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】圧電体の電極側の第１の面と、反対側の第２の面とを有する非導電性音響整において、第１の面それぞれには、第１の面と第２の面の間の中間部分まで至る深さを有する複数の第１の溝が設けられる。また第２の面それぞれには第２の面から少なくとも中間部分まで至る深さを有し、第１の溝と交差する複数の第２の溝が設けられる。
【解決手段】圧電体の電極側の第１の面と、反対側の第２の面とを有する非導電性音響整において、第１の面それぞれには、第１の面と第２の面の間の中間部分まで至る深さを有する複数の第１の溝が設けられる。また第２の面それぞれには第２の面から少なくとも中間部分まで至る深さを有し、第１の溝と交差する複数の第２の溝が設けられる。
【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、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】
一般的に生体組織の音響インピーダンスは、１．５Ｍｒａｙｌ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、生体組織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、生体組織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、生体組織の音響インピーダンス（例えば１．５Ｍｒａｙｌ）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程度とするならば、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】
ところで、圧電体へは、超音波の送信のために駆動電圧を印加する必要があり、また、受信時にはこの圧電体から受信信号を取り出す必要がある。これらは、圧電体に形成されている電極へ、超音波診断装置の駆動回路および受信回路を、ケーブル等を解して接続することでなされる。この圧電体へ電気的接続を取る主な手段として、比較的音響インピーダンスが小さい基板上に形成された電極パターンを用いる方法がある。主に基板としてＦＰＣが使用される。
ところが、圧電体の電極にＦＰＣを直接接続(接触)することは、その音響インピーダンスの値(約３Ｍｒａｙｌ程度)から、先に述べた生体との音響不整合と同様の、ミスマッチが起こる。そのため、ＦＰＣは、先に述べたいくつかの音響整合層を介して振動子内に設置する必要がある。
第１層目に非導電性の音響整合層を配置する場合、非導電性の音響整合層が圧電体の電極とＦＰＣ上の電極間に存在することになり、電気的接続が得られなくなる。つまり、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形成し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形成し、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することにより、非導電性部材に対し、積層方向に導電性を持たせ、その板の導電性膜の面同士を重ね合わせて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、音響整合層の製造工程において非導電性材料からなる板に導電性膜を設けてから重ね合わせる作業は複雑であり、また音響整合層の製造工程における製造コストおよびリードタイムの増加を招くおそれがある。
【００１１】
本実施形態は、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と、これら圧電体それぞれに設けられた電極とを備える。また電極側の第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る。また第２の面側に配置された基板を備える。第１の面それぞれには、第１の面と第２の面の間の中間部分まで至る深さを有する複数の第１の溝が設けられる。また第２の面それぞれには第２の面から少なくとも中間部分まで至る深さを有し、第１の溝と交差する複数の第２の溝が設けられる。電極と第２の面とは、第１の溝と、第１の溝および第２の溝の交差部と、第２の溝とを介して、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構成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す概略斜視図である。
【図３Ａ】第１実施形態にかかる非導電性音響整合層の溝および導電性膜を示す概略斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの第１の溝および第２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非導電性音響整合層を形成する工程の一部を示す概略斜視図である。
【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】図５の非導電性材料ブロックの第１の溝、第２の溝および貫通孔を示す概略斜視図である。
【図７】図６の非導電性材料ブロックの内部構造を示す、概略斜視図である。
【図８】図７の非導電性材料ブロックのＡ−Ａ断面図である。
【図９】図７の非導電性材料ブロックのＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】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１１】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１０の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１２】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１１の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１３】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層を形成する工程の一部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非導電性音響整合層に形成された第２の溝の一例の概要を示す概略底面図である。
【図１５】図１４の一部分の概略拡大図である。
【図１６】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層に形成された第２の溝の他の例の概要を示す非導電性音響整合層の概略上面図である。
【図１７】図１６の一部分の概略拡大図である。
【図１８】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層に設けられた第１の溝および第２の溝の一例の概要を示す非導電性音響整合層の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態にかかる超音波トランスデューサおよび超音波プローブにつき、図１〜図１８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３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、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１００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。なお非導電性音響整合層１１０の前面は「第２の面」の一例に該当し、背面は「第１の面」の一例に該当する。
【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図示しない音響レンズが設けられている。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。
【００１９】
（各部の構成）
次に、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００における各部の構成について説明する。
【００２０】
〈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。
【００２１】
〈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。
【００２２】
〈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またはケーブルへの接続部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。
【００２３】
〈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の積層体を示す概略斜視図である。図３（Ａ）は、第１実施形態にかかる非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａ、第２の溝１１０ｂおよび導電性膜１１０ｃを示す概略斜視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに樹脂１１０ｄを充填した状態を示す概略斜視図である。
【００２４】
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、音響レンズとの間で段階的に音響インピーダンスを変化させ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。
【００２５】
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（図１のｚ方向）の長さ）は、例えば１５０μｍ〜２００μｍである。
【００２６】
図２および図３Ａに示すように第１実施形態の非導電性音響整合層１１０における、前面電極１１２との境界面（非導電性音響整合層１１０背面）には、中間の位置まで到達する深さを有する第１の溝１１０ａが設けられている。ここで中間の位置とは、非導電性音響整合層１１０における背面と前面の間の位置である。すなわち、第１の溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０を貫通せず、非導電性音響整合層１１０の中間部分まで設けられている。
【００２７】
また非導電性音響整合層１１０における、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）には、第１の溝１１０ａの前方側端部を越えた非導電性音響整合層１１０の中間の位置（中間部分）まで到達する深さを有する第２の溝１１０ｂが設けられている。すなわち、第２の溝１１０ｂは、非導電性音響整合層１１０を貫通せず、非導電性音響整合層１１０の背面と前面の間における、第１の溝１１０ａの前端よりさらに後方側まで至るように設けられている。また、本構成の非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの深さの一例において、第１の溝１１０ａの深さと第２の溝１１０ｂの深さとを合わせた長さは、非導電性音響整合層１１０の厚さ、すなわち非導電性音響整合層１１０の背面から前面までの長さ以上となる。
【００２８】
また、図３（Ａ）に示すように、第１の溝１１０ａは、非導電性音響整合層１１０の側面から反対側の側面まで至るように（非導電性音響整合層１１０配列のｙ方向へ）貫通して設けられている。また第２の溝１１０ｂは、非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａが露出していない側面からその反対側の側面まで至り、第１の溝１１０ａと交差するように、非導電性音響整合層１１０の配列のｘ方向の向きに貫通して設けられている。すなわち図１に示すように、第１の溝１１０ａは、マトリックス状に配列された非導電性音響整合層１１０を含む各素子に対し、素子配列方向における一方向に並んで設けられており、これに対する第２の溝１１０ｂは、各素子に対し、第１の溝１１０ａと直交する方向に並んで設けられている。
なお、第１の溝１１０ａが並べられた素子配列における一方向について、以下、単に「ｘ方向」（図１参照）と記載することがある。素子配列におけるｘ方向は、「第１の方向」の一例に該当する。また、第２の溝１１０ｂが並べられた方向、すなわち当該ｘ方向と直交する方向について、以下、単に「ｙ方向」（図１参照）と記載することがある。
【００２９】
さらに第２の溝１１０ｂは、非導電性音響整合層１１０の前面から第１の溝１１０ａの前方側端部を越えた非導電性音響整合層１１０の中間部分まで至る。このような第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂの構成によれば、第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとは、非導電性音響整合層１１０の中間部分において交差することになる。結果、これら第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとの交差部（図７〜図９の符号１１０ｆ参照）を介して、非導電性音響整合層１１０の前面から背面を貫通する貫通孔１１０ｅ（図６および図７参照）が形成される。なお、素子の配列方向は、超音波トランスデューサ１００の超音波放射方向（前後方向（図１のｚ方向））と略直交する方向、すなわちｘｙ方向（図１参照）である。また、第１の溝１１０ａと比較して第２の溝１１０ｂを浅く設けることが有効である。また、サブダイスを採用する場合は、第１の溝１１０ａの位置をサブダイスに合わせることが有効である。
【００３０】
さらに、このような第１の溝１１０ａの構成によれば、非導電性音響整合層１１０に対して第１の溝１１０ａを設けるにあたり、素子配列における１行分に属する各素子に対し、１回の工程で第１の溝１１０ａを設けることができる（図４、図５、図７参照）。同じように、このような第２の溝１１０ｂの構成によれば、素子配列における１列分に属する各素子に対し、１回の工程で第２の溝１１０ｂを設けることができる。なお、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、それぞれ１回で溝を設けることができればよく、他の構成とすることも可能である。例え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。
【００３１】
また、図３（Ａ）に示す非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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１１０ｃが設けられている。第１の溝１１０ａに対しては、非導電性音響整合層１１０の背面から、交差部１１０ｆを経て、非導電性音響整合層１１０の中間部分まで導電性膜１１０ｃが設けられている。すなわち、第１の溝１１０ａの導電性膜１１０ｃは、非導電性音響整合層１１０の背面と、交差部１１０ｆとの間の電気的な導通路となる。また、第２の溝１１０ｂの導電性膜１１０ｃは、交差部１１０ｆと、非導電性音響整合層１１０の前面との間の電気的な導通路となる。したがって、非導電性音響整合層１１０の背面と、導電性音響整合層１１１の背面との間には、非導電性音響整合層１１０の貫通孔１１０ｅを介した電気的な導通路が設けられる。結果として、非導電性音響整合層１１０の背面に隣接した前面電極１１２は、貫通孔１１０ｅに設けられた導電性膜１１０ｃ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。なお、前面基板１２２の配線パターンはベタ電極である場合を含む。
【００３２】
また、図３（Ｂ）に示すように非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの導電性膜１１０ｃのさらに内側には、樹脂１１０ｄが充填される。この樹脂１１０ｄ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１１０ｄにより第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを埋めることで、非導電性音響整合層１１０に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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、必ずしもこの樹脂１１０ｄを第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに充填する構成に限られない。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、音響整合層に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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１１０ｄを設けなくても良い。また、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂのいずれか一方のみに樹脂１１０ｄを設けてもよい。
【００３３】
なお、図１〜図３（Ｂ）に示す第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂは、その深さ方向が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（図１のｚ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。また、導電性膜１１０ｃが第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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。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、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１１０ｃを設けてもよい。
また、導電性膜１１０ｃに限らず、貫通孔１１０ｅに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。
【００３４】
また、図１に示す非導電性音響整合層１１０においては、第１の溝１１０ａがｘ方向に並んでｙ方向へ設けられており、第２の溝１１０ｂがｙ方向に並んでｘ方向へ設けられている。しかしながら、本実施形態の超音波トランスデューサ１００としてはこのような構成に限らず、第１の溝１１０ａをｙ方向に並べてｘ方向へ設け、第２の溝１１０ｂをｘ方向に並べてｙ方向へ設けてもよい。
【００３５】
また、図１〜図３（Ｂ）に示す非導電性音響整合層１１０においては、１素子に対し第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂがそれぞれ１つずつ設けられているが、必ずしもこれに限られない。例えば、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの少なくともいずれか一方を、１素子に対し複数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、音響レンズの順に配置・積層されているが、これ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、さらに音響レンズと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。
【００３６】
なお、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂそれぞれの溝幅は、最大で素子幅の約３０％程度に抑えることが好適である。例えば１５０μｍ幅の素子であれば、５０μｍ〜１０μｍ程度とするのが好適である。すなわち、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの溝幅をこのように設けることで、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１１０ｃ設ける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の第１の溝１１０ａの配列方向または第２の溝１１０ｂ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。
【００３７】
〈音響レンズ〉
音響レンズ（不図示）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が、２Ｄアレイの場合は各素子の位相制御によって３次元的に焦点を結ばせることができるので、レンズ機能を付与しない場合もある。音響レンズの素材としては、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。
【００３８】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図４〜図１２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に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設ける工程を主として説明する。図４、図５および図１０〜図１２は、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の製造工程を示す概略斜視図である。
【００３９】
《第１の溝の形成／図４》
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。この音響整合層の非導電性音響整合層１１０としては、図４に示すような、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が用いられる。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（図１０）が用いられる。
【００４０】
本実施形態の超音波トランスデューサ１００を形成するにあたり、まず図４に示すように、非導電性材料ブロック１１０１に対し、（２次元配列分割後（図１２）における）ｘ方向に並んでｙ方向（図１におけるｙ方向）に、所定のピッチで第１の溝１１０ａを形成する。この第１の溝１１０ａは、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の中間位置までの深さを有するように設けられる。つまり、非導電性材料ブロック１１０１を前後方向（深さ方向）に貫通しないように、非導電性材料ブロック１１０１における背面と前面の間の中間部分まで設けられる。
【００４１】
また、第１の溝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ｘ方向に並んで第１の溝１１０ａを設ける場合は、少なくとも列数分だけ第１の溝１１０ａを設けることになる。また素子配列のｙ方向に並んで第１の溝１１０ａを設ける場合は、少なくとも行数分だけ第１の溝１１０ａを設けることになる。なお、図４などにおける非導電性材料ブロック１１０１の第１の溝１１０ａの数は、概念上示されるものである。
【００４２】
上述のように第１の溝１１０ａとして、非導電性音響整合層１１０に切込みを設ける。この切り込み幅（第１の溝１１０ａの幅）は素子幅に比較して狭いほうが望ましい。例えば切り込み幅は、素子幅の約３０％以下、かつ、１０μｍ以上に設定してもよい。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。このような切込み幅であれば、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１１０ｃの形成作業などにおいて有効である。
【００４３】
《第２の溝の形成／図５》
図４に示すように、非導電性材料ブロック１１０１に対し、第１の溝１１０ａを設けたら、図５に示すように非導電性音響整合層１１０に第２の溝１１０ｂを設ける。この第２の溝１１０ｂは、非導電性材料ブロック１１０１の前面から後方側へ、第１の溝１１０ａの前方側端部を越えた非導電性音響整合層１１０の中間の位置までの深さを有するように設けられる。つまり、非導電性音響整合層１１０を前後方向に貫通しないように設けられる。例えば、非導電性音響整合層１１０における背面と前面の間の第１の溝１１０ａとの交差部１１０ｆ（図８、図９参照）より後方まで設けられる。
【００４４】
また、第２の溝１１０ｂ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ｘ方向に並んで第２の溝１１０ｂを設ける場合は、少なくとも列数分だけ第２の溝１１０ｂを設けることになる。また素子配列のｙ方向に応じて第２の溝１１０ｂを設ける場合は、少なくとも行数分だけ第２の溝１１０ｂを設けることになる。
【００４５】
ここで、非導電性材料ブロック１１０１に形成された第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとの交差部１１０ｆおよび貫通孔１１０ｅにつき、図６〜図９を参照して説明する。図６は、図５の非導電性材料ブロック１１０１の第１の溝１１０ａ、第２の溝１１０ｂおよび貫通孔１１０ｅを示す概略斜視図である。図７は、図６の非導電性材料ブロック１１０１の内部構造を示す概略斜視図である。図８は、図７に示す非導電性材料ブロック１１０１のＡ−Ａ断面図である。図９は、図７に示す非導電性材料ブロック１１０１のＢ−Ｂ断面図である。
【００４６】
第２の溝１１０ｂが形成されると、図６および図７に示すように第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとが交差する。また、第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとが交差することにより、非導電性材料ブロック１１０１の前面から背面までを通された貫通孔１１０ｅが形成される。図８に示すように、非導電性材料ブロック１１０１における第２の溝１１０ｂに沿った断面（図７Ａ−Ａ断面）には、所定のピッチで、第１の溝１１０ａが配列されている。さらに図８の断面と直交する非導電性材料ブロック１１０１の断面（図９（図７のＢ−Ｂ断面））には、所定のピッチで第２の溝１１０ｂが配列されている。これらの第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの底部同士は、第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとが交差する部分においてつながっている（図８、図９の交差部１１０ｆ）。さらに図６および図７に示すように、交差部１１０ｆは、ｙ方向およびｘ方向における素子ピッチに対応して形成される。
【００４７】
したがって、後の工程で、非導電性材料ブロック１１０１が導電性材料ブロック１１１１および圧電体材料ブロック１１４１と接続され（図１０、図１１）、これらの積層体がｘｙ方向に分割されたとき（図１２）には、非導電性音響整合層１１０それぞれに少なくとも一つ以上貫通孔１１０ｅが設けられた状態となる。
【００４８】
第２の溝１１０ｂを設けるにあたり、切り込み幅（第２の溝１１０ｂの幅）を、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１１０ｃの形成作業などの観点から、例えば素子幅の約３０％以下、かつ、１０μｍ以上に設定してもよい。なお、第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂを設ける順序は、いずれが先であっても、また同時であってもよい。また、図５などにおける非導電性材料ブロック１１０１の第２の溝１１０ｂの数は、概念上示されるものである。
【００４９】
《導電性膜の形成》
非導電性材料ブロック１１０１に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設けたら、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに導電性膜１１０ｃを設ける。導電性膜１１０ｃは、例えばメッキやスパッタなどにより、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの内面の全面および非導電性材料ブロックの前面、背面、側面にわたって設けられる。これにより、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ（貫通孔１１０ｅ）の一端から他端まで（非導電性材料ブロックの背面から前面まで）が電気的に導通される。さらに、非導電性音響整合層１１０の背面に隣接した前面電極１１２は、導電性膜１１０ｃ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。
【００５０】
なお、導電性膜１１０ｃは必ずしも第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの内側全面および非導電性材料ブロックの前面、背面、側面に設けなくても良い。例えば第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの内面のうち、一部側面であって、第１の溝１１０ａの一端（背面側端部）から、第２の溝１１０ｂの他端（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１１０ｃを設けてもよい。すなわち貫通孔１１０ｅのみに導電性膜１１０ｃ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まで確実に電気的接続をとれるのであれば、貫通孔１１０ｅの全面にわたって導電性膜１１０ｃを設けなくてもよく、貫通孔１１０ｅの一端から他端まで至る一部側面のみに導電性膜１１０ｃ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、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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１１０ｃの代わりに接続リードを設けてもよい。
【００５１】
《樹脂の充填》
非導電性材料ブロック１１０１の第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに導電性膜１１０ｃを設けたら、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂそれぞれにおける導電性膜１１０ｃのさらに内側に、樹脂１１０ｄを充填する工程を行ってもよい。この工程は素子の振動設計により実施、非実施が決定されるものである。樹脂１１０ｄにはエポキシ接着剤などを用いることが可能であるが、場合によってはシリコーン系ゴム接着剤である場合もある。ただし、素子（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）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、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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１１０ｄを設けなくてもよい。また、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂのいずれか一方のみに樹脂１１０ｄを設けてもよい。
【００５２】
また、導電性膜１１０ｃおよび樹脂１１０ｄを設ける工程は、必ずしも第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの双方を設けた後に行わなくてもよく、第１の溝１１０ａを設け、まず第１の溝１１０ａ側から導電性膜１１０ｃ、樹脂１１０ｄを設け、その後第２の溝１１０ｂに導電性膜１１０ｃ、樹脂１１０ｄを設けてもよい。しかし、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの双方を設けた後に導電性膜１１０ｃ、樹脂１１０ｄを一度に設ける上記工程の方が、超音波トランスデューサ１００の製造工程として簡便である。
【００５３】
《ブロックの接続／図１０・１１》
非導電性材料ブロック１１０１に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設け、導電性膜１１０ｃ（場合によっては樹脂１１０ｄ）を設けたら、非導電性材料ブロック１１０１と導電性材料ブロック１１１１とを接続する。すなわち図１０および図１１に示すように、非導電性材料ブロック１１０１における第２の溝１１０ｂ端部が露出した面に、導電性材料ブロック１１１１を重ね合わせ、接続する。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ｘｙ方向に分割溝が設けられ、それにより図１２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。
【００５４】
《圧電体の接続／図１０・１１》
非導電性材料ブロック１１０１の第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに導電性膜１１０ｃ（場合によっては樹脂１１０ｄ）を設け、導電性材料ブロック１１１１を積層したら、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１０および図１１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となる層が設けら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ｘｙ方向に分割溝が設けられ、超音波トランスデューサ１００における圧電体１１４の所望の素子数となるように分割される（図１参照）。なお、非導電性材料ブロック１１０１に対する導電性材料ブロック１１１１と圧電体材料ブロック１１４１との接続の順序は、いずれが先であってもよい。
【００５５】
《分割溝の形成／図１２》
第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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ｘｙ方向に分割溝を設ける。つまり、図１２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ｙ方向に所定のピッチで分割溝を設け、ブロックの積層体を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ｘ方向に所定のピッチで分割溝を設ける。その結果、図１２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。
【００５６】
《基板の接続》
図１２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（グランドとしてのベタ電極の場合もある）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。
【００５７】
《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。
【００５８】
《音響レンズの接続》
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、前面基板１２２と音響レンズを隣接させず、前面基板１２２の前面に音響整合層を配置し、その音響整合層のさらに前面に音響レンズを配置することも可能である。
【００５９】
（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（ベタ電極の場合を含む）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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。例えば背面基板１２０を通じ背面電極１１６に電圧が印加される。前面電極１１２は非導電性音響整合層１１０の第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ、導電性音響整合層１１１ならびに前面基板１２２の配線パターンを通じてグランドに接続される。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。
【００６２】
また、例えば超音波診断装置本体は、超音波トランスデューサ１００が被検体からの反射波を受信すると、背面基板１２０や実施形態の非導電性音響整合層１１０、前面基板１２２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。
【００６３】
（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。
【００６４】
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それぞれにおける、前面電極１１２との境界面（非導電性音響整合層１１０背面）には、中間の位置まで到達する深さを有する第１の溝１１０ａが設けられている。さらに、非導電性音響整合層１１０には、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）には、非導電性音響整合層１１０の中間位置、つまり、第１の溝１１０ａの前端よりさらに後方側の位置まで至る深さを有する第２の溝１１０ｂが設けられている。これら第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの交差部１１０ｆが形成される結果、図６および図７に示すように、前面電極１１２との境界面から、導電性音響整合層１１１との境界面まで至る貫通された貫通孔１１０ｅが形成される。さらに第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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（第１の溝１１０ａ後方端部）から、導電性音響整合層１１１背面に至る部分（第２の溝１１０ｂ前方端部）までを通るように導電性膜１１０ｃが設けられている。
【００６５】
このような非導電性音響整合層１１０を有する超音波トランスデューサ１００の製造工程では、非導電性材料ブロック１１０１に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設けることにより貫通孔１１０ｅを形成し、この貫通孔１１０ｅに、導電性膜１１０ｃを設けるのみで、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が可能である。さらに非導電性材料ブロック１１０１、導電性材料ブロック１１１１および圧電体材料ブロック１１４１を積層させ、次にこれらの積層体に対しｘｙ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。
【００６６】
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。すなわち、非導電性音響整合層１１０に第１の溝１１０ａ、第２の溝１１０ｂおよび導電性膜１１０ｃを設ける構成であれば、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設けることができるだけでなく、その導通路を設ける工程は、非導電性材料ブロック１１０１に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設けるだけなので、簡便である。
【００６７】
［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および超音波トランスデューサが設けられた超音波プローブについて図１３〜図１７を参照して説明する。図１３は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性材料ブロック２１０１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１３において示される非導電性材料ブロック２１０１の第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの数は概念上示されるものである。
【００６８】
（超音波トランスデューサの概略構成）
第２実施形態にかかる超音波トランスデューサにおいても、圧電体がｘｙ面上において２次元的に配列されている。この圧電体それぞれの前面側に前面電極が設けられ、背面側に背面電極が設けられる。また各圧電体の前面それぞれに対応して、非導電性音響整合層２１０（図１４および図１６等参照）が設けられている。さらに非導電性音響整合層２１０の前面前方へ向かって、導電性音響整合層、前面基板、音響レンズが順に配置されている。また、圧電体における背面側にはバッキング材が設けられ、かつバッキング材と圧電体との間には、背面基板が設けられている。
【００６９】
（非導電性音響整合層と第１の溝および第２の溝の構成）
次に、図１３〜図１７を参照して、第２実施形態の超音波トランスデューサにおける非導電性音響整合層２１０と第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂについて説明する。図１４は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層２１０に設けられた第２の溝２１０ｂの一例の概要を示す非導電性音響整合層２１０の概略上面図である。図中の非導電性音響整合層群２３０は、非導電性音響整合層２１０の２Ｄアレイ素子配列の全体を、概念的に破線で一括りとして示すものである。また交差部２２０は、素子配列（図中ｘ方向）に平行な第１の溝２１０ａと、素子配列に対して斜めに走る第２の溝２１０ｂとの交差する部分である。すなわち交差部２２０は、非道電音響整合層２１０に形成された貫通孔を示している。なお、図１４においては２次元配列された複数の非導電性音響整合層２１０のうち、一部の非導電性音響整合層２１０のみを示している。図１５は、図１４の一部分の概略拡大図である。
【００７０】
［溝の深さ］
超音波トランスデューサにおける、前面電極から導電性音響整合層までの電気的接続をとる導通路は、第１実施形態と同じく、第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂ（図１３参照）によって形成される。非導電性音響整合層２１０の背面には、中間の位置まで到達する深さを有する第１の溝２１０ａが設けられている。また非導電性音響整合層２１０の前面には、中間部分、すなわち第１の溝２１０ａの前端よりさらに後方側の位置まで至る深さを有する第２の溝２１０ｂが設けられている。これら第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの交差部２２０が形成される結果、圧電体の前面電極との境界面から、導電性音響整合層との境界面まで至る貫通孔が形成される。
【００７１】
［溝の方向（溝の角度）］
また、第１実施形態と同様に、第２実施形態の第１の溝２１０ａは、マトリックス状に配列された非導電性音響整合層２１０に対し、ｙ方向に並んでｘ方向へ貫通して設けられている。つまり第１の溝２１０ａは、非導電性音響整合層２１０の側面から反対側の側面まで至るように、非導電性音響整合層２１０の配列のｘ方向へ貫通して形成されている。
【００７２】
これに対し第２実施形態の第２の溝２１０ｂは、図１４に示すように、非導電性音響整合層２１０の配列方向（例えばｘ方向）に対して所定の角度分、傾斜させて設けられている。また第２の溝２１０ｂは、第１の溝２１０ａと交差するように設けられる。第２の溝２１０ｂの傾斜角度、すなわち２次元配列の非導電性音響整合層２１０におけるｘ方向に対する傾斜角度は、第２の溝２１０ｂを第１の溝２１０ａと交差させるように設けるために、例えば９０°未満に設定される。なお、この傾斜角度は配列方向（例えばｘ方向）と第２の溝２１０ｂとがなす角度のうち、小さい方の角度を示すものとする（例えば図１４におけるθ）。
【００７３】
第２の溝２１０ｂの傾斜角度を０°とすると、第２の溝２１０ｂと第１の溝２１０ａとが平行となる場合がある。第２の溝２１０ｂと第１の溝２１０ａとを平行にしてしまうと、非導電性音響整合層２１０が細い短冊状に分離されてしまう場合があるので、溝２１０ａと溝２１０ｂのなす角度は、３０°〜９０°程度が望ましい。
【００７４】
また、第２の溝２１０ｂは、非導電性音響整合層２１０の一側面から他側面へ貫通して形成される。
【００７５】
このような第１の溝２１０ａの構成によれば、非導電性音響整合層に対して第１の溝２１０ａを設けるにあたり、素子配列における１行分に属する各素子に対し、１回の工程で第１の溝２１０ａを設けることができる（図１３参照）。同じように、このような第２の溝２１０ｂの構成によれば、素子配列における複数の素子それぞれに対し、１回の工程で第２の溝２１０ｂを設けることができる。なお、素子は、超音波トランスデューサの前後方向（図１のｚ方向参照）と略直交する方向に配列されている。なお、複数の素子それぞれに対し１回で溝を設けることができればよいので、他の構成とすることも可能である。例え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、素子配列方向に貫通していなくてもよい。
【００７６】
［溝のピッチ］
第２実施形態の第２の溝２１０ｂは素子配列に対し傾斜して設けられるものである。次に、第２の溝２１０ｂ同士のピッチ（溝ピッチ）の例につき、図１４〜図１７を参照して説明する。なお第２の溝２１０ｂ同士のピッチ、すなわち溝ピッチとは、図１５に示すように、１つの第２の溝２１０ｂの中央ラインから隣の第２の溝２１０ｂの中央ラインまでの距離を示すものである。すなわち、ある１つの第２の溝２１０ｂの中心から、隣の第２の溝２１０ｂの中心までの距離を示すものである。また説明の便宜上、以下の説明においては、第２の溝２１０ｂの溝ピッチを単に「Ｐｋ２」、「Ｐｋ４」、「Ｐｋ６」または「Ｐｋ８」と記載することがある。また説明の便宜上、以下の説明において、第１の溝２１０ａの溝ピッチを単に「Ｐｋ１」、「Ｐｋ３」または「Ｐｋ５」または「Ｐｋ７」と記載することがある。また説明の便宜上、第１の溝２１０ａと第２の溝２１０ｂの交差部２２０に形成される貫通孔のピッチ(例えば、図１５におけるｘ方向のピッチ)を「Ｐｈ」と記載することがある。
【００７７】
また、１つの非導電性音響整合層２１０の配列方向（例えば、図１５におけるｘ方向）における長さ、すなわち素子幅を単に「Ｐｗ」と記載することがある。Ｐｗについて言い換えれば、非導電性音響整合層２１０における一側面から反対側の側面までの長さである。
【００７８】
また、例えば図１５における非導電性音響整合層２１０の配列（マトリックス状の圧電素子配列に対応した配列）のｘ方向の左端から隣の素子の左端までの周期的な距離を単に「Ｐｅ」と記載することがある。Ｐｅについて言い換えれば、１つの非導電性音響整合層２１０の幅方向の中心から、隣の非導電性音響整合層２１０の中心までの長さ（素子ピッチ）である。またＰｅについてさらに他の表現で言い換えれば、１つの非導電性音響整合層２１０の幅方向右端から、隣の非導電性音響整合層２１０の幅方向左端までの長さ（非導電性音響整合層２１０の素子間隔）と、素子幅Ｐｗとを合わせた長さである。
【００７９】
また、第２の溝２１０ｂの傾斜角度のうち、小さい方の角度を単に「θ」と記載することがある。ここで傾斜角度とはすなわち素子の配列方向（例えばｘ方向）と第２の溝２１０ｂとがなす角度をいう。
【００８０】
〈溝ピッチ例１〉
第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ６は、図１５に例示するように、素子幅Ｐｗ以下として設定することが可能である。
【００８１】
〈溝ピッチ例２〉
第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ２は、素子幅Ｐｗ以下として設定することが可能であり、さらに図１５に例示するように、加えて、Ｐｋと、Ｐｗの関係を下記の（１）式のように設定することが可能である。
［数１］
Ｐｈ＝Ｐｋ２／ｓｉｎθ≦Ｐｗ…（１）
【００８２】
非導電性音響整合層２１０それぞれには、少なくとも一つ以上、前後方向（図１のｚ方向参照）に導通路としての貫通孔を設ける必要があるが、上述の「溝ピッチ例１」によれば、第２の溝２１０ｂを配列方向ｘに対して傾斜させても、特に支障なく貫通孔を形成することができる。また「溝ピッチ例２」によれば、さらに非導電性音響整合層２１０に貫通孔を形成するための溝ピッチＰｋの設定が容易となる。なお、「θ」の角度の範囲は、３０°超であって、かつ９０°未満（３０°＜θ＜９０°）に設定することにより、溝ピッチＰｋの設定がさらに容易となる。
【００８３】
次に、図１６および図１７を参照して溝ピッチＰｋの他の例について説明する。図１６は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層２１０に設けられた第２の溝２１０ｂの他の例の概要を示す非導電性音響整合層２１０の概略上面図である。図中の破線で示す非導電性音響整合層群２３０は、非導電性音響整合層２１０の２Ｄアレイ素子配列の全体を、概念的に破線で一括りとして示すものである。図１７は、図１６の一部分の概略拡大図である。
【００８４】
〈溝ピッチ例３〉
図１６に例示するように、第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ８は、素子ピッチＰｅと等しく設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
【００８５】
〈溝ピッチ例４〉
第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ４は、図１７に例示するように、素子ピッチＰｅとの関係において、下記の（２）式のように設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
［数２］
Ｐｈ＝Ｐｋ４／ｓｉｎθ＝Ｐｅ…（２）
【００８６】
上述の「溝ピッチ例１」と同様に、「溝ピッチ例３」によれば、第２の溝２１０ｂを配列方向ｘに対して傾斜させても、第１の溝２１０ａとの関係において貫通孔の形成に影響を及ぼすおそれを回避することができる。また上述の「溝ピッチ例２」と同様に、「溝ピッチ例４」によれば、さらに非導電性音響整合層２１０に貫通孔を形成するための溝ピッチＰｋの設定が容易となる。なお、「θ」の角度の範囲は、３０°超であって、かつ９０°未満（３０°＜θ＜９０°）に設定することにより、溝ピッチＰｋの設定がさらに容易となる。
【００８７】
［非導電性音響整合層の導通路］
また、非導電性音響整合層２１０における第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂ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が設けられている。この点は第１実施形態と同様である。第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの交差部２２０による貫通孔は非導電性音響整合層２１０の背面から前面（導電性音響整合層１１１の背面）に到り、かつ導電性膜２１０ｃが、少なくとも貫通孔の一端から他端まで連続して設けられている。すなわち、非導電性音響整合層２１０の前面側端部から、背面側端部（導電性音響整合層背面）に到るまでが電気的に導通される。結果として、前面電極が導電性膜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と導通される。さらに、前面電極２１２は導電性音響整合層を介して前面基板の配線パターンと導通されることになる。
【００８８】
また、第２実施形態においても、非導電性音響整合層２１０における第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの導電性膜のさらに内側には、樹脂が充填される。第１実施形態と同じく、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサの振動モードによっては、非導電性音響整合層２１０の第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂによる音響的影響が少ない場合があり、その場合には樹脂を設けなくても良い。また、第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂのいずれか一方のみに樹脂を設けてもよい。
【００８９】
なお、前面電極と導電性音響整合層が導通されていればよいので、例えば第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの内面のうち、非導電性音響整合層２１０の前面側端部から、背面側端部に至る部分までを通るように貫通孔のみに導電性膜を設けてもよい。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。
【００９０】
また、上述の非導電性音響整合層２１０においては、第１の溝２１０ａが配列方向と平行に設けられ、第２の溝２１０ｂが配列方向ｘと傾斜するように設けられている。しかしながら、第２実施形態の超音波トランスデューサ１００としてはこのような構成に限らず、第１の溝２１０ａが配列方向ｘと傾斜するように設けられていてもよく、第２の溝２１０ｂが配列方向ｙと平行に設けられていてもよい。
【００９１】
〈溝ピッチ例５〉
上述のように第２実施形態において第１の溝２１０ａを配列方向と傾斜させる場合、溝ピッチＰｋ５は、素子幅Ｐｗ以下として設定することが可能である。
【００９２】
〈溝ピッチ例６〉
第２実施形態において第１の溝２１０ａを配列方向と傾斜させる場合、第１の溝２１０ａの溝ピッチＰｋ１は、素子ピッチＰｅとの関係において、下記の（３）式のように設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
［数３］
Ｐｈ＝Ｐｋ１／ｓｉｎθ≦Ｐｗ…（３）
【００９３】
〈溝ピッチ例７〉
図１６に例示するように、第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ７は、素子ピッチＰｅと等しく設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
【００９４】
〈溝ピッチ例８〉
また、第２実施形態において第１の溝２１０ａを配列方向と傾斜させる場合、第１の溝２１０ａの溝ピッチＰｋ３は、素子ピッチＰｅとの関係において、下記の（４）式のように設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
［数４］
Ｐｈ＝Ｐｋ３／ｓｉｎθ＝Ｐｅ…（４）
【００９５】
非導電性音響整合層２１０それぞれには、少なくとも一つ以上、前後方向（図１のｚ方向参照）に導通路としての貫通孔を設ける必要があるが、上述の「溝ピッチ例５」、「溝ピッチ例７」によれば、第１の溝２１０ａを配列方向ｘに対して傾斜させても、第２の溝２１０ｂとの関係において貫通孔の形成に影響を及ぼすおそれを回避することができる。また「溝ピッチ例６」、「溝ピッチ例８」によれば、さらに非導電性音響整合層２１０に貫通孔を形成するための溝ピッチＰｋの設定が容易となる。なお、「θ」の角度の範囲は、３０°超であって、かつ９０°未満（３０°＜θ＜９０°）に設定することにより、溝ピッチＰｋの設定がさらに容易となる。
【００９６】
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、前面基板の前方に音響整合層を配置することも可能である。なお、第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの好適な幅（配列方向における長さ）については、第１実施形態と同様であるため説明を割愛する。
【００９７】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図１３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の製造方法、特に非導電性音響整合層２１０の第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂを設ける工程を主として説明する。
【００９８】
《第１の溝形成》
第２実施形態の超音波トランスデューサにおける音響整合層も、非導電性音響整合層２１０に必要な材料で構成された非導電性材料ブロック２１０１を用いる。第２実施形態の超音波トランスデューサを形成するにあたり、まず図１３に示すように、非導電性材料ブロック２１０１に対し、（２次元配列分割後における）ｘ方向に並んでｙ方向に所定のピッチで第１の溝２１０ａを設けられる。この第１の溝２１０ａは、非導電性材料ブロック２１０１の背面から、非導電性材料ブロック２１０１の中間位置までの深さを有するように設けられる。つまり、非導電性材料ブロック２１０１を貫通しないように、非導電性材料ブロック２１０１における背面と前面の間の中間部分まで設けられる。
【００９９】
また第１の溝２１０ａも、第１実施形態と同じく、素子配列のｘ方向に並んで設けられる場合には、少なくとも列数分に応じた数となる。またｙ方向に並んで第１の溝２１０ａを設ける場合は、少なくとも行数分に応じた数となる。なお、図１３における非導電性材料ブロック２１０１の第１の溝２１０ａの数は、概念上示されるものである。
【０１００】
第１の溝２１０ａの設けるにあたって、一例として切り込み幅（第１の溝２１０ａの幅）を、素子幅の約３０％以下、かつ、１０μｍ以上と設定してもよい。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。このような切込み幅であれば、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサの振動モード、導電性膜を設ける作業などにおいて有効である。
【０１０１】
《第２の溝形成／図１３》
非導電性材料ブロック２１０１に対し、第１の溝２１０ａを設けたら、図１３に示すように、第２の溝２１０ｂを設ける。この第２の溝２１０ｂは、非導電性材料ブロック２１０１の前面から、第１の溝２１０ａの前方側端部を越えた非導電性音響整合層２１０の中間の位置までの深さを有するように設けられる。つまり、非導電性材料ブロック２１０１を貫通しないように、非導電性材料ブロック２１０１における背面と前面の間の第１の溝２１０ａとの交差部２２０より後方まで設けられる。
【０１０２】
また、第２の溝２１０ｂは、非導電性材料ブロック２１０１に対し所定のピッチで複数設けられる。また、第２の溝２１０ｂは、非導電性材料ブロック２１０１に対し、後の分割工程において分割された非導電性音響整合層２１０の配列方向ｘ（図１４等参照）に対して所定の角度分、傾斜させて設けられている。その上さらに第２の溝２１０ｂは、第１の溝２１０ａと交差するように設けられる。第２の溝２１０ｂの傾斜角度は、第２の溝２１０ｂを第１の溝２１０ａと交差させるように設けるために、例えば９０°未満に設定される。
【０１０３】
また、第２の溝２１０ｂを設けるピッチは、上述の溝ピッチ例１〜４などに示されるように、非導電性音響整合層２１０それぞれに少なくとも１つ以上、導通路としての貫通孔が形成されるように設定される。また貫通孔は超音波トランスデューサの前後方向（図１のｚ方向参照）に形成される。
【０１０４】
第２の溝２１０ｂを設けるにあたり、切り込み幅（第２の溝２１０ｂの幅）を、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサの振動モード、導電性膜を設ける作業などの観点から、例えば素子幅の約３０％以下、かつ、１０μｍ以上に設定してもよい。なお、第１の溝２１０ａと第２の溝２１０ｂを設ける順序は、いずれが先であってもよい。
【０１０５】
なお、第２実施形態の導電性膜形成・樹脂充填工程、ブロック接続工程、圧電体接続工程、分割溝形成工程、前面基板および背面基板の接続工程、バッキング材の接続工程ならびに、音響レンズの接続工程は第１実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
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では、圧電体の前方に配置された非導電性音響整合層２１０それぞれに、前面電極との境界面（非導電性音響整合層２１０背面）から、中間の位置まで到達する第１の溝２１０ａが設けられている。さらに、非導電性音響整合層２１０には、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の中間位置、すなわち第１の溝２１０ａの前端よりさらに後方側の位置まで第２の溝２１０ｂが設けられている。これら第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの交差部２２０が形成される結果、前面電極との境界面から、導電性音響整合層との境界面まで至る貫通された貫通孔が形成される。さらに第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの内面における、少なくとも非導電性音響整合層２１０背面側の端部（第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂ後方端部）から、導電性音響整合層に至る部分までを通るように導電性膜１１０ｃが設けられている。
【０１０８】
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の製造工程では、非導電性材料ブロック２１０１に第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂを設けることにより貫通孔を形成し、この貫通孔に、導電性膜を設けるのみで、前面電極から前面基板までの導通路を形成することが可能である。さらに非導電性材料ブロック２１０１と、導電性材料ブロック、圧電体材料ブロックとを積層させ、次にこれらの積層体に対しｘｙ方向に分割溝を設けることによって、圧電体、非導電性音響整合層２１０および導電性音響整合層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。
【０１０９】
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によれば、非導電性音響整合層２１０の導通路の形成、ひいては超音波トランスデューサ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。すなわち、非導電性音響整合層２１０に第１の溝２１０ａ、第２の溝２１０ｂおよび導電性膜を有する構成であれば、その製造工程において、前面電極から導電性音響整合層までの導通路を確実に設けることができるだけでなく、その導通路を設ける工程は、非導電性材料ブロック２１０１に第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂを設けるだけなので、簡便である。
【０１１０】
［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および超音波トランスデューサが設けられた超音波プローブについて図１８を参照して説明する。図１８は、超音波トランスデューサの非導電性音響整合層に設けられた第１の溝および第２の溝の一例の概要を示す非導電性音響整合層の概略上面図である。図中の破線で示す非導電性音響整合層群３３０は、非導電性音響整合層３１０の２Ｄアレイ素子配列の全体を、概念的に破線で一括りとして示すものである。なお、第３実施形態については、第２実施形態と異なる部分のみ説明し、その他重複する部分については説明を割愛する。また、図１８において示される第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂの数は概念上示されるものである。
【０１１１】
図１８に示すように第３実施形態における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３１０に設けられた第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂの双方が傾斜している。なお、図１８において、実線によって示された溝は第２の溝３１０ｂであり、一点鎖線によって示された溝は第１の溝３１０ａである。
【０１１２】
すなわち第３実施形態における第２の溝３１０ｂは、素子配列方向に対し傾斜して設けられ、かつ第１の溝３１０ａも素子配列方向に対し傾斜して設けられている。また、第２実施形態と同じく第２の溝３１０ｂおよび第１の溝３１０ａは、非導電性音響整合層３１０の前後方向（図１のｚ方向参照）における中間部分において交差する。また図１８に示すように、第２の溝３１０ｂおよび第１の溝３１０ａが交差する交差部３１０ｆは、非導電性音響整合層３１０のそれぞれに少なくとも１つ以上設けられる。
【０１１３】
また、第３実施形態における第２の溝３１０ｂおよび第１の溝３１０ａの溝ピッチは第２実施形態において説明した溝ピッチ例１〜４に準じて設定することが可能である。
【０１１４】
（作用・効果）
以上の第３実施形態にかかる超音波トランスデューサおよび、当該超音波トランスデューサを含む超音波プローブの作用および効果について説明する。
【０１１５】
第３実施形態の超音波トランスデューサでは、圧電体の前方に配置された非導電性音響整合層それぞれに、前面電極との境界面（非導電性音響整合層３１０背面）から、中間の位置まで到達する第１の溝３１０ａが設けられている。さらに、非導電性音響整合層３１０には、導電性音響整合層との境界面（非導電性音響整合層３１０前面）から、非導電性音響整合層３１０の中間位置、すなわち第１の溝３１０ａの前端よりさらに後方側の位置まで第２の溝３１０ｂが設けられている。これら第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂの交差部３１０ｆが形成される結果、前面電極との境界面から、導電性音響整合層との境界面まで至る貫通された貫通孔が形成される。さらに第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂの内面における、少なくとも非導電性音響整合層３１０背面側の端部（第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂ後方端部）から、導電性音響整合層に至る部分までを通るように導電性膜３１０ｃが設けられている。
【０１１６】
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の製造工程では、非導電性材料ブロックに第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂを設けることにより貫通孔を形成し、この貫通孔に、導電性膜を設けるのみで、前面電極から前面基板までの導通路を形成することが可能である。さらに非導電性材料ブロックと、導電性材料ブロック、圧電体材料ブロックとを積層させ、次にこれらの積層体に対しｘｙ方向に分割溝を設けることによって、圧電体、非導電性音響整合層３１０および導電性音響整合層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。
【０１１７】
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によれば、非導電性音響整合層３１０の導通路の形成、ひいては超音波トランスデューサ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。すなわち、非導電性音響整合層３１０に第１の溝３１０ａ、第２の溝３１０ｂおよび導電性膜を有する構成であれば、その製造工程において、前面電極から導電性音響整合層までの導通路を確実に設けることができるだけでなく、その導通路を設ける工程は、非導電性材料ブロックに第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂを設けるだけなので、簡便である。
【０１１８】
[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。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等）の前面側に導電性音響整合層（１１１等）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等）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。しかしながらこれらの実施形態の超音波トランスデューサは、このような構成に限られない。例えば、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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
１００ 超音波トランスデューサ
１１０、２１０、３１０ 非導電性音響整合層
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ 第１の溝
１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ 第２の溝
１１０ｃ、２１０ｃ 導電性膜
１１０ｄ 樹脂
１１０ｅ 貫通孔
１１０ｆ、３１０ｆ 交差部
１１１、２１１ 導電性音響整合層
１１２ 前面電極
１１４ 圧電体
１１６ 背面電極
１１８ バッキング材
１２０ 背面基板
１２２ 前面基板
２３０ 非導電性音響整合層群
１１０１、２１０１ 非導電性材料ブロック
１１１１ 導電性材料ブロック
１１４１ 圧電体材料ブロック
Ｐｅ 素子ピッチ
Ｐｋ 溝ピッチ
Ｐｗ 素子幅
【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、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】
一般的に生体組織の音響インピーダンスは、１．５Ｍｒａｙｌ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、生体組織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、生体組織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、生体組織の音響インピーダンス（例えば１．５Ｍｒａｙｌ）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程度とするならば、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】
ところで、圧電体へは、超音波の送信のために駆動電圧を印加する必要があり、また、受信時にはこの圧電体から受信信号を取り出す必要がある。これらは、圧電体に形成されている電極へ、超音波診断装置の駆動回路および受信回路を、ケーブル等を解して接続することでなされる。この圧電体へ電気的接続を取る主な手段として、比較的音響インピーダンスが小さい基板上に形成された電極パターンを用いる方法がある。主に基板としてＦＰＣが使用される。
ところが、圧電体の電極にＦＰＣを直接接続(接触)することは、その音響インピーダンスの値(約３Ｍｒａｙｌ程度)から、先に述べた生体との音響不整合と同様の、ミスマッチが起こる。そのため、ＦＰＣは、先に述べたいくつかの音響整合層を介して振動子内に設置する必要がある。
第１層目に非導電性の音響整合層を配置する場合、非導電性の音響整合層が圧電体の電極とＦＰＣ上の電極間に存在することになり、電気的接続が得られなくなる。つまり、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形成し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形成し、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することにより、非導電性部材に対し、積層方向に導電性を持たせ、その板の導電性膜の面同士を重ね合わせて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、音響整合層の製造工程において非導電性材料からなる板に導電性膜を設けてから重ね合わせる作業は複雑であり、また音響整合層の製造工程における製造コストおよびリードタイムの増加を招くおそれがある。
【００１１】
本実施形態は、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と、これら圧電体それぞれに設けられた電極とを備える。また電極側の第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る。また第２の面側に配置された基板を備える。第１の面それぞれには、第１の面と第２の面の間の中間部分まで至る深さを有する複数の第１の溝が設けられる。また第２の面それぞれには第２の面から少なくとも中間部分まで至る深さを有し、第１の溝と交差する複数の第２の溝が設けられる。電極と第２の面とは、第１の溝と、第１の溝および第２の溝の交差部と、第２の溝とを介して、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構成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す概略斜視図である。
【図３Ａ】第１実施形態にかかる非導電性音響整合層の溝および導電性膜を示す概略斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの第１の溝および第２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非導電性音響整合層を形成する工程の一部を示す概略斜視図である。
【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】図５の非導電性材料ブロックの第１の溝、第２の溝および貫通孔を示す概略斜視図である。
【図７】図６の非導電性材料ブロックの内部構造を示す、概略斜視図である。
【図８】図７の非導電性材料ブロックのＡ−Ａ断面図である。
【図９】図７の非導電性材料ブロックのＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】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１１】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１０の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１２】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１１の次の工程を示す概略斜視図である。
【図１３】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層を形成する工程の一部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非導電性音響整合層に形成された第２の溝の一例の概要を示す概略底面図である。
【図１５】図１４の一部分の概略拡大図である。
【図１６】第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層に形成された第２の溝の他の例の概要を示す非導電性音響整合層の概略上面図である。
【図１７】図１６の一部分の概略拡大図である。
【図１８】第３実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層に設けられた第１の溝および第２の溝の一例の概要を示す非導電性音響整合層の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態にかかる超音波トランスデューサおよび超音波プローブにつき、図１〜図１８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３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、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１００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。なお非導電性音響整合層１１０の前面は「第２の面」の一例に該当し、背面は「第１の面」の一例に該当する。
【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図示しない音響レンズが設けられている。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。
【００１９】
（各部の構成）
次に、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００における各部の構成について説明する。
【００２０】
〈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。
【００２１】
〈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。
【００２２】
〈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またはケーブルへの接続部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。
【００２３】
〈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の積層体を示す概略斜視図である。図３（Ａ）は、第１実施形態にかかる非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａ、第２の溝１１０ｂおよび導電性膜１１０ｃを示す概略斜視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに樹脂１１０ｄを充填した状態を示す概略斜視図である。
【００２４】
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、音響レンズとの間で段階的に音響インピーダンスを変化させ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。
【００２５】
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（図１のｚ方向）の長さ）は、例えば１５０μｍ〜２００μｍである。
【００２６】
図２および図３Ａに示すように第１実施形態の非導電性音響整合層１１０における、前面電極１１２との境界面（非導電性音響整合層１１０背面）には、中間の位置まで到達する深さを有する第１の溝１１０ａが設けられている。ここで中間の位置とは、非導電性音響整合層１１０における背面と前面の間の位置である。すなわち、第１の溝１１０ａは非導電性音響整合層１１０を貫通せず、非導電性音響整合層１１０の中間部分まで設けられている。
【００２７】
また非導電性音響整合層１１０における、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）には、第１の溝１１０ａの前方側端部を越えた非導電性音響整合層１１０の中間の位置（中間部分）まで到達する深さを有する第２の溝１１０ｂが設けられている。すなわち、第２の溝１１０ｂは、非導電性音響整合層１１０を貫通せず、非導電性音響整合層１１０の背面と前面の間における、第１の溝１１０ａの前端よりさらに後方側まで至るように設けられている。また、本構成の非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの深さの一例において、第１の溝１１０ａの深さと第２の溝１１０ｂの深さとを合わせた長さは、非導電性音響整合層１１０の厚さ、すなわち非導電性音響整合層１１０の背面から前面までの長さ以上となる。
【００２８】
また、図３（Ａ）に示すように、第１の溝１１０ａは、非導電性音響整合層１１０の側面から反対側の側面まで至るように（非導電性音響整合層１１０配列のｙ方向へ）貫通して設けられている。また第２の溝１１０ｂは、非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａが露出していない側面からその反対側の側面まで至り、第１の溝１１０ａと交差するように、非導電性音響整合層１１０の配列のｘ方向の向きに貫通して設けられている。すなわち図１に示すように、第１の溝１１０ａは、マトリックス状に配列された非導電性音響整合層１１０を含む各素子に対し、素子配列方向における一方向に並んで設けられており、これに対する第２の溝１１０ｂは、各素子に対し、第１の溝１１０ａと直交する方向に並んで設けられている。
なお、第１の溝１１０ａが並べられた素子配列における一方向について、以下、単に「ｘ方向」（図１参照）と記載することがある。素子配列におけるｘ方向は、「第１の方向」の一例に該当する。また、第２の溝１１０ｂが並べられた方向、すなわち当該ｘ方向と直交する方向について、以下、単に「ｙ方向」（図１参照）と記載することがある。
【００２９】
さらに第２の溝１１０ｂは、非導電性音響整合層１１０の前面から第１の溝１１０ａの前方側端部を越えた非導電性音響整合層１１０の中間部分まで至る。このような第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂの構成によれば、第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとは、非導電性音響整合層１１０の中間部分において交差することになる。結果、これら第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとの交差部（図７〜図９の符号１１０ｆ参照）を介して、非導電性音響整合層１１０の前面から背面を貫通する貫通孔１１０ｅ（図６および図７参照）が形成される。なお、素子の配列方向は、超音波トランスデューサ１００の超音波放射方向（前後方向（図１のｚ方向））と略直交する方向、すなわちｘｙ方向（図１参照）である。また、第１の溝１１０ａと比較して第２の溝１１０ｂを浅く設けることが有効である。また、サブダイスを採用する場合は、第１の溝１１０ａの位置をサブダイスに合わせることが有効である。
【００３０】
さらに、このような第１の溝１１０ａの構成によれば、非導電性音響整合層１１０に対して第１の溝１１０ａを設けるにあたり、素子配列における１行分に属する各素子に対し、１回の工程で第１の溝１１０ａを設けることができる（図４、図５、図７参照）。同じように、このような第２の溝１１０ｂの構成によれば、素子配列における１列分に属する各素子に対し、１回の工程で第２の溝１１０ｂを設けることができる。なお、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、それぞれ１回で溝を設けることができればよく、他の構成とすることも可能である。例え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。
【００３１】
また、図３（Ａ）に示す非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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１１０ｃが設けられている。第１の溝１１０ａに対しては、非導電性音響整合層１１０の背面から、交差部１１０ｆを経て、非導電性音響整合層１１０の中間部分まで導電性膜１１０ｃが設けられている。すなわち、第１の溝１１０ａの導電性膜１１０ｃは、非導電性音響整合層１１０の背面と、交差部１１０ｆとの間の電気的な導通路となる。また、第２の溝１１０ｂの導電性膜１１０ｃは、交差部１１０ｆと、非導電性音響整合層１１０の前面との間の電気的な導通路となる。したがって、非導電性音響整合層１１０の背面と、導電性音響整合層１１１の背面との間には、非導電性音響整合層１１０の貫通孔１１０ｅを介した電気的な導通路が設けられる。結果として、非導電性音響整合層１１０の背面に隣接した前面電極１１２は、貫通孔１１０ｅに設けられた導電性膜１１０ｃ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。なお、前面基板１２２の配線パターンはベタ電極である場合を含む。
【００３２】
また、図３（Ｂ）に示すように非導電性音響整合層１１０における第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの導電性膜１１０ｃのさらに内側には、樹脂１１０ｄが充填される。この樹脂１１０ｄ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１１０ｄにより第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを埋めることで、非導電性音響整合層１１０に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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、必ずしもこの樹脂１１０ｄを第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに充填する構成に限られない。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、音響整合層に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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１１０ｄを設けなくても良い。また、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂのいずれか一方のみに樹脂１１０ｄを設けてもよい。
【００３３】
なお、図１〜図３（Ｂ）に示す第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂは、その深さ方向が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（図１のｚ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。また、導電性膜１１０ｃが第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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。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、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１１０ｃを設けてもよい。
また、導電性膜１１０ｃに限らず、貫通孔１１０ｅに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。
【００３４】
また、図１に示す非導電性音響整合層１１０においては、第１の溝１１０ａがｘ方向に並んでｙ方向へ設けられており、第２の溝１１０ｂがｙ方向に並んでｘ方向へ設けられている。しかしながら、本実施形態の超音波トランスデューサ１００としてはこのような構成に限らず、第１の溝１１０ａをｙ方向に並べてｘ方向へ設け、第２の溝１１０ｂをｘ方向に並べてｙ方向へ設けてもよい。
【００３５】
また、図１〜図３（Ｂ）に示す非導電性音響整合層１１０においては、１素子に対し第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂがそれぞれ１つずつ設けられているが、必ずしもこれに限られない。例えば、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの少なくともいずれか一方を、１素子に対し複数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、音響レンズの順に配置・積層されているが、これ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、さらに音響レンズと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。
【００３６】
なお、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂそれぞれの溝幅は、最大で素子幅の約３０％程度に抑えることが好適である。例えば１５０μｍ幅の素子であれば、５０μｍ〜１０μｍ程度とするのが好適である。すなわち、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの溝幅をこのように設けることで、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１１０ｃ設ける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の第１の溝１１０ａの配列方向または第２の溝１１０ｂ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。
【００３７】
〈音響レンズ〉
音響レンズ（不図示）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が、２Ｄアレイの場合は各素子の位相制御によって３次元的に焦点を結ばせることができるので、レンズ機能を付与しない場合もある。音響レンズの素材としては、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。
【００３８】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図４〜図１２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に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設ける工程を主として説明する。図４、図５および図１０〜図１２は、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の製造工程を示す概略斜視図である。
【００３９】
《第１の溝の形成／図４》
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。この音響整合層の非導電性音響整合層１１０としては、図４に示すような、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が用いられる。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（図１０）が用いられる。
【００４０】
本実施形態の超音波トランスデューサ１００を形成するにあたり、まず図４に示すように、非導電性材料ブロック１１０１に対し、（２次元配列分割後（図１２）における）ｘ方向に並んでｙ方向（図１におけるｙ方向）に、所定のピッチで第１の溝１１０ａを形成する。この第１の溝１１０ａは、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の中間位置までの深さを有するように設けられる。つまり、非導電性材料ブロック１１０１を前後方向（深さ方向）に貫通しないように、非導電性材料ブロック１１０１における背面と前面の間の中間部分まで設けられる。
【００４１】
また、第１の溝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ｘ方向に並んで第１の溝１１０ａを設ける場合は、少なくとも列数分だけ第１の溝１１０ａを設けることになる。また素子配列のｙ方向に並んで第１の溝１１０ａを設ける場合は、少なくとも行数分だけ第１の溝１１０ａを設けることになる。なお、図４などにおける非導電性材料ブロック１１０１の第１の溝１１０ａの数は、概念上示されるものである。
【００４２】
上述のように第１の溝１１０ａとして、非導電性音響整合層１１０に切込みを設ける。この切り込み幅（第１の溝１１０ａの幅）は素子幅に比較して狭いほうが望ましい。例えば切り込み幅は、素子幅の約３０％以下、かつ、１０μｍ以上に設定してもよい。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。このような切込み幅であれば、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１１０ｃの形成作業などにおいて有効である。
【００４３】
《第２の溝の形成／図５》
図４に示すように、非導電性材料ブロック１１０１に対し、第１の溝１１０ａを設けたら、図５に示すように非導電性音響整合層１１０に第２の溝１１０ｂを設ける。この第２の溝１１０ｂは、非導電性材料ブロック１１０１の前面から後方側へ、第１の溝１１０ａの前方側端部を越えた非導電性音響整合層１１０の中間の位置までの深さを有するように設けられる。つまり、非導電性音響整合層１１０を前後方向に貫通しないように設けられる。例えば、非導電性音響整合層１１０における背面と前面の間の第１の溝１１０ａとの交差部１１０ｆ（図８、図９参照）より後方まで設けられる。
【００４４】
また、第２の溝１１０ｂ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ｘ方向に並んで第２の溝１１０ｂを設ける場合は、少なくとも列数分だけ第２の溝１１０ｂを設けることになる。また素子配列のｙ方向に応じて第２の溝１１０ｂを設ける場合は、少なくとも行数分だけ第２の溝１１０ｂを設けることになる。
【００４５】
ここで、非導電性材料ブロック１１０１に形成された第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとの交差部１１０ｆおよび貫通孔１１０ｅにつき、図６〜図９を参照して説明する。図６は、図５の非導電性材料ブロック１１０１の第１の溝１１０ａ、第２の溝１１０ｂおよび貫通孔１１０ｅを示す概略斜視図である。図７は、図６の非導電性材料ブロック１１０１の内部構造を示す概略斜視図である。図８は、図７に示す非導電性材料ブロック１１０１のＡ−Ａ断面図である。図９は、図７に示す非導電性材料ブロック１１０１のＢ−Ｂ断面図である。
【００４６】
第２の溝１１０ｂが形成されると、図６および図７に示すように第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとが交差する。また、第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとが交差することにより、非導電性材料ブロック１１０１の前面から背面までを通された貫通孔１１０ｅが形成される。図８に示すように、非導電性材料ブロック１１０１における第２の溝１１０ｂに沿った断面（図７Ａ−Ａ断面）には、所定のピッチで、第１の溝１１０ａが配列されている。さらに図８の断面と直交する非導電性材料ブロック１１０１の断面（図９（図７のＢ−Ｂ断面））には、所定のピッチで第２の溝１１０ｂが配列されている。これらの第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの底部同士は、第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂとが交差する部分においてつながっている（図８、図９の交差部１１０ｆ）。さらに図６および図７に示すように、交差部１１０ｆは、ｙ方向およびｘ方向における素子ピッチに対応して形成される。
【００４７】
したがって、後の工程で、非導電性材料ブロック１１０１が導電性材料ブロック１１１１および圧電体材料ブロック１１４１と接続され（図１０、図１１）、これらの積層体がｘｙ方向に分割されたとき（図１２）には、非導電性音響整合層１１０それぞれに少なくとも一つ以上貫通孔１１０ｅが設けられた状態となる。
【００４８】
第２の溝１１０ｂを設けるにあたり、切り込み幅（第２の溝１１０ｂの幅）を、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１１０ｃの形成作業などの観点から、例えば素子幅の約３０％以下、かつ、１０μｍ以上に設定してもよい。なお、第１の溝１１０ａと第２の溝１１０ｂを設ける順序は、いずれが先であっても、また同時であってもよい。また、図５などにおける非導電性材料ブロック１１０１の第２の溝１１０ｂの数は、概念上示されるものである。
【００４９】
《導電性膜の形成》
非導電性材料ブロック１１０１に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設けたら、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに導電性膜１１０ｃを設ける。導電性膜１１０ｃは、例えばメッキやスパッタなどにより、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの内面の全面および非導電性材料ブロックの前面、背面、側面にわたって設けられる。これにより、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ（貫通孔１１０ｅ）の一端から他端まで（非導電性材料ブロックの背面から前面まで）が電気的に導通される。さらに、非導電性音響整合層１１０の背面に隣接した前面電極１１２は、導電性膜１１０ｃ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。
【００５０】
なお、導電性膜１１０ｃは必ずしも第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの内側全面および非導電性材料ブロックの前面、背面、側面に設けなくても良い。例えば第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの内面のうち、一部側面であって、第１の溝１１０ａの一端（背面側端部）から、第２の溝１１０ｂの他端（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１１０ｃを設けてもよい。すなわち貫通孔１１０ｅのみに導電性膜１１０ｃ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まで確実に電気的接続をとれるのであれば、貫通孔１１０ｅの全面にわたって導電性膜１１０ｃを設けなくてもよく、貫通孔１１０ｅの一端から他端まで至る一部側面のみに導電性膜１１０ｃ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、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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１１０ｃの代わりに接続リードを設けてもよい。
【００５１】
《樹脂の充填》
非導電性材料ブロック１１０１の第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに導電性膜１１０ｃを設けたら、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂそれぞれにおける導電性膜１１０ｃのさらに内側に、樹脂１１０ｄを充填する工程を行ってもよい。この工程は素子の振動設計により実施、非実施が決定されるものである。樹脂１１０ｄにはエポキシ接着剤などを用いることが可能であるが、場合によってはシリコーン系ゴム接着剤である場合もある。ただし、素子（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）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、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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１１０ｄを設けなくてもよい。また、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂのいずれか一方のみに樹脂１１０ｄを設けてもよい。
【００５２】
また、導電性膜１１０ｃおよび樹脂１１０ｄを設ける工程は、必ずしも第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの双方を設けた後に行わなくてもよく、第１の溝１１０ａを設け、まず第１の溝１１０ａ側から導電性膜１１０ｃ、樹脂１１０ｄを設け、その後第２の溝１１０ｂに導電性膜１１０ｃ、樹脂１１０ｄを設けてもよい。しかし、第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの双方を設けた後に導電性膜１１０ｃ、樹脂１１０ｄを一度に設ける上記工程の方が、超音波トランスデューサ１００の製造工程として簡便である。
【００５３】
《ブロックの接続／図１０・１１》
非導電性材料ブロック１１０１に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設け、導電性膜１１０ｃ（場合によっては樹脂１１０ｄ）を設けたら、非導電性材料ブロック１１０１と導電性材料ブロック１１１１とを接続する。すなわち図１０および図１１に示すように、非導電性材料ブロック１１０１における第２の溝１１０ｂ端部が露出した面に、導電性材料ブロック１１１１を重ね合わせ、接続する。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ｘｙ方向に分割溝が設けられ、それにより図１２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。
【００５４】
《圧電体の接続／図１０・１１》
非導電性材料ブロック１１０１の第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂに導電性膜１１０ｃ（場合によっては樹脂１１０ｄ）を設け、導電性材料ブロック１１１１を積層したら、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１０および図１１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となる層が設けら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ｘｙ方向に分割溝が設けられ、超音波トランスデューサ１００における圧電体１１４の所望の素子数となるように分割される（図１参照）。なお、非導電性材料ブロック１１０１に対する導電性材料ブロック１１１１と圧電体材料ブロック１１４１との接続の順序は、いずれが先であってもよい。
【００５５】
《分割溝の形成／図１２》
第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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ｘｙ方向に分割溝を設ける。つまり、図１２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ｙ方向に所定のピッチで分割溝を設け、ブロックの積層体を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ｘ方向に所定のピッチで分割溝を設ける。その結果、図１２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。
【００５６】
《基板の接続》
図１２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（グランドとしてのベタ電極の場合もある）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。
【００５７】
《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。
【００５８】
《音響レンズの接続》
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、前面基板１２２と音響レンズを隣接させず、前面基板１２２の前面に音響整合層を配置し、その音響整合層のさらに前面に音響レンズを配置することも可能である。
【００５９】
（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（ベタ電極の場合を含む）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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。例えば背面基板１２０を通じ背面電極１１６に電圧が印加される。前面電極１１２は非導電性音響整合層１１０の第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ、導電性音響整合層１１１ならびに前面基板１２２の配線パターンを通じてグランドに接続される。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。
【００６２】
また、例えば超音波診断装置本体は、超音波トランスデューサ１００が被検体からの反射波を受信すると、背面基板１２０や実施形態の非導電性音響整合層１１０、前面基板１２２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。
【００６３】
（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。
【００６４】
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それぞれにおける、前面電極１１２との境界面（非導電性音響整合層１１０背面）には、中間の位置まで到達する深さを有する第１の溝１１０ａが設けられている。さらに、非導電性音響整合層１１０には、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）には、非導電性音響整合層１１０の中間位置、つまり、第１の溝１１０ａの前端よりさらに後方側の位置まで至る深さを有する第２の溝１１０ｂが設けられている。これら第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂの交差部１１０ｆが形成される結果、図６および図７に示すように、前面電極１１２との境界面から、導電性音響整合層１１１との境界面まで至る貫通された貫通孔１１０ｅが形成される。さらに第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂ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（第１の溝１１０ａ後方端部）から、導電性音響整合層１１１背面に至る部分（第２の溝１１０ｂ前方端部）までを通るように導電性膜１１０ｃが設けられている。
【００６５】
このような非導電性音響整合層１１０を有する超音波トランスデューサ１００の製造工程では、非導電性材料ブロック１１０１に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設けることにより貫通孔１１０ｅを形成し、この貫通孔１１０ｅに、導電性膜１１０ｃを設けるのみで、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が可能である。さらに非導電性材料ブロック１１０１、導電性材料ブロック１１１１および圧電体材料ブロック１１４１を積層させ、次にこれらの積層体に対しｘｙ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。
【００６６】
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。すなわち、非導電性音響整合層１１０に第１の溝１１０ａ、第２の溝１１０ｂおよび導電性膜１１０ｃを設ける構成であれば、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設けることができるだけでなく、その導通路を設ける工程は、非導電性材料ブロック１１０１に第１の溝１１０ａおよび第２の溝１１０ｂを設けるだけなので、簡便である。
【００６７】
［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および超音波トランスデューサが設けられた超音波プローブについて図１３〜図１７を参照して説明する。図１３は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性材料ブロック２１０１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１３において示される非導電性材料ブロック２１０１の第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの数は概念上示されるものである。
【００６８】
（超音波トランスデューサの概略構成）
第２実施形態にかかる超音波トランスデューサにおいても、圧電体がｘｙ面上において２次元的に配列されている。この圧電体それぞれの前面側に前面電極が設けられ、背面側に背面電極が設けられる。また各圧電体の前面それぞれに対応して、非導電性音響整合層２１０（図１４および図１６等参照）が設けられている。さらに非導電性音響整合層２１０の前面前方へ向かって、導電性音響整合層、前面基板、音響レンズが順に配置されている。また、圧電体における背面側にはバッキング材が設けられ、かつバッキング材と圧電体との間には、背面基板が設けられている。
【００６９】
（非導電性音響整合層と第１の溝および第２の溝の構成）
次に、図１３〜図１７を参照して、第２実施形態の超音波トランスデューサにおける非導電性音響整合層２１０と第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂについて説明する。図１４は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層２１０に設けられた第２の溝２１０ｂの一例の概要を示す非導電性音響整合層２１０の概略上面図である。図中の非導電性音響整合層群２３０は、非導電性音響整合層２１０の２Ｄアレイ素子配列の全体を、概念的に破線で一括りとして示すものである。また交差部２２０は、素子配列（図中ｘ方向）に平行な第１の溝２１０ａと、素子配列に対して斜めに走る第２の溝２１０ｂとの交差する部分である。すなわち交差部２２０は、非道電音響整合層２１０に形成された貫通孔を示している。なお、図１４においては２次元配列された複数の非導電性音響整合層２１０のうち、一部の非導電性音響整合層２１０のみを示している。図１５は、図１４の一部分の概略拡大図である。
【００７０】
［溝の深さ］
超音波トランスデューサにおける、前面電極から導電性音響整合層までの電気的接続をとる導通路は、第１実施形態と同じく、第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂ（図１３参照）によって形成される。非導電性音響整合層２１０の背面には、中間の位置まで到達する深さを有する第１の溝２１０ａが設けられている。また非導電性音響整合層２１０の前面には、中間部分、すなわち第１の溝２１０ａの前端よりさらに後方側の位置まで至る深さを有する第２の溝２１０ｂが設けられている。これら第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの交差部２２０が形成される結果、圧電体の前面電極との境界面から、導電性音響整合層との境界面まで至る貫通孔が形成される。
【００７１】
［溝の方向（溝の角度）］
また、第１実施形態と同様に、第２実施形態の第１の溝２１０ａは、マトリックス状に配列された非導電性音響整合層２１０に対し、ｙ方向に並んでｘ方向へ貫通して設けられている。つまり第１の溝２１０ａは、非導電性音響整合層２１０の側面から反対側の側面まで至るように、非導電性音響整合層２１０の配列のｘ方向へ貫通して形成されている。
【００７２】
これに対し第２実施形態の第２の溝２１０ｂは、図１４に示すように、非導電性音響整合層２１０の配列方向（例えばｘ方向）に対して所定の角度分、傾斜させて設けられている。また第２の溝２１０ｂは、第１の溝２１０ａと交差するように設けられる。第２の溝２１０ｂの傾斜角度、すなわち２次元配列の非導電性音響整合層２１０におけるｘ方向に対する傾斜角度は、第２の溝２１０ｂを第１の溝２１０ａと交差させるように設けるために、例えば９０°未満に設定される。なお、この傾斜角度は配列方向（例えばｘ方向）と第２の溝２１０ｂとがなす角度のうち、小さい方の角度を示すものとする（例えば図１４におけるθ）。
【００７３】
第２の溝２１０ｂの傾斜角度を０°とすると、第２の溝２１０ｂと第１の溝２１０ａとが平行となる場合がある。第２の溝２１０ｂと第１の溝２１０ａとを平行にしてしまうと、非導電性音響整合層２１０が細い短冊状に分離されてしまう場合があるので、溝２１０ａと溝２１０ｂのなす角度は、３０°〜９０°程度が望ましい。
【００７４】
また、第２の溝２１０ｂは、非導電性音響整合層２１０の一側面から他側面へ貫通して形成される。
【００７５】
このような第１の溝２１０ａの構成によれば、非導電性音響整合層に対して第１の溝２１０ａを設けるにあたり、素子配列における１行分に属する各素子に対し、１回の工程で第１の溝２１０ａを設けることができる（図１３参照）。同じように、このような第２の溝２１０ｂの構成によれば、素子配列における複数の素子それぞれに対し、１回の工程で第２の溝２１０ｂを設けることができる。なお、素子は、超音波トランスデューサの前後方向（図１のｚ方向参照）と略直交する方向に配列されている。なお、複数の素子それぞれに対し１回で溝を設けることができればよいので、他の構成とすることも可能である。例え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、素子配列方向に貫通していなくてもよい。
【００７６】
［溝のピッチ］
第２実施形態の第２の溝２１０ｂは素子配列に対し傾斜して設けられるものである。次に、第２の溝２１０ｂ同士のピッチ（溝ピッチ）の例につき、図１４〜図１７を参照して説明する。なお第２の溝２１０ｂ同士のピッチ、すなわち溝ピッチとは、図１５に示すように、１つの第２の溝２１０ｂの中央ラインから隣の第２の溝２１０ｂの中央ラインまでの距離を示すものである。すなわち、ある１つの第２の溝２１０ｂの中心から、隣の第２の溝２１０ｂの中心までの距離を示すものである。また説明の便宜上、以下の説明においては、第２の溝２１０ｂの溝ピッチを単に「Ｐｋ２」、「Ｐｋ４」、「Ｐｋ６」または「Ｐｋ８」と記載することがある。また説明の便宜上、以下の説明において、第１の溝２１０ａの溝ピッチを単に「Ｐｋ１」、「Ｐｋ３」または「Ｐｋ５」または「Ｐｋ７」と記載することがある。また説明の便宜上、第１の溝２１０ａと第２の溝２１０ｂの交差部２２０に形成される貫通孔のピッチ(例えば、図１５におけるｘ方向のピッチ)を「Ｐｈ」と記載することがある。
【００７７】
また、１つの非導電性音響整合層２１０の配列方向（例えば、図１５におけるｘ方向）における長さ、すなわち素子幅を単に「Ｐｗ」と記載することがある。Ｐｗについて言い換えれば、非導電性音響整合層２１０における一側面から反対側の側面までの長さである。
【００７８】
また、例えば図１５における非導電性音響整合層２１０の配列（マトリックス状の圧電素子配列に対応した配列）のｘ方向の左端から隣の素子の左端までの周期的な距離を単に「Ｐｅ」と記載することがある。Ｐｅについて言い換えれば、１つの非導電性音響整合層２１０の幅方向の中心から、隣の非導電性音響整合層２１０の中心までの長さ（素子ピッチ）である。またＰｅについてさらに他の表現で言い換えれば、１つの非導電性音響整合層２１０の幅方向右端から、隣の非導電性音響整合層２１０の幅方向左端までの長さ（非導電性音響整合層２１０の素子間隔）と、素子幅Ｐｗとを合わせた長さである。
【００７９】
また、第２の溝２１０ｂの傾斜角度のうち、小さい方の角度を単に「θ」と記載することがある。ここで傾斜角度とはすなわち素子の配列方向（例えばｘ方向）と第２の溝２１０ｂとがなす角度をいう。
【００８０】
〈溝ピッチ例１〉
第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ６は、図１５に例示するように、素子幅Ｐｗ以下として設定することが可能である。
【００８１】
〈溝ピッチ例２〉
第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ２は、素子幅Ｐｗ以下として設定することが可能であり、さらに図１５に例示するように、加えて、Ｐｋと、Ｐｗの関係を下記の（１）式のように設定することが可能である。
［数１］
Ｐｈ＝Ｐｋ２／ｓｉｎθ≦Ｐｗ…（１）
【００８２】
非導電性音響整合層２１０それぞれには、少なくとも一つ以上、前後方向（図１のｚ方向参照）に導通路としての貫通孔を設ける必要があるが、上述の「溝ピッチ例１」によれば、第２の溝２１０ｂを配列方向ｘに対して傾斜させても、特に支障なく貫通孔を形成することができる。また「溝ピッチ例２」によれば、さらに非導電性音響整合層２１０に貫通孔を形成するための溝ピッチＰｋの設定が容易となる。なお、「θ」の角度の範囲は、３０°超であって、かつ９０°未満（３０°＜θ＜９０°）に設定することにより、溝ピッチＰｋの設定がさらに容易となる。
【００８３】
次に、図１６および図１７を参照して溝ピッチＰｋの他の例について説明する。図１６は、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの非導電性音響整合層２１０に設けられた第２の溝２１０ｂの他の例の概要を示す非導電性音響整合層２１０の概略上面図である。図中の破線で示す非導電性音響整合層群２３０は、非導電性音響整合層２１０の２Ｄアレイ素子配列の全体を、概念的に破線で一括りとして示すものである。図１７は、図１６の一部分の概略拡大図である。
【００８４】
〈溝ピッチ例３〉
図１６に例示するように、第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ８は、素子ピッチＰｅと等しく設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
【００８５】
〈溝ピッチ例４〉
第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ４は、図１７に例示するように、素子ピッチＰｅとの関係において、下記の（２）式のように設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
［数２］
Ｐｈ＝Ｐｋ４／ｓｉｎθ＝Ｐｅ…（２）
【００８６】
上述の「溝ピッチ例１」と同様に、「溝ピッチ例３」によれば、第２の溝２１０ｂを配列方向ｘに対して傾斜させても、第１の溝２１０ａとの関係において貫通孔の形成に影響を及ぼすおそれを回避することができる。また上述の「溝ピッチ例２」と同様に、「溝ピッチ例４」によれば、さらに非導電性音響整合層２１０に貫通孔を形成するための溝ピッチＰｋの設定が容易となる。なお、「θ」の角度の範囲は、３０°超であって、かつ９０°未満（３０°＜θ＜９０°）に設定することにより、溝ピッチＰｋの設定がさらに容易となる。
【００８７】
［非導電性音響整合層の導通路］
また、非導電性音響整合層２１０における第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂ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が設けられている。この点は第１実施形態と同様である。第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの交差部２２０による貫通孔は非導電性音響整合層２１０の背面から前面（導電性音響整合層１１１の背面）に到り、かつ導電性膜２１０ｃが、少なくとも貫通孔の一端から他端まで連続して設けられている。すなわち、非導電性音響整合層２１０の前面側端部から、背面側端部（導電性音響整合層背面）に到るまでが電気的に導通される。結果として、前面電極が導電性膜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と導通される。さらに、前面電極２１２は導電性音響整合層を介して前面基板の配線パターンと導通されることになる。
【００８８】
また、第２実施形態においても、非導電性音響整合層２１０における第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの導電性膜のさらに内側には、樹脂が充填される。第１実施形態と同じく、素子（積層体）の形状や超音波トランスデューサの振動モードによっては、非導電性音響整合層２１０の第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂによる音響的影響が少ない場合があり、その場合には樹脂を設けなくても良い。また、第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂのいずれか一方のみに樹脂を設けてもよい。
【００８９】
なお、前面電極と導電性音響整合層が導通されていればよいので、例えば第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの内面のうち、非導電性音響整合層２１０の前面側端部から、背面側端部に至る部分までを通るように貫通孔のみに導電性膜を設けてもよい。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。
【００９０】
また、上述の非導電性音響整合層２１０においては、第１の溝２１０ａが配列方向と平行に設けられ、第２の溝２１０ｂが配列方向ｘと傾斜するように設けられている。しかしながら、第２実施形態の超音波トランスデューサ１００としてはこのような構成に限らず、第１の溝２１０ａが配列方向ｘと傾斜するように設けられていてもよく、第２の溝２１０ｂが配列方向ｙと平行に設けられていてもよい。
【００９１】
〈溝ピッチ例５〉
上述のように第２実施形態において第１の溝２１０ａを配列方向と傾斜させる場合、溝ピッチＰｋ５は、素子幅Ｐｗ以下として設定することが可能である。
【００９２】
〈溝ピッチ例６〉
第２実施形態において第１の溝２１０ａを配列方向と傾斜させる場合、第１の溝２１０ａの溝ピッチＰｋ１は、素子ピッチＰｅとの関係において、下記の（３）式のように設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
［数３］
Ｐｈ＝Ｐｋ１／ｓｉｎθ≦Ｐｗ…（３）
【００９３】
〈溝ピッチ例７〉
図１６に例示するように、第２実施形態の第２の溝２１０ｂの溝ピッチＰｋ７は、素子ピッチＰｅと等しく設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
【００９４】
〈溝ピッチ例８〉
また、第２実施形態において第１の溝２１０ａを配列方向と傾斜させる場合、第１の溝２１０ａの溝ピッチＰｋ３は、素子ピッチＰｅとの関係において、下記の（４）式のように設定することが可能である。ただし、製造工程における誤差を含むものとする。
［数４］
Ｐｈ＝Ｐｋ３／ｓｉｎθ＝Ｐｅ…（４）
【００９５】
非導電性音響整合層２１０それぞれには、少なくとも一つ以上、前後方向（図１のｚ方向参照）に導通路としての貫通孔を設ける必要があるが、上述の「溝ピッチ例５」、「溝ピッチ例７」によれば、第１の溝２１０ａを配列方向ｘに対して傾斜させても、第２の溝２１０ｂとの関係において貫通孔の形成に影響を及ぼすおそれを回避することができる。また「溝ピッチ例６」、「溝ピッチ例８」によれば、さらに非導電性音響整合層２１０に貫通孔を形成するための溝ピッチＰｋの設定が容易となる。なお、「θ」の角度の範囲は、３０°超であって、かつ９０°未満（３０°＜θ＜９０°）に設定することにより、溝ピッチＰｋの設定がさらに容易となる。
【００９６】
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、前面基板の前方に音響整合層を配置することも可能である。なお、第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの好適な幅（配列方向における長さ）については、第１実施形態と同様であるため説明を割愛する。
【００９７】
（超音波トランスデューサの製造方法の概略）
次に図１３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の製造方法、特に非導電性音響整合層２１０の第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂを設ける工程を主として説明する。
【００９８】
《第１の溝形成》
第２実施形態の超音波トランスデューサにおける音響整合層も、非導電性音響整合層２１０に必要な材料で構成された非導電性材料ブロック２１０１を用いる。第２実施形態の超音波トランスデューサを形成するにあたり、まず図１３に示すように、非導電性材料ブロック２１０１に対し、（２次元配列分割後における）ｘ方向に並んでｙ方向に所定のピッチで第１の溝２１０ａを設けられる。この第１の溝２１０ａは、非導電性材料ブロック２１０１の背面から、非導電性材料ブロック２１０１の中間位置までの深さを有するように設けられる。つまり、非導電性材料ブロック２１０１を貫通しないように、非導電性材料ブロック２１０１における背面と前面の間の中間部分まで設けられる。
【００９９】
また第１の溝２１０ａも、第１実施形態と同じく、素子配列のｘ方向に並んで設けられる場合には、少なくとも列数分に応じた数となる。またｙ方向に並んで第１の溝２１０ａを設ける場合は、少なくとも行数分に応じた数となる。なお、図１３における非導電性材料ブロック２１０１の第１の溝２１０ａの数は、概念上示されるものである。
【０１００】
第１の溝２１０ａの設けるにあたって、一例として切り込み幅（第１の溝２１０ａの幅）を、素子幅の約３０％以下、かつ、１０μｍ以上と設定してもよい。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。このような切込み幅であれば、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサの振動モード、導電性膜を設ける作業などにおいて有効である。
【０１０１】
《第２の溝形成／図１３》
非導電性材料ブロック２１０１に対し、第１の溝２１０ａを設けたら、図１３に示すように、第２の溝２１０ｂを設ける。この第２の溝２１０ｂは、非導電性材料ブロック２１０１の前面から、第１の溝２１０ａの前方側端部を越えた非導電性音響整合層２１０の中間の位置までの深さを有するように設けられる。つまり、非導電性材料ブロック２１０１を貫通しないように、非導電性材料ブロック２１０１における背面と前面の間の第１の溝２１０ａとの交差部２２０より後方まで設けられる。
【０１０２】
また、第２の溝２１０ｂは、非導電性材料ブロック２１０１に対し所定のピッチで複数設けられる。また、第２の溝２１０ｂは、非導電性材料ブロック２１０１に対し、後の分割工程において分割された非導電性音響整合層２１０の配列方向ｘ（図１４等参照）に対して所定の角度分、傾斜させて設けられている。その上さらに第２の溝２１０ｂは、第１の溝２１０ａと交差するように設けられる。第２の溝２１０ｂの傾斜角度は、第２の溝２１０ｂを第１の溝２１０ａと交差させるように設けるために、例えば９０°未満に設定される。
【０１０３】
また、第２の溝２１０ｂを設けるピッチは、上述の溝ピッチ例１〜４などに示されるように、非導電性音響整合層２１０それぞれに少なくとも１つ以上、導通路としての貫通孔が形成されるように設定される。また貫通孔は超音波トランスデューサの前後方向（図１のｚ方向参照）に形成される。
【０１０４】
第２の溝２１０ｂを設けるにあたり、切り込み幅（第２の溝２１０ｂの幅）を、超音波パルスの放射性能、超音波トランスデューサの振動モード、導電性膜を設ける作業などの観点から、例えば素子幅の約３０％以下、かつ、１０μｍ以上に設定してもよい。なお、第１の溝２１０ａと第２の溝２１０ｂを設ける順序は、いずれが先であってもよい。
【０１０５】
なお、第２実施形態の導電性膜形成・樹脂充填工程、ブロック接続工程、圧電体接続工程、分割溝形成工程、前面基板および背面基板の接続工程、バッキング材の接続工程ならびに、音響レンズの接続工程は第１実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
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では、圧電体の前方に配置された非導電性音響整合層２１０それぞれに、前面電極との境界面（非導電性音響整合層２１０背面）から、中間の位置まで到達する第１の溝２１０ａが設けられている。さらに、非導電性音響整合層２１０には、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の中間位置、すなわち第１の溝２１０ａの前端よりさらに後方側の位置まで第２の溝２１０ｂが設けられている。これら第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの交差部２２０が形成される結果、前面電極との境界面から、導電性音響整合層との境界面まで至る貫通された貫通孔が形成される。さらに第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂの内面における、少なくとも非導電性音響整合層２１０背面側の端部（第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂ後方端部）から、導電性音響整合層に至る部分までを通るように導電性膜１１０ｃが設けられている。
【０１０８】
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の製造工程では、非導電性材料ブロック２１０１に第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂを設けることにより貫通孔を形成し、この貫通孔に、導電性膜を設けるのみで、前面電極から前面基板までの導通路を形成することが可能である。さらに非導電性材料ブロック２１０１と、導電性材料ブロック、圧電体材料ブロックとを積層させ、次にこれらの積層体に対しｘｙ方向に分割溝を設けることによって、圧電体、非導電性音響整合層２１０および導電性音響整合層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。
【０１０９】
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によれば、非導電性音響整合層２１０の導通路の形成、ひいては超音波トランスデューサ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。すなわち、非導電性音響整合層２１０に第１の溝２１０ａ、第２の溝２１０ｂおよび導電性膜を有する構成であれば、その製造工程において、前面電極から導電性音響整合層までの導通路を確実に設けることができるだけでなく、その導通路を設ける工程は、非導電性材料ブロック２１０１に第１の溝２１０ａおよび第２の溝２１０ｂを設けるだけなので、簡便である。
【０１１０】
［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および超音波トランスデューサが設けられた超音波プローブについて図１８を参照して説明する。図１８は、超音波トランスデューサの非導電性音響整合層に設けられた第１の溝および第２の溝の一例の概要を示す非導電性音響整合層の概略上面図である。図中の破線で示す非導電性音響整合層群３３０は、非導電性音響整合層３１０の２Ｄアレイ素子配列の全体を、概念的に破線で一括りとして示すものである。なお、第３実施形態については、第２実施形態と異なる部分のみ説明し、その他重複する部分については説明を割愛する。また、図１８において示される第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂの数は概念上示されるものである。
【０１１１】
図１８に示すように第３実施形態における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３１０に設けられた第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂの双方が傾斜している。なお、図１８において、実線によって示された溝は第２の溝３１０ｂであり、一点鎖線によって示された溝は第１の溝３１０ａである。
【０１１２】
すなわち第３実施形態における第２の溝３１０ｂは、素子配列方向に対し傾斜して設けられ、かつ第１の溝３１０ａも素子配列方向に対し傾斜して設けられている。また、第２実施形態と同じく第２の溝３１０ｂおよび第１の溝３１０ａは、非導電性音響整合層３１０の前後方向（図１のｚ方向参照）における中間部分において交差する。また図１８に示すように、第２の溝３１０ｂおよび第１の溝３１０ａが交差する交差部３１０ｆは、非導電性音響整合層３１０のそれぞれに少なくとも１つ以上設けられる。
【０１１３】
また、第３実施形態における第２の溝３１０ｂおよび第１の溝３１０ａの溝ピッチは第２実施形態において説明した溝ピッチ例１〜４に準じて設定することが可能である。
【０１１４】
（作用・効果）
以上の第３実施形態にかかる超音波トランスデューサおよび、当該超音波トランスデューサを含む超音波プローブの作用および効果について説明する。
【０１１５】
第３実施形態の超音波トランスデューサでは、圧電体の前方に配置された非導電性音響整合層それぞれに、前面電極との境界面（非導電性音響整合層３１０背面）から、中間の位置まで到達する第１の溝３１０ａが設けられている。さらに、非導電性音響整合層３１０には、導電性音響整合層との境界面（非導電性音響整合層３１０前面）から、非導電性音響整合層３１０の中間位置、すなわち第１の溝３１０ａの前端よりさらに後方側の位置まで第２の溝３１０ｂが設けられている。これら第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂの交差部３１０ｆが形成される結果、前面電極との境界面から、導電性音響整合層との境界面まで至る貫通された貫通孔が形成される。さらに第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂの内面における、少なくとも非導電性音響整合層３１０背面側の端部（第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂ後方端部）から、導電性音響整合層に至る部分までを通るように導電性膜３１０ｃが設けられている。
【０１１６】
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の製造工程では、非導電性材料ブロックに第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂを設けることにより貫通孔を形成し、この貫通孔に、導電性膜を設けるのみで、前面電極から前面基板までの導通路を形成することが可能である。さらに非導電性材料ブロックと、導電性材料ブロック、圧電体材料ブロックとを積層させ、次にこれらの積層体に対しｘｙ方向に分割溝を設けることによって、圧電体、非導電性音響整合層３１０および導電性音響整合層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。
【０１１７】
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によれば、非導電性音響整合層３１０の導通路の形成、ひいては超音波トランスデューサ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。すなわち、非導電性音響整合層３１０に第１の溝３１０ａ、第２の溝３１０ｂおよび導電性膜を有する構成であれば、その製造工程において、前面電極から導電性音響整合層までの導通路を確実に設けることができるだけでなく、その導通路を設ける工程は、非導電性材料ブロックに第１の溝３１０ａおよび第２の溝３１０ｂを設けるだけなので、簡便である。
【０１１８】
[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。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等）の前面側に導電性音響整合層（１１１等）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等）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。しかしながらこれらの実施形態の超音波トランスデューサは、このような構成に限られない。例えば、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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
１００ 超音波トランスデューサ
１１０、２１０、３１０ 非導電性音響整合層
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ 第１の溝
１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ 第２の溝
１１０ｃ、２１０ｃ 導電性膜
１１０ｄ 樹脂
１１０ｅ 貫通孔
１１０ｆ、３１０ｆ 交差部
１１１、２１１ 導電性音響整合層
１１２ 前面電極
１１４ 圧電体
１１６ 背面電極
１１８ バッキング材
１２０ 背面基板
１２２ 前面基板
２３０ 非導電性音響整合層群
１１０１、２１０１ 非導電性材料ブロック
１１１１ 導電性材料ブロック
１１４１ 圧電体材料ブロック
Ｐｅ 素子ピッチ
Ｐｋ 溝ピッチ
Ｐｗ 素子幅
【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基板と、を備え、
前記第１の面それぞれには、該第１の面と前記第２の面の間の中間部分に至る深さを有する第１の溝が設けられ、
前記第２の面それぞれには少なくとも前記中間部分まで至る深さを有し、前記第１の溝と交差する第２の溝が設けられ、
前記電極と前記第２の面とは、前記第１の溝と、該第１の溝及び前記第２の溝の交差部と、第２の溝とを介して、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】
前記非導電性音響整合層と前記基板との間に、前記圧電体に応じて２次元配置された導電性音響整合層をさらに備えたこと、
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３】
前記交差部は、前記複数の圧電体のそれぞれに対応して少なくとも１つ形成されること、
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】
前記第１の溝は、前記圧電体の幅以下である第１のピッチを空けて設けられ、
前記圧電体の幅をＰｗ、前記第１のピッチをＰｋ１、該圧電体の配列方向と第１の溝とが成す角をθとした場合に、
Ｐｋ１／ｓｉｎθ≦Ｐｗ
であること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記第２の溝は、前記圧電体の幅以下である第２のピッチを空けて設けられ、
前記圧電体の幅をＰｗ、前記第２のピッチをＰｋ２、該圧電体の配列方向と第２の溝とが成す角をθとした場合に、
Ｐｋ２／ｓｉｎθ≦Ｐｗ
であること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記第１の溝は、前記複数の圧電体のピッチと略等しい第１のピッチを空けて設けられること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記非導電性音響整合層のピッチをＰｅ、前記第１の溝のピッチをＰｋ３、該圧電体の配列方向と第１の溝とが成す角をθとした場合に、
Ｐｋ３／ｓｉｎθ＝Ｐｅ
であること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記第２の溝は、前記複数の圧電体のピッチと略等しい第２のピッチを空けて設けられること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
前記非導電性音響整合層のピッチをＰｅ、前記第２の溝のピッチをＰｋ４、該圧電体の配列方向と第２の溝とが成す角をθとした場合に、
Ｐｋ４／ｓｉｎθ＝Ｐｅ
であること、
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１０】
前記θは、０°超かつ９０°未満であること、
を特徴とする請求項４、５、７、９のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１１】
前記第１の溝の内面には導電性材料が設けられていること、
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１２】
前記第２の溝の内面には導電性材料が設けられていること、
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１３】
前記複数の圧電体は互いに直交する第１の方向および第２の方向に沿って前記２次元配置され、
前記第１の溝は前記第１の方向に沿って配列され、
前記第２の溝は前記第２の方向に沿って配列され、
前記第１の溝は、前記第１の方向に対応して、前記非導電性音響整合層を貫通して設けられており、
前記第２の溝は、前記第２の方向に対応して前記非導電性音響整合層を貫通して設けられていること、
を特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１４】
第１の面と該第１の面の反対側である第２の面を有する非導電性音響整合層を有する超音波トランスデューサの製造方法であって、
前記非導電性音響整合層に対し、前記第１の面から中間部分まで至る第１の溝を形成する工程と、
前記非導電性音響整合層の前記第２の面から少なくとも前記中間部分まで至る深さを有し、前記第１の溝と交差する第２の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１５】
前記第１の溝および前記第２の溝の内面に導電性材料を設ける工程と、
前記第１の面に導電性音響整合層を、前記第２の面に圧電体をそれぞれ積層することにより積層体を形成する工程と、
前記積層体を、互いに直交する第１の方向および第２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１４に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１６】
前記第１の溝および前記第２の溝の内面に導電性材料を設ける工程と、
前記第１の面に基板を、前記第２の面に圧電体をそれぞれ積層することにより積層体を形成する工程と、
前記積層体を、互いに直交する第１の方向および第２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１４に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１７】
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の面とを有する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の面それぞれには、該第１の面と前記第２の面の間の中間部分に至る深さを有する第１の溝が設けられ、
前記第２の面それぞれには少なくとも前記中間部分まで至る深さを有し、前記第１の溝と交差する第２の溝が設けられ、
前記電極と前記第２の面とは、前記第１の溝と、該第１の溝及び前記第２の溝の交差部と、第２の溝とを介して、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基板と、を備え、
前記第１の面それぞれには、該第１の面と前記第２の面の間の中間部分に至る深さを有する第１の溝が設けられ、
前記第２の面それぞれには少なくとも前記中間部分まで至る深さを有し、前記第１の溝と交差する第２の溝が設けられ、
前記電極と前記第２の面とは、前記第１の溝と、該第１の溝及び前記第２の溝の交差部と、第２の溝とを介して、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】
前記非導電性音響整合層と前記基板との間に、前記圧電体に応じて２次元配置された導電性音響整合層をさらに備えたこと、
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３】
前記交差部は、前記複数の圧電体のそれぞれに対応して少なくとも１つ形成されること、
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】
前記第１の溝は、前記圧電体の幅以下である第１のピッチを空けて設けられ、
前記圧電体の幅をＰｗ、前記第１のピッチをＰｋ１、該圧電体の配列方向と第１の溝とが成す角をθとした場合に、
Ｐｋ１／ｓｉｎθ≦Ｐｗ
であること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記第２の溝は、前記圧電体の幅以下である第２のピッチを空けて設けられ、
前記圧電体の幅をＰｗ、前記第２のピッチをＰｋ２、該圧電体の配列方向と第２の溝とが成す角をθとした場合に、
Ｐｋ２／ｓｉｎθ≦Ｐｗ
であること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記第１の溝は、前記複数の圧電体のピッチと略等しい第１のピッチを空けて設けられること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記非導電性音響整合層のピッチをＰｅ、前記第１の溝のピッチをＰｋ３、該圧電体の配列方向と第１の溝とが成す角をθとした場合に、
Ｐｋ３／ｓｉｎθ＝Ｐｅ
であること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記第２の溝は、前記複数の圧電体のピッチと略等しい第２のピッチを空けて設けられること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
前記非導電性音響整合層のピッチをＰｅ、前記第２の溝のピッチをＰｋ４、該圧電体の配列方向と第２の溝とが成す角をθとした場合に、
Ｐｋ４／ｓｉｎθ＝Ｐｅ
であること、
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１０】
前記θは、０°超かつ９０°未満であること、
を特徴とする請求項４、５、７、９のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１１】
前記第１の溝の内面には導電性材料が設けられていること、
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１２】
前記第２の溝の内面には導電性材料が設けられていること、
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１３】
前記複数の圧電体は互いに直交する第１の方向および第２の方向に沿って前記２次元配置され、
前記第１の溝は前記第１の方向に沿って配列され、
前記第２の溝は前記第２の方向に沿って配列され、
前記第１の溝は、前記第１の方向に対応して、前記非導電性音響整合層を貫通して設けられており、
前記第２の溝は、前記第２の方向に対応して前記非導電性音響整合層を貫通して設けられていること、
を特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１４】
第１の面と該第１の面の反対側である第２の面を有する非導電性音響整合層を有する超音波トランスデューサの製造方法であって、
前記非導電性音響整合層に対し、前記第１の面から中間部分まで至る第１の溝を形成する工程と、
前記非導電性音響整合層の前記第２の面から少なくとも前記中間部分まで至る深さを有し、前記第１の溝と交差する第２の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１５】
前記第１の溝および前記第２の溝の内面に導電性材料を設ける工程と、
前記第１の面に導電性音響整合層を、前記第２の面に圧電体をそれぞれ積層することにより積層体を形成する工程と、
前記積層体を、互いに直交する第１の方向および第２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１４に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１６】
前記第１の溝および前記第２の溝の内面に導電性材料を設ける工程と、
前記第１の面に基板を、前記第２の面に圧電体をそれぞれ積層することにより積層体を形成する工程と、
前記積層体を、互いに直交する第１の方向および第２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１４に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項１７】
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の面とを有する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の面それぞれには、該第１の面と前記第２の面の間の中間部分に至る深さを有する第１の溝が設けられ、
前記第２の面それぞれには少なくとも前記中間部分まで至る深さを有し、前記第１の溝と交差する第２の溝が設けられ、
前記電極と前記第２の面とは、前記第１の溝と、該第１の溝及び前記第２の溝の交差部と、第２の溝とを介して、導通されていること、
を特徴とする超音波プローブ。
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図９】
【図１２】
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−２４４３４２（Ｐ２０１２−２４４３４２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１３９２（Ｐ２０１１−１１１３９２）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【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１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【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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