、導電性膜３１０ｂを設け、樹脂３１０ｃを充填する。次に、非導電性材料ブロック３１０１および圧電体材料ブロック３１４１の積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。次に、２次元配列に分割された非導電性音響整合層３１０の前面に対し、前面基板３２２を接続し、同様に圧電体３１４における背面電極３１６の背面に背面基板３２０を接続する。
【０１１６】
この変形例が適用された第１実施形態〜第３実施形態の超音波トランスデューサにおいても非導電性音響整合層の導通路の形成の煩雑さを回避することができること、前面電極から前面基板までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。
【０１１７】
この発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１８】
１００、２００、３００ 超音波トランスデューサ
１０２、２０２、３０２ 音響レンズ
１１０、２１０、３１０ 非導電性音響整合層
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ 溝
１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ 導電性膜
１１０ｃ、２１０ｃ、３１０ａ 樹脂
１１１、２１１、３１１ 導電性音響整合層
１１２、２１２、３１２ 前面電極
１１４、２１４、３１４ 圧電体
１１６、２１６、３１６ 背面電極
１１８、２１８、３１８ バッキング材
１２０、２２０、３２０ 背面基板
１２２、２２２、３２２ 前面基板
１１０１、２１０１、３１０１ 非導電性材料ブロック
１１１１、２１１１、３１１１ 導電性材料ブロック
１１４１、２１４１、３１４１ 圧電体材料ブロック
３１２１ 前面電極板
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、超音波トランスデューサ、超音波プローブ、および超音波トランスデューサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブは、複数の圧電体と、圧電体を挟んだ両面にある電極とを有している。圧電体における電極の引き出し方法は様々である。例えば、圧電体における超音波放射方向側の前面に配置された電極を、基板、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）と導通させる方法がある。ＦＰＣにより引き出された信号は、送受信回路に送信される。
【０００３】
一般的にＦＰＣのベース材料として用いられるポリイミドの音響インピーダンスは、３Ｍｒａｙｌ程度である。また、圧電体の音響インピーダンスは、３０Ｍｒａｙｌ以上である。このように大きな差があるため、ＦＰＣを圧電体に直接接合させると音響的ミスマッチが発生する。音響的ミスマッチがあると、超音波ビームが音響インピーダンスの大きく異なる境界で反射してしまう。したがって、ＦＰＣと圧電体との間に超音波を効率よく伝搬させる中間層として音響整合層が必要となる。
【０００４】
また前述の音響的ミスマッチを軽減、解消するために、複数層の音響整合層を構成することがある。この構成では、ＦＰＣの音響インピーダンス（例えば３Ｍｒａｙｌ）から圧電体の音響インピーダンス（例えば３０Ｍｒａｙｌ）の間の、異なる音響インピーダンスを有する複数の音響整合層が段階的に積層される。
【０００５】
この構成において、例えば音響整合層の第１層目に好適な音響インピーダンスを９〜１５Ｍｒａｙｌ程度するならば、このような音響インピーダンスを有する材料としてマシナブルセラミックスがある。マシナブルセラミックスは雲母を主成分としている。このマシナブルセラミックスは非導電性を有する。
【０００６】
ここで、圧電体の電極からＦＰＣまで導通路を形成しなければならない。よって第１層目に非導電性の音響整合層を配置する場合、この非導電性の音響整合層に導通路を設けなければならない。
【０００７】
例えば２次元アレイの超音波トランスデューサにおいては、膨大な数の素子それぞれからＦＰＣまで電極を引き出さなければない。そこで、従来、非導電性の音響整合層に対し、積層方向に、圧電体の数・配列に対応して導電性を有する貫通孔を設けた構成の超音波トランスデューサがあった。この超音波トランスデューサでは、音響整合層に貫通孔を圧電体の数だけ設け、その貫通孔の全面に例えばメッキ処理を施し、導通路を確保していた。
【０００８】
また従来、両面に導電性膜が設けられた非導電性材料の板を形成し、その板の導電性膜の面同士を重ね合わせて非導電性音響整合層を形成する超音波トランスデューサの製造方法があった。一例として、圧電体のピッチと同様の幅を有する非導電性材料の板を形成し、その両面に導電性膜を設ける。この板を圧電体の行数または列数に対応した数だけ重ね合わせていくつかのブロックを形成し、ブロック同士をさらに重ね合わせて音響整合層を形成する。このような工程によって形成された音響整合層では、板と板の重ね合わせ面が電極とＦＰＣとの導通路として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１３０６１１号公報
【特許文献２】特開２００９−１７７３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これらの製造方法によれば、製造工程が煩雑となってしまう。また位置合わせが困難で製造コストが高くなってしまう。例えば圧電体の数、配列に対応して貫通孔を形成する工程は、コストを増加させるおそれがあり、また貫通孔の位置精度を確保する作業は煩雑である。また、非導電性材料の板に導電性膜を形成してから重ね合わせる音響整合層の製造工程は複雑であり、また製造コストの増加を招くおそれがある。
【００１１】
この実施形態は、非導電性の音響整合層の製造工程の煩雑さを回避しつつ、基板と圧電体の電極との間の導通路を確保することが可能な超音波トランスデューサ、その製造方法や超音波プローブの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この実施形態にかかる超音波トランスデューサは、２次元配置された複数の圧電体を備えている。圧電体それぞれには電極が設けられている。さらに電極側の第１の面と、第１の面の反対側である第２の面とを有する非導電性音響整合層を備えている。また、非導電性音響整合層における第２の面側に配置された基板を備えている。非導電性音響整合層の第１の面と第２の面との間には、非導電性音響整合層を貫通し、圧電体、導電性音響整合層または基板の中途まで至る複数の溝が設けられている。また、電極と基板とは、溝を介して導通されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの概要を示す概略斜視図である。
【図２】第１実施形態にかかる音響整合層および圧電体の積層体を示した概略斜視図である。
【図３】（Ａ）は、第１実施形態にかかる非導電性音響整合層および導電性音響整合層の積層体の溝を示した概略斜視図である。（Ｂ）は、図３（Ａ）の溝に樹脂を充填した状態を示す概略斜視図である。
【図４】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程の一部を示した概略斜視図である。
【図５】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図４の次の工程を示す概略斜視図である。
【図６】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図５の次の工程を示す概略斜視図である。
【図７】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図６の次の工程を示す概略斜視図である。
【図８】第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図７の次の工程を示す概略斜視図である。
【図９】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの概要を示す概略斜視図である。
【図１０】第２実施形態にかかる音響整合層および圧電体の積層体を示した概略斜視図である。
【図１１】（Ａ）は、第２実施形態にかかる非導電性音響整合層および圧電体の積層体の溝を示した概略斜視図である。（Ｂ）は、図１１（Ａ）の溝に樹脂を充填した状態を示す概略斜視図である。
【図１２】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程の一部を示した概略斜視図である。
【図１３】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図１２の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１４】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図１３の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１５】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図１４の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１６】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図１５の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１７】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの概要を示す概略斜視図である。
【図１８】第３実施形態にかかる音響整合層および圧電体の積層体を示した概略斜視図である。
【図１９】（Ａ）は、第３実施形態にかかる非導電性音響整合層および圧電体の積層体の溝を示した概略斜視図である。（Ｂ）は、図１９（Ａ）の溝に樹脂を充填した状態を示す概略斜視図である。
【図２０】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程の一部を示した概略斜視図である。
【図２１】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図２０の次の工程を示す概略斜視図である。
【図２２】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図２１の次の工程を示す概略斜視図である。
【図２３】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図２２の次の工程を示す概略斜視図である。
【図２４】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの製造工程のうち、図２３の次の工程を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、第１〜第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ、その製造方法および超音波プローブにつき、図１〜図２４を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
（超音波トランスデューサの概略構成）
図１〜図８を参照して第１実施形態における超音波トランスデューサ１００の概要について説明する。図１は、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の概要を示す概略斜視図である。以下、本実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の概略構成について説明する。なお、図１において示される超音波トランスデューサ１００の圧電体１１４の配列数は概念上示されるものである。また図示された配列全体がなす形状、例えば２次元配列における行数や列数についても一例に過ぎず、その他の構成を適用することも可能である。
【００１６】
また、以下の説明においてバッキング材１１８から導電性音響整合層１１１へ向かう方向を「前方」（図１におけるｚ方向）と記載し、前方と反対側の方向を「後方」と記載する。また超音波トランスデューサにおける各構成部分における前方側の面を「前面」と記載し、後方側の面を「背面」と記載する。
【００１７】
図１に示すように、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においては、圧電体１１４がｘｙ面上において２次元的に配列されている。また各圧電体１１４の前面それぞれに対応して非導電性音響整合層１１０が設けられている。さらに非導電性音響整合層１１０における前面側に導電性音響整合層１１１が設けられる。また、圧電体１１４における背面側にはバッキング材（負荷材相）１１８が設けられ、かつバッキング材１１８と圧電体１１４との間には、背面基板１２０が設けられている。なお、超音波トランスデューサ１００において、背面基板１２０は少なくとも送受信回路などの後段回路側までは引き出されるものであるが、図１では背面基板１２０のその部分の図示を省略している。
【００１８】
また、図１に示すように導電性音響整合層１１１の前面側には前面基板１２２が設けられている。前面基板１２２のさらに前面側には音響レンズ１０２が設けられている。なお背面基板１２０と同様に、図１の前面基板１２２も後段回路へ延びる部分の図示が省略されている。また、圧電体１１４における前面側には前面電極１１２が設けられ、前面電極１１２は非導電性音響整合層１１０の背面に隣接する。さらに圧電体１１４の背面側には背面電極１１６が設けられる。以下、超音波トランスデューサ１００を構成する各部についてそれぞれ説明する。
【００１９】
〈圧電体〉
圧電体１１４は、背面電極１１６および前面電極１１２に印加された電圧を超音波パルスに変換する。この超音波パルスは超音波診断装置による検査対象としての被検体へ送波される。また、圧電体１１４は、被検体からの反射波を受け、電圧に変換する。圧電体１１４の材料としては、一般にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛／Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３ ）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）単結晶、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）単結晶等を用いることが可能である。圧電体１１４の音響インピーダンスは、例えば３０Ｍｒａｙｌ程度とされる。なお、図１における圧電体１１４は単一層によって構成されているが、複数層の圧電体１１４として構成することも可能である。
【００２０】
〈バッキング材〉
バッキング材１１８は、超音波パルスの送波の際に超音波の照射方向と反対側（後方）に放射される超音波パルスを吸収し、各圧電体１１４の余分な振動を抑える。バッキング材１１８により、振動時における各圧電体１１４背面からの反射を抑制し、超音波パルスの送受信に悪影響を及ぼすことを回避することが可能である。なお、バッキング材１１８としては、音響減衰、音響インピーダンス等の観点から、ＰＺＴ粉末やタングステン粉末等を含むエポキシ樹脂、ポリ塩化ビニールやフェライト粉末を充填したゴムあるいは多孔質のセラミックにエポキシ等の樹脂を含漬したもの等、任意の材料を用いることができる。
【００２１】
〈前面基板、背面基板〉
前面基板１２２および背面基板１２０は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ／Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）であり、それぞれ送受信回路等の後段回路まで至る長さを有している。また前面基板１２２および背面基板１２０それぞれの前面側および背面側の一方または双方には、後段回路と接続される配線パターン等の接続リード（不図示）が設けられている。前面基板１２２および背面基板１２０は、例えばベース材料としてポリイミドが用いられる。ポリイミドの音響インピーダンスは３Ｍｒａｙｌ程度である。
【００２２】
〈音響整合層〉
次に図２および図３を参照して本実施形態の非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１について説明する。図２は、第１実施形態にかかる音響整合層（１１１、１１０）および圧電体１１４の積層体を示した概略斜視図である。図３（Ａ）は、第１実施形態にかかる非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１の積層体の溝１１０ａを示した概略斜視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の溝１１０ａに樹脂１１０ｃを充填した状態を示す概略斜視図である。
【００２３】
非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１は、圧電体１１４と被検体の間で音響インピーダンスを整合させるものである。そのために非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１は、圧電体１１４と前面基板１２２の間に配置され（図１参照）、かつ非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１には、それぞれ互いに音響インピーダンスの異なる材料が用いられる。圧電体１１４と、音響レンズ１０２との間で段階的に音響インピーダンスを変化させることにより音響的な整合をとるためである。また非導電性音響整合層１１０には、切削加工が可能な材料が用いられる。
【００２４】
切削加工可能かつ圧電体１１４に隣接させるのに好適な音響インピーダンスを有する非導電性音響整合層１１０としては、例えば、マシナブルガラス、マシナブルセラミックス、エポキシと酸化金属粉末の混合体、エポキシと金属粉末の混合体などがある。このような非導電性音響整合層１１０の音響インピーダンスは、９〜１５Ｍｒａｙｌ程度である。また非導電性音響整合層１１０と前面基板１２２との間に配置させるのに好適な音響インピーダンスを有する導電性音響整合層１１１の材料の一例として、例えば、カーボン（等方性黒鉛やグラファイト）がある。このような導電性音響整合層１１１の音響インピーダンスは、４〜７Ｍｒａｙｌ程度である。また導電性音響整合層１１１の厚さ（前後方向の長さ）は、例えば１５０μｍ〜２００μｍである。
【００２５】
図２に示すように第１実施形態の非導電性音響整合層１１０には、前面電極１１２との境界面（非導電性音響整合層１１０背面）から、導電性音響整合層１１１との境界面（非導電性音響整合層１１０前面）に到達する溝１１０ａが設けられている。すなわち溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０を貫通して設けられている。さらに、この溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０の前面にとどまらず、導電性音響整合層１１１の中途まで貫かれている。つまり、図３（Ａ）に示すように溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０の背面から、導電性音響整合層１１１の前面を介し、導電性音響整合層１１１の中途部分まで至るように設けられている。ここで「導電性音響整合層１１１の中途部分まで」とは、例えば、厚さ１５０μｍ〜２２０μｍである導電性音響整合層１１１の背面から前方（図１のｚ方向）へ向って約１０μｍまでを示すものである。
【００２６】
また、第１実施形態の溝１１０ａは、素子配列方向（行方向または列方向／図１のｘまたはｙ方向）の一側面から反対側の他側面に到達するように設けられている。すなわち溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１を素子配列方向に貫通して設けられている。このような溝１１０ａの構成によれば、各素子（非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１の積層体）に対して溝１１０ａを設けるにあたり、素子配列における１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回の工程で溝１１０ａそれぞれを設けることができる（図６〜図８参照）。なお、素子配列方向とは、超音波トランスデューサ１００の前後方向と直交する方向である。また、１行分または１列分に属する素子（積層体）それぞれに対し、１回で溝を設けることができれば、素子配列方向の両端に位置する素子については、必ずしも素子配列方向に貫通していなくてもよい。
【００２７】
また、図３（Ａ）に示す非導電性音響整合層１１０と導電性音響整合層１１１における溝１１０ａの内面には、その全面にわたってメッキやスパッタなどにより導電性膜１１０ｂが設けられている。溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０の背面から、導電性音響整合層１１１の背面を経て、導電性音響整合層１１１の中途まで設けられているので、導電性膜１１０ｂは、非導電性音響整合層１１０の背面と、導電性音響整合層１１１の背面との間の電気的な導通路となる。すなわち、導電性膜１１０ｂは、溝１１０ａの全面にわたって設けられているので、溝１１０ａの一端から他端までが電気的に接続されることになる。結果として、非導電性音響整合層１１０に隣接した前面電極１１２は、導電性膜１１０ｂおよび導電性音響整合層１１１を介して前面基板１２２の配線パターンと導通されることになる。
【００２８】
また、図３（Ｂ）に示すように非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１における溝１１０ａの導電性膜１１０ｂのさらに内側には、樹脂１１０ｃが充填される。この樹脂１１０ｃにはエポキシ接着剤などを用いることが可能である。この樹脂１１０ｃにより溝１１０ａを埋めることで、非導電性音響整合層１１０に溝１１０ａを形成したことによる影響を抑制することが可能となる。ただし、必ずしもこの樹脂１１０ｃを溝１１０ａに充填する必要はない。つまり、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサ１００の振動モードとの関係によっては、音響整合層に溝１１０ａを設けたことに起因する音響的影響を回避する必要があるが、それ以外の場合には樹脂１１０ｃを設けなくても良い。
【００２９】
なお、不要な振動を抑制するためのサブダイスとして溝１１０ａを使用する場合は、サブダイスに対応する溝１１０ａは空隙のままにしてもよく、若しくは所望の媒質を充填するようにしてもよい。また、導電性膜１１０ｂが溝１１０ａの内側全面にわたって設けられている例を説明したが、必ずしもこれに限られない。すなわち非導電性音響整合層１１０を通して前面電極１１２と導電性音響整合層１１１が導通されていればよいので、例えば溝１１０ａの内面のうち、非導電性音響整合層１１０の背面側端部から、導電性音響整合層１１１に至る部分までを通るように、導電性膜１１０ｂを部分的に形成してもよい。また、導電性膜１１０ｂに限らず、接続リードを設けることが可能であればそのような構成を採用することも可能である。
【００３０】
また、図１〜図３（Ｂ）に示す非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１の各積層体においては溝１１０ａがそれぞれ１つ設けられているが、複数の溝１１０ａを設けることが可能であればそのような構成を採用することも可能である。また、図１〜図３（Ｂ）に示される溝１１０ａは、超音波トランスデューサ１００における超音波の放射方向（素子の前後方向）に対して平行に設けられているが、必ずしもこのような構成に限らず、例えば、素子の前後方向に対し、傾斜するように設けることも可能である。
【００３１】
また図１の超音波トランスデューサ１００においては、後方から前方へ、圧電体１１４、非導電性音響整合層１１０、導電性音響整合層１１１、前面基板１２２、音響レンズ１０２の順に配置されているが、このような構成に限らず音響整合層を３層以上とすることも可能である。例えば、後方から前方へ非導電性音響整合層１１０、導電性音響整合層１１１、前面基板１２２を順に配置し、さらに音響レンズ１０２との間の音響整合の観点から、前面基板１２２の前方に音響整合層を配置することも可能である。
【００３２】
溝１１０ａの溝幅は、素子幅の約３０％程度、例えば１０μｍ程度とするのが好適である。すなわち、溝１１０ａの溝幅をこのように設定することで、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサ１００の振動モード、導電性膜１１０ｂの形成作業において有効である。ここで「素子」とは、圧電体１１４、非導電性音響整合層１１０、導電性音響整合層１１１の積層体（図２を参照）である。また「素子幅」とは、超音波トランスデューサ１００の溝１１０ａの配列方向（例えば図１のｘ方向またはｙ方向）における、素子の長さである。また、図示されている素子は、断面略正方形のものであるが、これに限られず、例えば断面略長方形のものであってもよい。
【００３３】
〈音響レンズ〉
音響レンズ１０２（図１参照）は、送受信される超音波を収束してビーム状に整形するものである。音響レンズ１０２の素材としては、音響インピーダンスが生体に近いシリコーンなどが使用される。
【００３４】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図４〜図８を参照し、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の製造方法、特に非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１に溝１１０ａを設ける工程を主として説明する。図４〜図８は、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の製造工程を示した概略斜視図である。
【００３５】
《ブロック接続／図４・図５》
図１〜図３に例示されるように本実施形態の超音波トランスデューサ１００における音響整合層は、非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１を積層して構成されている。この音響整合層を形成するにあたり、図４に示すように、非導電性音響整合層１１０に必要な材料で構成された非導電性材料ブロック１１０１を用いる。同様に導電性音響整合層１１１に必要な材料で構成された導電性材料ブロック１１１１を用いる。
【００３６】
これら非導電性材料ブロック１１０１および導電性材料ブロック１１１１の最も広い面同士を重ね合わせ、接続する。図５に示すように、これらを接続することによって音響整合層ブロックが形成される。なお後の工程で、非導電性材料ブロック１１０１および導電性材料ブロック１１１１には、共に行列方向に分割溝が形成され、それにより図１に示すように所望の素子数と同数の積層体が形成される。
【００３７】
《溝形成／図６》
非導電性材料ブロック１１０１と導電性材料ブロック１１１１を接続したら、この音響整合層ブロックに対し、（２次元配列分割後（図８）における）行方向または列方向（図１におけるｘ方向またはｙ方向）に所定のピッチで溝１１０ａを設ける。すなわち図６に示すように、非導電性材料ブロック１１０１における接続面と反対側の面から、非導電性材料ブロック１１０１を貫通し、導電性材料ブロック１１１１の中途まで至る溝１１０ａを設ける。なお、「接続面」とは導電性材料ブロック１１１１との接続面を示す。
【００３８】
また溝１１０ａは、超音波トランスデューサ１００の素子ピッチに対応したピッチで複数設けられる。言い換えると、素子配列の行方向に並べて溝１１０ａを設ける場合は、少なくとも行数分だけ溝１１０ａを設けることになる。また素子配列の列方向に並べて溝１１０ａを設ける場合は、少なくとも列数分だけ溝１１０ａを設けることになる。なお、図６における音響整合層ブロックの溝１１０ａの数は、概念上示されるものである。また溝１１０ａを、必ずしも図６に示されるように素子配列と平行に設けなくてもよく、素子配列に対して傾斜させて設けることも可能である。また、図６に示される溝１１０ａは、超音波トランスデューサ１００における超音波の放射方向（素子の前後方向）に対して平行に設けられているが、必ずしもこのような構成に限らず、例えば、素子の前後方向に対し、傾斜するように設けることも可能である。
【００３９】
溝１１０ａの形成における、導電性材料ブロック１１１１の切り込み深さの量の一例としては、厚さ１５０μｍ〜２００μｍの導電性材料ブロック１１１１に対して１０μｍ程度である。また、切り込み幅（溝１１０ａの幅）を、素子幅の約３０％以下とし、かつ、１０μｍ以上とすると、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサ１００の振動モード、導電性膜１１０ｂの形成作業などにおいて有効である。このような条件における、素子幅に対しての切り込み幅の一例としては、素子幅３５０μｍに対して、５０μｍ幅とすることが考えられる。また切り込み幅のピッチは０．４ｍｍ程度とすることが可能である。なお、超音波トランスデューサ１００の完成品の状態における導電性音響整合層１１１の厚さを薄くしたい場合には、次のような工程による。
【００４０】
まず、あらかじめ仕様値（完成品の導電性音響整合層１１１の厚さ）より厚い導電性材料ブロック１１１１によって音響整合層ブロックを形成する。
【００４１】
次に、上述のように非導電性材料ブロック１１０１を貫通し、導電性材料ブロック１１１１の中途に至る溝１１０ａを設ける。
【００４２】
次に、音響整合層ブロックにおける導電性材料ブロック１１１１の接続面と反対側の面を切削または研磨し、所望の厚さとする。なお、導電性材料ブロック１１１１の切込み量は、これら切削または研磨によって削られる厚さに応じて設定されるものである。
【００４３】
《導電性膜形成》
非導電性材料ブロック１１０１および導電性材料ブロック１１１１の積層体としての音響整合層ブロックに溝１１０ａを設けたら、溝１１０ａに導電性膜１１０ｂを設ける。導電性膜１１０ｂは例えばメッキやスパッタなどにより、溝１１０ａの内面の全面にわたって設ける。これにより、溝１１０ａの一端から他端までが電気的に導通される。さらに、非導電性音響整合層１１０に隣接した前面電極１１２は、導電性膜１１０ｂおよび導電性音響整合層１１１を介して前面基板１２２の配線パターンと導通される。
【００４４】
なお、導電性膜１１０ｂは必ずしも溝１１０ａの内側全面に設けなくても良い。例えば溝１１０ａの内面のうち、一部側面であって、溝１１０ａの一端（背面側端部）から、他端（導電性音響整合層１１１側端部）に至る部分までを通るように、導電性膜１１０ｂを設けてもよい。また、前面電極１１２から導電性音響整合層１１１まで、溝１１０ａを通した接続リードを設けることが可能であれば、導電性膜１１０ｂの代わりに接続リードを設けてもよい。
【００４５】
《樹脂充填》
音響整合層ブロックの溝１１０ａに導電性膜１１０ｂを形成したら、溝１１０ａにおける導電性膜１１０ｂのさらに内側に、樹脂１１０ｃを充填する。樹脂１１０ｃにはエポキシ接着剤などを用いることが可能である。ただし、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサ１００の振動モードによっては、溝１１０ａによる音響的な影響が少ない場合があり、その場合は樹脂１１０ｃを設けなくてもよい。また、溝１１０ａを不要振動抑制のためのサブダイスとして使用する場合は、サブダイスに対応する溝１１０ａは空隙のままにしてもよく、若しくは所望の媒質を充填するようにしてもよい。
【００４６】
《圧電体接続／図７》
非導電性材料ブロック１１０１および導電性材料ブロック１１１１の積層体としての音響整合層ブロックに溝１１０ａを設け、導電性膜１１０ｂ、樹脂１１０ｃを設けたら、その音響整合層ブロックと圧電体材料ブロック１１４１とを接続する。つまり、図７に示すように非導電性材料ブロック１１０１における導電性材料ブロック１１１１との接続面と反対側の面に対し、圧電体材料ブロック１１４１を接続する。なお、圧電体材料ブロック１１４１の前面にはあらかじめ前面電極１１２となる層が設けられているものとする。同じく圧電体材料ブロック１１４１の背面にはあらかじめ背面電極１１６となる層が形成されているものとする。また圧電体材料ブロック１１４１には、後の工程で行列方向に分割溝が形成され、超音波トランスデューサ１００として所望の圧電体１１４の素子数となるように分割される（図１参照）。
【００４７】
《分割溝形成／図８》
溝１１０ａが設けられた音響整合層ブロックと圧電体材料ブロック１１４１とを接続したら、その積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。つまり、図８に示すように音響整合層ブロックおよび圧電体材料ブロック１１４１の積層方向に沿って行方向に所定のピッチで分割溝を形成し、複数行のブロックに分割する。さらに音響整合層ブロックおよび圧電体材料ブロック１１４１の積層方向に沿って列方向に所定のピッチで分割溝を設ける。その結果、図８のような圧電体１１４、非導電性音響整合層１１０、導電性音響整合層１１１の積層体を２次元配列してなる素子群が形成される。なお、図８は、図４〜図７と天地逆に示されている。
【００４８】
《基板接続》
図８に示すように２次元アレイの素子群を形成したら、導電性音響整合層１１１それぞれの前面に前面基板１２２を接続し、同様に圧電体１１４における背面電極１１６の背面に背面基板１２０を接続する。これによって、前面基板１２２の配線パターンと各導電性音響整合層１１１とが電気的に接続される。また背面基板１２０の配線パターンと背面電極１１６とが電気的に接続される。
【００４９】
《バッキング材接続》
２次元アレイの素子群の前面および背面に基板を接続したら、背面基板１２０の背面にバッキング材１１８を接続する。なお、圧電体１１４、背面基板１２０およびバッキング材１１８の間の構成としては、図１に示されるものに限られず、必要に応じて信号処理を行う電子回路や背面整合層などの構造物を介在させることが可能である。
【００５０】
《音響レンズ接続》
２次元アレイの素子群の前面および背面に基板を接続したら、バッキング材１１８の接続と同時または前後して、前面基板１２２の前面に音響レンズ１０２を接続する。なお、上述のように音響整合層を３層以上で構成する場合は、音響レンズ１０２の前面に音響整合層を配置しても良い。また、前面基板１２２と音響レンズ１０２を隣接させず、前面基板１２２の前面に音響整合層を配置し、その音響整合層の更に前面に音響レンズ１０２を配置することも可能である。
【００５１】
（超音波トランスデューサと外部装置との接続）
次に、第１実施形態の超音波トランスデューサ１００を有する超音波プローブと、超音波診断装置本体との接続構成の一例について説明する。なお、以下の説明においては図示を省略する。超音波プローブは、内部に超音波トランスデューサ１００が設けられ、超音波診断装置本体と超音波プローブとを電気的に接続するためのインターフェース（ケーブル等）を有している。また超音波トランスデューサ１００は、前面基板１２２の配線パターンおよび背面基板１２０の配線パターンと、超音波プローブのインターフェースとを通じて、超音波診断装置本体と電気的に接続されており、超音波の送受信にかかる信号を相互に伝達している。
【００５２】
なお超音波プローブ内には、送受信回路等の電子回路が設けられた回路基板や、インターフェースと当該電子回路とを接続する接続用基板が設けられていてもよい。この場合は、超音波プローブと本体を接続するインターフェース、接続用基板の配線パターン、電子回路、前面基板１２２や、背面基板１２０の配線パターンを介して、前面電極１１２や背面電極１１６と超音波診断装置本体の制御部との間で信号が送受信される。
【００５３】
例えば超音波診断装置本体は、その制御部からインターフェースを通じて超音波トランスデューサ１００の駆動制御にかかる電気信号を超音波プローブに送る。この電気信号は、接続用基板を介して回路基板の電子回路に送信される。電子回路は、超音波診断装置本体制御部からの信号に基づき、前面基板１２２や背面基板１２０を通じて圧電体１１４に電圧を印加する。このとき、前面基板１２２の配線パターン、導電性音響整合層１１１および非導電性音響整合層１１０の溝１１０ａを通じて、前面電極１１２に電圧が印加される。このようにして圧電体１１４に電圧が印加され、超音波パルスが被検体に送信される。
【００５４】
また、例えば超音波トランスデューサ１００は、被検体からの反射波を受信すると、背面基板１２０等を介して、圧電体１１４が変換した電気信号を電子回路に送信する。電子回路はこの電気信号に所定の処理（遅延加算、増幅等）を行い、さらに接続用基板、インターフェースを介して超音波診断装置本体の制御部へ電気信号を送信する。この電気信号を基に超音波診断装置は超音波画像を生成する。また、前面電極１１２と電子回路との間では、前面基板１２２の配線パターン、導電性音響整合層１１１および非導電性音響整合層１１０の溝１１０ａを通じて、電気信号が伝達される。
【００５５】
（作用・効果）
以上説明した第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００および超音波プローブの作用および効果について説明する。
【００５６】
上記説明したように第１実施形態の超音波トランスデューサ１００では、圧電体１１４の前方に配置された非導電性音響整合層１１０それぞれに、前面電極１１２との境界面から、少なくとも導電性音響整合層１１１との境界面まで至る貫通された溝１１０ａが設けられている。さらにこの溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０前面にとどまらず、導電性音響整合層１１１の中途まで連続している。すなわち、図３（Ａ）に示すように溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０の背面から、導電性音響整合層１１１の前面を介し、導電性音響整合層１１１の中途まで至るように設けられている。また、溝１１０ａの内面における、少なくとも非導電性音響整合層１１０背面側の端部（溝１１０ａ後方端部）から、導電性音響整合層１１１に至る部分までを通るように導電性膜１１０ｂが設けられている。
【００５７】
このような非導電性音響整合層１１０有する超音波トランスデューサ１００の製造工程では、次のような工程のみで、前面電極１１２から前面基板１２２までの導通路を設けることが可能である。すなわち、非導電性材料ブロック１１０１と導電性材料ブロック１１１１とを積層させ、次に２次元配列分割後における素子の行方向または列方向において、行数または列数分の溝１１０ａを形成し、次に圧電体材料ブロック１１４１を接続し、次に、これらの積層体に対し行列方向に分割溝を設けることによって、圧電体１１４、非導電性音響整合層１１０および導電性音響整合層１１１の積層体を備えて構成される素子の２次元配列を形成する。
【００５８】
このような製造工程によって製造される超音波トランスデューサ１００によれば、非導電性音響整合層１１０の導通路の形成、ひいては超音波トランスデューサ１００の製造工程の煩雑さを回避することができること、前面電極１１２から前面基板１２２までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。すなわち、導電性音響整合層１１１の中途まで至る溝１１０ａ、導電性膜１１０ｂを有する構成であれば、その製造工程において、前面電極１１２から導電性音響整合層１１１までの導通路を確実に形成することができるだけでなく、その導通路を形成する工程は、音響整合層ブロックに溝１１０ａを設けてから圧電体材料ブロック１１４１を積層するだけなので、簡便である。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００および超音波トランスデューサ２００が設けられた超音波プローブについて図９〜図１６を参照して説明する。図９は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００の概要を示す概略斜視図である。なお、第２実施形態については、第１実施形態と異なる部分を主として説明し、その他重複する部分については説明を割愛する場合がある。また、図９において示される超音波トランスデューサ２００の素子数は概念上示されるものである。また行数や列数についても一例に過ぎず、その他の構成を適用することも可能である。
【００６０】
（超音波トランスデューサの概略構成）
図９に示すように、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００においても、圧電体２１４がｘｙ面上において２次元的に配列されている。この圧電体２１４の前面側に前面電極２１２が設けられ、背面側に背面電極２１６が設けられる。また各圧電体２１４の前面それぞれに対応して非導電性音響整合層２１０が設けられている。さらに非導電性音響整合層２１０における前面側に導電性音響整合層２１１が設けられる。また、圧電体２１４における背面側にはバッキング材２１８が設けられ、かつバッキング材２１８と圧電体２１４との間には、背面基板２２０が設けられている。また、図９に示すように導電性音響整合層２１１の前面側には前面基板２２２が設けられている。また前面基板２２２のさらに前面側には音響レンズ２０２が設けられている。なお、図１と同様に、図９においても、前面基板２２２および背面基板２２０は部分的に図示が省略されている。
【００６１】
（非導電性音響整合層と圧電体の構成）
次に、図１０、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）を参照して、第２実施形態の超音波トランスデューサ２００における非導電性音響整合層２１０、圧電体２１４について説明する。図１０は、第２実施形態にかかる音響整合層（２１１、２１０）および圧電体２１４の積層体を示した概略斜視図である。図１１（Ａ）は、第２実施形態にかかる非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４からなる積層体の溝２１０ａを示した概略斜視図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の溝２１０ａに樹脂２１０ｃを充填した状態を示す概略斜視図である。
【００６２】
第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００における、前面電極２１２と導電性音響整合層２１１との間の導通路（溝２１０ａ）は、図１０に示すように、非導電性音響整合層２１０前面から圧電体２１４の中途まで設けられている。すなわち、図１１（Ａ）に示すように溝２１０ａは、非導電性音響整合層２１０における導電性音響整合層２１１との境界面（非導電性音響整合層２１０前面）から非導電性音響整合層２１０を貫通し、前面電極２１２との境界面（非導電性音響整合層２１０背面）を経て、圧電体２１４の前面を貫いて圧電体２１４の中途に到るように設けられている。ここで「圧電体２１４の中途まで」とは、例えば、厚さ４００μｍ〜５５０μｍである圧電体２１４の前面位置から後方（図９のｚ方向と反対方向）約１０μｍに至る位置（溝２１０ａの底部）を示すものである。
【００６３】
また、第２実施形態の溝２１０ａは、素子配列方向（行方向または列方向／図９のｘまたはｙ方向）の一側面から反対側の他側面に到達するように設けられている。すなわち溝２１０ａは非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４を素子配列方向に貫通して設けられている。このような溝２１０ａの構成によれば、各素子（非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４の積層体）に対する溝２１０ａの形成において、素子配列における１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回で溝を設けることができる（図１４〜図１６参照）。なお、素子配列方向とは、超音波トランスデューサ２００の前後方向と直交する方向である。また、１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回で溝を設けることができれば、素子配列方向の両端に位置する素子（積層体）については、必ずしも素子配列方向に貫通していなくてもよい。
【００６４】
また、図１１（Ａ）に示す非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４の積層体における溝２１０ａの内面には、その全面にわたってメッキやスパッタなどにより導電性膜２１０ｂが設けられている。溝２１０ａが非導電性音響整合層２１０の前面から、前面電極２１２、圧電体２１４の前面を介し、圧電体２１４の中途まで設けられており、かつ導電性膜２１０ｂが、非導電性音響整合層２１０の前面から導電性音響整合層２１１に到るまで連続している。すなわち、導電性膜２１０ｂは溝２１０ａの全面にわたっているので、溝２１０ａの一端から他端までが電気的に導通されることになる。結果として、前面電極２１２が導電性膜２１０ｂの後方側と接しており、かつ非導電性音響整合層２１０の前面に隣接した導電性音響整合層２１１と導通される。さらに、前面電極２１２は導電性音響整合層２１１を介して前面基板２２２の接続リードと導通されることになる。
【００６５】
また、図１１（Ｂ）に示すように第２実施形態においても、非導電性音響整合層２１０と導電性音響整合層２１１における溝２１０ａの導電性膜２１０ｂのさらに内側には、樹脂２１０ｃが充填される。この樹脂２１０ｃの充填により非導電性音響整合層２１０に溝２１０ａを設けたことによる影響を抑制することが可能となる。ただし、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサ２００の振動モードによっては、音響整合層の溝２１０ａによる音響的影響が少ない場合があり、その場合には樹脂２１０ｃを設けなくても良い。
【００６６】
なお、溝２１０ａをサブダイスとして使用する場合は、その溝２１０ａは空隙のままにしてもよく、若しくは所望の媒質を充填するようにしてもよい。また、前面電極２１２と導電性音響整合層２１１が導通されていればよいので、例えば溝２１０ａの内面のうち、非導電性音響整合層２１０の前面側端部から、圧電体２１４に至る部分までを通るように導電性膜２１０ｂが部分的に設けられていればよい。また、接続リードを設けることが可能であればそのような構成を採用することも可能である。
【００６７】
また、図９〜図１１（Ｂ）に例示される構成に限らず複数の溝２１０ａを設けることも可能である。また、音響整合層を３層以上とすることも可能であり、例えば、前面基板２２２の前方に音響整合層を配置することも可能である。なお、溝２１０ａの好適な幅（配列方向の長さ／図９のｘ方向またはｙ方向の長さ）については、第１実施形態と同様である。
【００６８】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図１２〜図１６を参照し、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の製造方法、特に非導電性音響整合層２１０および圧電体２１４の溝２１０ａを設ける工程を主として説明する。図１２〜図１６は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００の製造工程を示した概略斜視図である。
【００６９】
《ブロック接続／図１２・図１３》
図９〜図１１（Ａ）・図１１（Ｂ）に例示されるように、第２実施形態の超音波トランスデューサ２００における音響整合層は、非導電性音響整合層２１０および導電性音響整合層２１１を積層して構成されている。ただし、第２実施形態においては、この積層された音響整合層を形成する前に、図１２に示すように、非導電性材料ブロック２１０１と、圧電体材料ブロック２１４１を積層する。なお、圧電体材料ブロック２１４１の前面にはあらかじめ前面電極２１２となる層が形成されているものとする。同じく圧電体材料ブロック２１４１の背面にはあらかじめ背面電極２１６となる層が形成されているものとする。
【００７０】
すなわち図１３に示すように、まず非導電性材料ブロック２１０１および圧電体材料ブロック２１４１の最も広い面同士を重ね合わせ、接続する。なお後の工程で、この積層体には、共に行列方向（図９におけるｘ方向またはｙ方向）に分割溝が設けられ、それにより図９に示すように圧電体２１４の素子数と同数の積層体が形成される。
【００７１】
《溝形成／図１４》
非導電性材料ブロック２１０１と圧電体材料ブロック２１４１を接続したら、これらの積層体に溝２１０ａを設ける。すなわち図１４に示すように、非導電性材料ブロック２１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック２１０１前面）から、非導電性材料ブロック２１０１を貫通し、圧電体材料ブロック２１４１の中途まで至る溝２１０ａを設ける。なお、「接続面」とは圧電体材料ブロック２１４１との接続面を示す。
【００７２】
第１実施形態と同様にこの溝２１０ａは、超音波トランスデューサ２００の素子ピッチに対応したピッチで複数設けられる。なお、図１４における音響整合層ブロックの溝２１０ａの数は、概念上示されるものである。また溝２１０ａは、必ずしも図１４に示されるように素子配列と平行に設けなくてもよく、素子配列に対して傾斜して設けることも可能である。
【００７３】
溝２１０ａを設けるにあたっての圧電体材料ブロック２１４１の切り込み量の一例としては、厚さ４００μｍ〜５５０μｍの圧電体材料ブロック２１４１に対して１０μｍ程度である。また溝２１０ａを設けるにあたり、切り込み幅を、素子幅の約３０％以下とし、かつ１０μｍ以上とすると、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサ２００の振動モード、導電性膜２１０ｂの形成作業などにおいて有効である。
【００７４】
なお、第２実施形態の導電性膜２１０ｂの形成工程、樹脂２１０ｃの形成工程は第１実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【００７５】
《導電性音響整合層接続／図１５》
非導電性材料ブロック２１０１および圧電体材料ブロック２１４１の積層体における溝２１０ａを形成したら、その音響整合層ブロックと圧電体材料ブロック２１４１とを接続する。つまり、図１５に示すように非導電性材料ブロック２１０１における圧電体材料ブロック２１４１との接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック２１０１前面）に対し、導電性材料ブロック２１１１を接続する。
【００７６】
《分割溝形成／図１６》
非導電性材料ブロック２１０１および圧電体材料ブロック２１４１の積層体と、導電性材料ブロック２１１１とを接続したら、さらにその積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。その結果、図１６のような圧電体２１４、非導電性音響整合層２１０、導電性音響整合層２１１の積層体を２次元配列してなる素子群が形成される。
【００７７】
なお、第２実施形態の前面基板２２２および背面基板２２０の接続工程、バッキング材２１８の接続工程ならびに、音響レンズ２０２の接続工程は第１実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【００７８】
（作用・効果）
以上説明した第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ２００を含む超音波プローブの作用及び効果について説明する。
【００７９】
上記説明したように第２実施形態の超音波トランスデューサ２００では、圧電体２１４の前方に配置された非導電性音響整合層２１０それぞれに、導電性音響整合層２１１との境界面から、圧電体２１４との境界面まで至る溝、すなわち非導電性音響整合層２１０を貫通する溝２１０ａが設けられている。さらにこの溝２１０ａは圧電体２１４前面にとどまらず、圧電体２１４の中途まで連続している。すなわち、図１１（Ａ）に示すように溝２１０ａは、圧電体２１４の中途部分から、非導電性音響整合層２１０を介し、導電性音響整合層２１１の前面まで至るように設けられている。また、溝２１０ａの内面には、少なくとも圧電体２１４の当該中途部分（溝２１０ａ後方端部）から、非導電性音響整合層２１０を通じて、導電性音響整合層２１１に至る部分までを通るように導電性膜２１０ｂが設けられている。
【００８０】
このような非導電性音響整合層２１０有する超音波トランスデューサ２００の製造工程では、次のような工程のみで、前面電極２１２から前面基板２２２までの導通路を形成することが可能である。すなわち、非導電性材料ブロック２１０１と圧電体材料ブロック２１４１とを積層させ、次に２次元配列分割後における素子の行方向または列方向において、行数または列数分の溝２１０ａを形成し、次に導電性材料ブロック２１１１を接続し、次に、これらの積層体に対し行列方向に分割溝を設けることによって、圧電体２１４、非導電性音響整合層２１０および導電性音響整合層２１１の積層体を備えて構成される素子の２次元配列を形成する。
【００８１】
このような製造工程によって製造される超音波トランスデューサ２００によれば、導電性音響整合層２１１の導通路の形成工程、ひいては超音波トランスデューサ２００の製造工程の煩雑さを回避することができること、前面電極２１２から前面基板２２２までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。すなわち、圧電体２１４の中途部分まで至る溝２１０ａ、導電性膜２１０ｂを有する構成によって、前面電極２１２から導電性音響整合層２１１までの導通路が確実に形成されるだけでなく、その溝２１０ａ形成工程は、非導電性材料ブロック２１０１と圧電体材料ブロック２１４１の積層体に溝２１０ａを形成してから導電性材料ブロック２１１１を積層するだけなので、簡便である。
【００８２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００および超音波トランスデューサ３００が設けられた超音波プローブについて図１７〜図２４を参照して説明する。図１７は、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００の概要を示す概略斜視図である。なお、第３実施形態については、第１実施形態および第２実施形態と異なる部分を主として説明し、その他重複する部分については説明を割愛する場合がある。また、図１７において示される超音波トランスデューサ３００の素子数は概念上示されるものである。また行数や列数についても一例に過ぎず、その他の構成を適用することも可能である。
【００８３】
（超音波トランスデューサの概略構成）
図１７に示すように、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００においても、圧電体３１４がｘｙ面上において２次元的に配列され、前面電極３１２および背面電極３１６が設けられる。また各圧電体３１４の前面それぞれに対応して、前方へ向かって順に、非導電性音響整合層３１０、導電性音響整合層３１１、前面基板３２２、音響レンズ３０２が設けられる。また、圧電体３１４における背面側にはバッキング材３１８が設けられ、かつバッキング材３１８と圧電体３１４との間には、背面基板３２０が設けられている。なお、図１と同様に図１７においても、前面基板３２２および背面基板３２０は部分的に図示が省略されている。
【００８４】
（前面電極の構成）
第３実施形態における前面電極３１２は、第１実施形態および第２実施形態における前面電極１１２、前面電極２１２と比較して厚く形成されている。例えば、第１実施形態の前面電極１１２および第２実施形態における前面電極２１２の厚さを約１μｍ程度としたときに、この前面電極３１２の厚さは、約２０μｍ程度である。このように前面電極３１２を厚く形成するのは、次に述べるように、この実施形態において前面電極３１２の中途まで溝３１０ａを設けるためである。
【００８５】
（非導電性音響整合層〜前面電極〜圧電体間の構成）
次に、図１８、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）を参照して、第３実施形態の超音波トランスデューサ３００における非導電性音響整合層３１０、圧電体３１４について説明する。図１８は、第３実施形態にかかる音響整合層（３１１、３１０）、前面電極３１２および圧電体３１４の積層体を示した概略斜視図である。図１９（Ａ）は、第３実施形態にかかる非導電性音響整合層３１０、前面電極３１２および圧電体３１４の積層体の溝３１０ａを示した概略斜視図である。図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）の溝３１０ａに樹脂を充填した状態を示す概略斜視図である。
【００８６】
第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００における、前面電極３１２から導電性音響整合層３１１までの導通路（溝３１０ａ）は、図１８に示すように、非導電性音響整合層３１０前面から前面電極３１２の中途部分まで設けられている。ここで、この実施形態における前面電極３１２は例えばその厚さが、約２０μｍであるので、第１実施形態および第２実施形態と同様に、前面電極３１２に約約１０μｍ程度の溝を設けることが可能である。
【００８７】
図１９（Ａ）に示すように溝３１０ａは、非導電性音響整合層３１０における導電性音響整合層３１１との境界面（非導電性音響整合層３１０前面）から、非導電性音響整合層３１０と前面電極３１２との境界面（非導電性音響整合層３１０背面）を経て、非導電性音響整合層３１０を貫通し、前面電極３１２の前面を貫いて前面電極３１２の中途部分に到るように設けられている。ここで「前面電極３１２の中途部分」とは、例えば、前面電極３１２の前面から後方（図１７のｚ方向と反対方向）へ向かって（溝３１０ａの深さ）約１０μｍの位置を示すものである。
【００８８】
また、第３実施形態の溝３１０ａは、素子配列方向（行方向または列方向／図１７のｘまたはｙ方向）の一側面から反対側の他側面に到達するように設けられている。すなわち溝３１０ａは非導電性音響整合層３１０および前面電極３１２を素子配列方向に貫通して設けられている。このような溝３１０ａの構成によれば、各素子（非導電性音響整合層３１０および前面電極３１２の積層体）に対する溝３１０ａの形成において、素子配列における１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回で溝を設けることができる（図２２〜図２４参照）。なお、素子配列方向とは、超音波トランスデューサ３００の前後方向と直交する方向である。また、１行分または１列分に属する素子それぞれに対し、１回で溝を設けることができれば、素子配列方向の両端に位置する素子については、必ずしも素子配列方向に貫通していなくてもよい。
【００８９】
また、図１９（Ａ）に示す溝３１０ａの内面には、その全面にわたってメッキやスパッタなどにより導電性膜３１０ｂが設けられている。溝３１０ａが非導電性音響整合層３１０の前面から、前面電極３１２の前面を経て、前面電極３１２の中途部分まで設けられており、導電性膜３１０ｂは、前面電極３１２の中途部分から導電性音響整合層３１１に到るまで連続している。すなわち、導電性膜３１０ｂは、溝３１０ａの全面にわたって設けられているので、溝３１０ａの一端から他端までが電気的に導通されることになる。結果として、前面電極３１２が導電性膜３１０ｂの後方側端部と接しており、かつ非導電性音響整合層３１０の前面に隣接した導電性音響整合層３１１と導通される。さらに、前面電極３１２は導電性音響整合層３１１を介して前面基板３２２の配線パターン等の接続リードと導通されることになる。
【００９０】
また、図１９（Ｂ）に示すように第３実施形態においても、非導電性音響整合層３１０と導電性音響整合層３１１における溝３１０ａの導電性膜３１０ｂのさらに内側には、樹脂３１０ｃが充填される。この樹脂３１０ｃの充填により非導電性音響整合層３１０に溝３１０ａを形成したことによる影響を抑制することが可能となる。ただし、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサ３００の振動モードによっては、樹脂３１０ｃの充填をすることで、溝３１０ａがあることによる音響的影響が生じる事態を回避する必要があるが、それ以外の場合には樹脂３１０ｃを設けなくても良い。
【００９１】
なお、溝３１０ａをサブダイスとして使用する場合は、その溝３１０ａは空隙のままにしてもよく、若しくは所望の媒質を充填するようにしてもよい。また、前面電極３１２と導電性音響整合層３１１が導通されていればよいので、例えば溝３１０ａの内面のうち、非導電性音響整合層３１０の前面側端部から、前面電極３１２に至る部分までを通るように導電性膜３１０ｂが設けられていればよい。また、接続リードを設けることが可能であればそのような構成を採用することも可能である。
【００９２】
また、図１７〜図１９（Ｂ）に例示される構成に限らず複数の溝３１０ａを設けることも可能である。また、音響整合層を３層以上とすることも可能であり、例えば、前面基板３２２の前方に音響整合層を配置することも可能である。なお、溝３１０ａの好適な溝幅については、第１実施形態および第２実施形態と同様である。
【００９３】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図２０〜図２４を参照し、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００の製造方法、特に非導電性音響整合層３１０および前面電極３１２の溝３１０ａを設ける工程を主として説明する。図２０〜図２４は、第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００の製造工程を示した概略斜視図である。
【００９４】
《ブロック接続／図２０・図２１》
図１７〜図１９（Ａ）・図１９（Ｂ）に例示されるように、第３実施形態の超音波トランスデューサ３００における音響整合層は、非導電性音響整合層３１０および導電性音響整合層３１１を積層して構成されている。ただし第３実施形態においても、図２０に示すように、この積層された音響整合層を形成する前に、非導電性材料ブロック３１０１、前面電極板３１２１および圧電体材料ブロック３１４１を積層する。この前面電極板３１２１の厚さは例えば約２０μｍ程度である。なお、圧電体材料ブロック３１４１の背面にはあらかじめ背面電極３１６となる層が形成されているものとする。
【００９５】
すなわち図２１に示すように、まず前面電極板３１２１が設けられた圧電体材料ブロック３１４１と非導電性材料ブロック３１０１との最も広い面同士を重ね合わせ、接続する。なお後の工程で、この積層体には、共に行列方向（図１７におけるｘ方向またはｙ方向）に分割溝が形成され、図１７に示すように所定の素子数と同数の積層体が形成される。
【００９６】
《溝形成／図２２》
非導電性材料ブロック３１０１と前面電極板３１２１が設けられた圧電体材料ブロック３１４１とを接続したら、これらの積層体に溝３１０ａを設ける。すなわち図２２に示すように、非導電性材料ブロック３１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック３１０１前面）に対し、非導電性材料ブロック３１０１を貫通し、前面電極板３１２１の中途まで至る溝３１０ａを設ける。なお、「接続面」とは圧電体材料ブロック３１４１との接続面を示す。
【００９７】
第１実施形態および第２実施形態と同様にこの溝３１０ａは、超音波トランスデューサ３００の素子ピッチに対応したピッチで複数設けられる。なお、図２２における溝３１０ａの数は、概念上示されるものである。また溝３１０ａを、必ずしも図２２に示されるように素子配列と平行に設けなくてもよく、素子配列に対して傾斜して設けることも可能である。
【００９８】
溝３１０ａの形成における前面電極板３１２１の切り込み量の一例としては、厚さ２０μｍの前面電極板３１２１に対して１０μｍ程度である。また、溝３１０ａ形成における切り込み幅を、素子幅の約３０％以下とし、かつ１０μｍ以上とすると、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサ３００の振動モード、導電性膜３１０ｂの形成作業などにおいて有効である。
【００９９】
なお、第２実施形態の導電性膜３１０ｂの形成工程、樹脂３１０ｃの形成工程から非導電性材料ブロック３１０１、圧電体材料ブロック３１４１および導電性材料ブロック３１１１の積層体に分割溝を構成する工程までは第２実施形態と同様であるため（図２３および図２４参照）、説明を割愛する。
【０１００】
また、第３実施形態の前面基板３２２および背面基板３２０の接続工程、バッキング材３１８の接続工程ならびに、音響レンズ３０２の接続工程は第１実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【０１０１】
（作用・効果）
以上説明した第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ３００を含む超音波プローブの作用及び効果について説明する。
【０１０２】
上記説明したように第３実施形態の超音波トランスデューサ３００では、圧電体３１４の前方に配置された非導電性音響整合層３１０それぞれに、導電性音響整合層３１１との境界面から、少なくとも前面電極３１２との境界面まで至る貫通された溝３１０ａが設けられている。さらにこの溝３１０ａは前面電極３１２前面にとどまらず、前面電極３１２の中途まで連続している。すなわち、図１９（Ａ）に示すように溝３１０ａは、前面電極３１２の中途部分から、非導電性音響整合層３１０を介し、導電性音響整合層３１１の前面まで至るように設けられている。また、溝３１０ａの内面には、少なくとも前面電極３１２の当該中途部分（溝３１０ａ後方端部）から、非導電性音響整合層３１０を通じて、導電性音響整合層３１１に至る部分までを通るように導電性膜３１０ｂが設けられている。
【０１０３】
このような非導電性音響整合層３１０有する超音波トランスデューサ３００の製造工程では、次のような工程のみで、前面電極３１２から前面基板３２２までの導通路を形成することが可能である。すなわち、非導電性材料ブロック３１０１と、前面電極板３１２１が設けられた圧電体材料ブロック３１４１とを積層させ、次に２次元配列分割後における素子の行方向または列方向において、行数または列数分の溝３１０ａを形成し、次に導電性材料ブロック３１１１を接続し、次に、これらの積層体に対し行列方向に分割溝を設けることによって、圧電体３１４、前面電極３１２、非導電性音響整合層３１０および導電性音響整合層３１１の積層体を備えて構成される素子の２次元配列を形成する。
【０１０４】
このような製造工程によって製造される超音波トランスデューサ３００によれば、導電性音響整合層３１１の導通路の形成工程、ひいては超音波トランスデューサ３００の製造工程の煩雑さを回避することができること、前面電極３１２から前面基板３２２までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。すなわち、前面電極３１２の中途まで至る溝３１０ａ、導電性膜３１０ｂを有する構成によって、前面電極３１２から導電性音響整合層３１１までの導通路が確実に形成されるだけでなく、その溝３１０ａ形成工程は、非導電性材料ブロック３１０１、前面電極板３１２１および圧電体材料ブロック３１４１の積層体に溝３１０ａを形成してから導電性材料ブロック３１１１を積層するだけなので、簡便である。
【０１０５】
[変形例]
次に、上述した第１実施形態〜第３実施形態の超音波トランスデューサの変形例について、説明する。
【０１０６】
（第１変形例）
図１、図９、図１７に示すように上述の超音波トランスデューサにおいては、非導電性音響整合層（１１０、２１０または３１０）の前方または後方に配置された構造物の中途に至る溝（１１０ａ、２１０ａまたは３１０ａ）が設けられて、導通路が形成された。しかしながらこの構成に限られず、例えば、導電性音響整合層の前面から導電性音響整合層および非導電性音響整合層を貫通して、圧電体の中途（または厚みのある前面電極の中途）まで至る溝を設けることも可能である。
【０１０７】
この変形例においては、例えば素子の２次元配列を形成するための分割溝形成後、または非導電性材料ブロック、導電性材料ブロック、圧電体材料ブロックの積層後の時点で、導通路としての溝を設けることが可能である。ただし、この変形例では、導電性音響整合層の溝による、例えば音響的な影響させないようにする必要がある。この変形例においても非導電性音響整合層の導通路の形成の煩雑さを回避することができること、前面電極から前面基板までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。
【０１０８】
（第２変形例）
図１、図９、図１７に示すように上述の超音波トランスデューサにおいては、非導電性音響整合層（１１０、２１０または３１０）の前面側に導電性音響整合層（１１１、２１１または３１１）を配置し、さらに導電性音響整合層の前面側に前面基板（１２２、２２２または３２２）を配置する構成であり、非導電性音響整合層と前面基板とは、導電性音響整合層を介して電気的接続をとっている。しかしながら、このような構成に限らず、導電性音響整合層を含まず非導電性音響整合層の前面側に前面基板を設ける構成であってもよい。
【０１０９】
なお、第１実施形態における超音波トランスデューサ１００においては、非導電性音響整合層１１０の背面から導電性音響整合層１１１に到達する溝１１０ａが設けられている。第１実施形態の超音波トランスデューサ１００にこの変形例を適用した場合、溝１１０ａは導電性音響整合層１１１ではなく、前面基板１２２の中途まで至るように設けられる。
【０１１０】
また、この変形例にかかる超音波トランスデューサの製造方法につき、上記第１実施形態〜第３実施形態と異なる部分のみ説明する。
【０１１１】
《超音波トランスデューサ１００への適用例》
この変形例を超音波トランスデューサ１００へ適用する場合、まず、非導電性材料ブロック１１０１の前面に前面基板１２２を接続する。次に、非導電性材料ブロック１１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック１１０１の背面）から、非導電性材料ブロック１１０１を貫通し、前面基板１２２の中途まで至る溝１１０ａを設ける。次に、溝１１０ａそれぞれに対し、導電性膜１１０ｂを設け、樹脂１１０ｃを充填する。次に、非導電性材料ブロック１１０１と圧電体材料ブロック１１４１とを接続する。次に、非導電性材料ブロック１１０１と圧電体材料ブロック１１４１との積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。この分割溝の形成工程では、前面基板１２２を含めて分割する場合と、前面基板１２２を分割しない場合とに分かれる。
【０１１２】
前面基板を１２２を含めて分割する場合は、分割された前面基板１２２それぞれを送受信回路等の電子回路と導通させる配線基板を、例えば前面基板１２２のさらに前面側に配置してもよい。
【０１１３】
前面基板１２２を分割しない場合は、前面基板１２２の中途まで至る分割溝を形成してもよく、前面基板１２２を削らないように、非導電性材料ブロック１１０１および圧電体材料ブロック１１４１のみを分割してもよい。
【０１１４】
《超音波トランスデューサ２００への適用例》
この変形例を第２実施形態の超音波トランスデューサ２００へ適用する場合、まず、非導電性材料ブロック２１０１と、あらかじめ前面電極２１２となる層および背面電極２１６となる層が形成された圧電体材料ブロック２１４１を積層する。次に、非導電性材料ブロック２１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック２１０１前面）から、非導電性材料ブロック２１０１を貫通し、圧電体材料ブロック２１４１の中途まで至る溝２１０ａを設ける。次に、溝２１０ａそれぞれに対し、導電性膜２１０ｂを設け、樹脂２１０ｃを充填する。次に、非導電性材料ブロック２１０１および圧電体材料ブロック２１４１の積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。次に、２次元配列に分割された非導電性音響整合層２１０の前面に対し、前面基板２２２を接続し、同様に圧電体２１４における背面電極２１６の背面に背面基板２２０を接続する。
【０１１５】
《超音波トランスデューサ３００への適用例》
この変形例を第３実施形態の超音波トランスデューサ３００へ適用する場合、まず、非導電性材料ブロック３１０１と、あらかじめ前面電極板３１２１および背面電極３１６となる層が形成された圧電体材料ブロック３１４１を積層する。次に、非導電性材料ブロック３１０１における接続面と反対側の面（非導電性材料ブロック３１０１前面）から、非導電性材料ブロック３１０１を貫通し、前面電極板３１２１の中途まで至る溝３１０ａを設ける。次に、溝３１０ａそれぞれに対し、導電性膜３１０ｂを設け、樹脂３１０ｃを充填する。次に、非導電性材料ブロック３１０１および圧電体材料ブロック３１４１の積層体に対し行列方向に分割溝を設ける。次に、２次元配列に分割された非導電性音響整合層３１０の前面に対し、前面基板３２２を接続し、同様に圧電体３１４における背面電極３１６の背面に背面基板３２０を接続する。
【０１１６】
この変形例が適用された第１実施形態〜第３実施形態の超音波トランスデューサにおいても非導電性音響整合層の導通路の形成の煩雑さを回避することができること、前面電極から前面基板までの導通路を形成することの双方を達成可能となる。
【０１１７】
この発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１８】
１００、２００、３００ 超音波トランスデューサ
１０２、２０２、３０２ 音響レンズ
１１０、２１０、３１０ 非導電性音響整合層
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ 溝
１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ 導電性膜
１１０ｃ、２１０ｃ、３１０ａ 樹脂
１１１、２１１、３１１ 導電性音響整合層
１１２、２１２、３１２ 前面電極
１１４、２１４、３１４ 圧電体
１１６、２１６、３１６ 背面電極
１１８、２１８、３１８ バッキング材
１２０、２２０、３２０ 背面基板
１２２、２２２、３２２ 前面基板
１１０１、２１０１、３１０１ 非導電性材料ブロック
１１１１、２１１１、３１１１ 導電性材料ブロック
１１４１、２１４１、３１４１ 圧電体材料ブロック
３１２１ 前面電極板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された導電性音響整合層と、
前記導電性音響整合層に対して前記非導電性音響整合層と反対側に配置された基板と、を備え、
前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記圧電体の中途、または該第２の面側の前記導電性音響整合層の中途まで至る複数の溝が形成され、
前記電極と前記基板とは、前記溝を介して導通されていること、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２】
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された基板と、を備え、
前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記圧電体の中途、または該第２の面側の前記基板の中途まで至る複数の溝が形成され、
前記電極と前記基板とは、前記溝を介して導通されていること、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記複数の溝は、前記非導電性音響整合層を貫通し、前記第２の面に接する前記導電性音響整合層の中途まで至るように形成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項４】
前記複数の溝は、前記非導電性音響整合層を貫通し、前記第２の面に接する前記基板の中途まで至るように形成されていること、
を特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記複数の溝は、前記非導電性音響整合層および前記電極を貫通し、前記第１の面に接する前記圧電体の中途まで至るように形成されていること、
を特徴とする請求項１または２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された基板と、を備え、
前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記電極の中途まで至る複数の溝が形成され、
前記電極と前記基板とは、前記溝を介して導通されていること、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記複数の溝は、前記非導電性音響整合層を貫通し、前記第１の面に接する前記電極の中途まで至るように形成されていること、
を特徴とする請求項６に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記複数の溝の内面には、前記第１の面から前記第２の面に至るように導電性材料が設けられていること、
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
前記複数の溝は、前記２次元配置された前記非導電性音響整合層の直交する２つの方向の一方、または両方に形成され、かつ該非導電性音響整合層の複数に亘って貫通して設けられていること、
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
非導電性音響整合層に対し、基板、導電性音響整合層または電極が設けられた圧電体を積層することにより積層体を形成する工程と、
前記積層体における積層面と反対側の面から前記非導電性音響整合層を貫通し、積層された前記基板の中途、前記導電性音響整合層の中途または前記圧電体の中途まで至る溝を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１１】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層および前記導電性音響整合層からなり、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記圧電体を積層する工程と、
積層された前記積層体および前記圧電体を、直交する２つの方向に分割する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１２】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層および前記基板からなり、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記圧電体を積層する工程と、
積層された前記積層体および前記圧電体のうち、少なくとも前記非導電性音響整合層および該圧電体を、直交する２つの方向に分割する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１３】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層および前記圧電体からなり、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記導電性音響整合層を積層する工程と、
積層された前記積層体および前記導電性音響整合層を、直交する２つの方向に分割する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１４】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層および前記圧電体からなり、
積層された前記積層体を、直交する２つの方向に分割する工程と、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記基板を積層する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１５】
非導電性音響整合層に対し、電極が設けられた圧電体を積層することにより積層体を形成する工程と、
前記積層体における積層面と反対側の面から前記非導電性音響整合層を貫通し、積層された前記圧電体における前記電極の中途まで至る溝を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１６】
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記導電性音響整合層を積層する工程と、
積層された前記積層体および前記導電性音響整合層を、直交する２つの方向に分割する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１５に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１７】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層、前記電極および前記圧電体からなり、
積層された前記積層体を、直交する２つの方向に分割する工程と、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記基板を積層する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１５に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１８】
超音波トランスデューサと、
前記超音波トランスデューサと外部装置との間のインターフェースと、を備え、
前記超音波トランスデューサは、
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された導電性音響整合層と、
前記導電性音響整合層に対して前記非導電性音響整合層と反対側に配置された基板と、を有し、
さらに前記超音波トランスデューサは、前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側前記圧電体の中途、または該第２の面側の前記導電性音響整合層の中途まで至る複数の溝が形成され、かつ前記電極と前記基板とは、該溝それぞれを介して導通されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項１９】
超音波トランスデューサと、
前記超音波トランスデューサと外部装置との間のインターフェースと、を備え、
前記超音波トランスデューサは、
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された基板と、を有し、
さらに前記超音波トランスデューサは、前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記圧電体の中途、または該第２の面側の前記基板の中途まで至る複数の溝が形成され、かつ前記電極と前記基板とは、該溝それぞれを介して導通されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項２０】
超音波トランスデューサと、
前記超音波トランスデューサと外部装置との間のインターフェースと、を備え、
前記超音波トランスデューサは、
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された基板と、を有し、
さらに前記超音波トランスデューサは、前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記電極の中途まで至る複数の溝が形成され、かつ前記電極と前記基板とは、該溝それぞれを介して導通されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項１】
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された導電性音響整合層と、
前記導電性音響整合層に対して前記非導電性音響整合層と反対側に配置された基板と、を備え、
前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記圧電体の中途、または該第２の面側の前記導電性音響整合層の中途まで至る複数の溝が形成され、
前記電極と前記基板とは、前記溝を介して導通されていること、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２】
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された基板と、を備え、
前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記圧電体の中途、または該第２の面側の前記基板の中途まで至る複数の溝が形成され、
前記電極と前記基板とは、前記溝を介して導通されていること、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記複数の溝は、前記非導電性音響整合層を貫通し、前記第２の面に接する前記導電性音響整合層の中途まで至るように形成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項４】
前記複数の溝は、前記非導電性音響整合層を貫通し、前記第２の面に接する前記基板の中途まで至るように形成されていること、
を特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記複数の溝は、前記非導電性音響整合層および前記電極を貫通し、前記第１の面に接する前記圧電体の中途まで至るように形成されていること、
を特徴とする請求項１または２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された基板と、を備え、
前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記電極の中途まで至る複数の溝が形成され、
前記電極と前記基板とは、前記溝を介して導通されていること、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記複数の溝は、前記非導電性音響整合層を貫通し、前記第１の面に接する前記電極の中途まで至るように形成されていること、
を特徴とする請求項６に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記複数の溝の内面には、前記第１の面から前記第２の面に至るように導電性材料が設けられていること、
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
前記複数の溝は、前記２次元配置された前記非導電性音響整合層の直交する２つの方向の一方、または両方に形成され、かつ該非導電性音響整合層の複数に亘って貫通して設けられていること、
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
非導電性音響整合層に対し、基板、導電性音響整合層または電極が設けられた圧電体を積層することにより積層体を形成する工程と、
前記積層体における積層面と反対側の面から前記非導電性音響整合層を貫通し、積層された前記基板の中途、前記導電性音響整合層の中途または前記圧電体の中途まで至る溝を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１１】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層および前記導電性音響整合層からなり、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記圧電体を積層する工程と、
積層された前記積層体および前記圧電体を、直交する２つの方向に分割する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１２】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層および前記基板からなり、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記圧電体を積層する工程と、
積層された前記積層体および前記圧電体のうち、少なくとも前記非導電性音響整合層および該圧電体を、直交する２つの方向に分割する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１３】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層および前記圧電体からなり、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記導電性音響整合層を積層する工程と、
積層された前記積層体および前記導電性音響整合層を、直交する２つの方向に分割する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１４】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層および前記圧電体からなり、
積層された前記積層体を、直交する２つの方向に分割する工程と、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記基板を積層する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１５】
非導電性音響整合層に対し、電極が設けられた圧電体を積層することにより積層体を形成する工程と、
前記積層体における積層面と反対側の面から前記非導電性音響整合層を貫通し、積層された前記圧電体における前記電極の中途まで至る溝を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１６】
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記導電性音響整合層を積層する工程と、
積層された前記積層体および前記導電性音響整合層を、直交する２つの方向に分割する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１５に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１７】
前記積層体は、前記非導電性音響整合層、前記電極および前記圧電体からなり、
積層された前記積層体を、直交する２つの方向に分割する工程と、
前記積層体の前記非導電性音響整合層における前記反対側の面に前記基板を積層する工程と、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１５に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１８】
超音波トランスデューサと、
前記超音波トランスデューサと外部装置との間のインターフェースと、を備え、
前記超音波トランスデューサは、
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された導電性音響整合層と、
前記導電性音響整合層に対して前記非導電性音響整合層と反対側に配置された基板と、を有し、
さらに前記超音波トランスデューサは、前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側前記圧電体の中途、または該第２の面側の前記導電性音響整合層の中途まで至る複数の溝が形成され、かつ前記電極と前記基板とは、該溝それぞれを介して導通されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項１９】
超音波トランスデューサと、
前記超音波トランスデューサと外部装置との間のインターフェースと、を備え、
前記超音波トランスデューサは、
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された基板と、を有し、
さらに前記超音波トランスデューサは、前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記圧電体の中途、または該第２の面側の前記基板の中途まで至る複数の溝が形成され、かつ前記電極と前記基板とは、該溝それぞれを介して導通されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項２０】
超音波トランスデューサと、
前記超音波トランスデューサと外部装置との間のインターフェースと、を備え、
前記超音波トランスデューサは、
２次元配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体それぞれに設けられた電極と、
前記電極側の第１の面と、該第１の面の反対側である第２の面とを有し、前記圧電体に応じて２次元配置された非導電性音響整合層と、
前記第２の面側に配置された基板と、を有し、
さらに前記超音波トランスデューサは、前記第１の面と前記第２の面との間において前記非導電性音響整合層を貫通し、該第１の面側の前記電極の中途まで至る複数の溝が形成され、かつ前記電極と前記基板とは、該溝それぞれを介して導通されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【図２１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−１５６９１１（Ｐ２０１２−１５６９１１Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９４１（Ｐ２０１１−１５９４１）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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