超音波トランスデューサユニット、超音波トランスデューサおよび超音波プローブ
【課題】超音波トランスデューサと接続される電子回路との接続を容易にするとともに、超音波トランスデューサに対して送受信する電気信号の処理を容易にする。
【解決手段】プリント基板３０の表面に形成された電極リード３１上に第１の積層圧電体１４を配置して背面電極１６および内部背面電極１６ａと接続させ、かつプリント基板３０の裏面に形成された電極リード３１上に第２の積層圧電体２４を配置して背面電極２６および内部背面電極２６ａと接続させた。
【解決手段】プリント基板３０の表面に形成された電極リード３１上に第１の積層圧電体１４を配置して背面電極１６および内部背面電極１６ａと接続させ、かつプリント基板３０の裏面に形成された電極リード３１上に第２の積層圧電体２４を配置して背面電極２６および内部背面電極２６ａと接続させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波プローブの技術に関し、特に超音波プローブに用いられる超音波トランスデューサの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブにより被検体の所望の診断部位の情報を取得するため、その部位に超音波を送波（送信）し、音響インピーダンスの異なる被検体内の組織境界から反射波を受信する。このようにして、超音波プローブにより超音波を走査して、被検体の体内組織の情報を得て画像化することにより診断を行うものである。この超音波プローブは、被検体等に超音波を送波し、反射波を受波するために、超音波トランスデューサを有している。
【０００３】
従来から、超音波診断装置の超音波プローブに用いられる超音波トランスデューサとして、その圧電素子をアレイ状に配列した１次元アレイの超音波トランスデューサが使用されている。この１次元アレイの超音波トランスデューサは一般に、送受信超音波ビームの高速な走査や高速なフォーカス点の変更を可能とする電子走査法と呼ばれる方法で使用されている。高速な超音波ビームの走査や高速なフォーカス点の変更によってリアルタイムに２次元画像を提供することができる。
【０００４】
ところで近年においては、超音波プローブにおける１次元アレイの超音波トランスデューサを回転・揺動して用いる方法、または圧電素子をマトリックス状に配列した２次元アレイの超音波トランスデューサを用いた電子走査法の超音波プローブによって、３次元で超音波画像収集・表示を行うシステムの検討が進んできている。３次元の超音波画像は、２次元画像において見逃されやすい部位の診断に有用であり、また、診断や計測に適した断層像を得ることができ、診断精度の向上が期待できる。
【０００５】
ただし、これら３次元の超音波画像の収集にかかる方法のうち、１次元アレイの超音波トランスデューサを用いた超音波プローブを使用する方法においては、画像データ収集に多くの時間を要し、リアルタイムに３次元画像を表示することが困難である。一方、電子走査法の２次元アレイの超音波トランスデューサを使用する方法においては、２次元的に圧電素子を配列することにより、超音波ビームの全方位的なフォーカシングを可能とする。さらに１次元アレイの超音波トランスデューサの場合と比較して高速な３次元走査を実現して画像データの収集速度を速めることが可能となる。
【０００６】
しかしその反面、２次元アレイの超音波トランスデューサは圧電素子の素子数の増大（例えば、１０倍〜１００倍）をともない、さらに送受信回路数の増加や、接続リード数やケーブル数の大幅な増加につながる。また、結果として、超音波プローブにおける圧電素子（圧電体）と、送受信回路、超音波診断装置本体および超音波診断装置本体間に存在する中継回路等との接続は極めて複雑かつ困難となってしまう。
【０００７】
この問題に対しては、圧電素子配列に対応する基板を積層して電極リードの引き出しを構成する構造を採用し、微細な圧電素子配列に対応する電極リードのピッチ幅が、リード中継基板の各層に形成されたパターン配線によって拡大され、中継回路等となるＩＣ基板接続側に整列して引き出される構造が提案されている（例えば、特許文献１）。この構造によれば、超音波プローブにおける２次元アレイ状に配列された超音波トランスデューサの信号電極から、多数の電極リードを引き出し、圧電素子の音響特性の維持、ＩＣ等の実装等を容易に実現することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２９２４９６号公報
【０００９】
ここで、３次元画像の収集可能な２次元アレイの超音波トランスデューサによる超音波プローブの例として、従来の超音波トランスデューサすなわち圧電素子をマトリックス状に多数配列した超音波トランスデューサを備えた超音波プローブを示す。ここで、図１２は、従来の超音波トランスデューサ３００の構成を示す概略斜視図である。
【００１０】
図１２に示すように、超音波トランスデューサ３００は、被検体と圧電素子３０４との音響インピーダンスの整合をとる音響整合層３０１と、圧電効果を得るため、アース接続されて各圧電素子３０４に接続されるアース電極３０２と、被検体に対し超音波の送受信を行う圧電素子（圧電体）３０４、アース電極３０２との間に圧電素子３０４を駆動するための電気信号を送って超音波パルスを送波させ、被検体から超音波を受波し、変換した電気信号を出力する信号電極３０６と、圧電素子３０４からバッキング材３０８方向に放射される超音波パルスを反対方向に反射させるバッキング材３０８（負荷材相）と、信号電極３０６と後段電子回路とを接続する図示しない電極リードとをプリント基板３０９上に備えて構成されている。
【００１１】
圧電素子（圧電体）３０４は、２成分系あるいは３成分系の圧電セラミックス等から成る圧電素子であり、プリント基板３０９等に２次元マトリックス状に配列されている。この圧電素子３０４が、走査制御されることにより超音波の全方位的なフォーカシングと高速な３次元走査が可能となる。
【００１２】
また、超音波トランスデューサ３００は、超音波プローブを使用した際における被検体側（前方）の先端に位置する音響レンズから後段電子回路側へ向かって、音響整合層３０１、圧電素子３０４、バッキング材３０８の順に隣接して配置される。また、音響整合層３０１と圧電素子３０４との間（前面）において音響整合層３０１および圧電素子３０４と接するようにアース電極３０２が設けられる。また、圧電素子３０４とバッキング材３０８との間（背面）において圧電素子３０４およびバッキング材３０８と接するように信号電極３０６が設けられる。また、プリント基板３０９の内部には、圧電素子３０４の配列面と直交する方向に形成され、電極リード（図示せず）を引き出し可能とする経路が形成されている。
【００１３】
このように従来の超音波トランスデューサにおいては、１枚のプリント基板３０９に対し１列の圧電素子３０４が配列されていた。さらにこの１次元アレイの超音波トランスデューサユニットを配列したプリント基板３０９が、音響レンズの向きを合わせるように積層されて２次元アレイの超音波トランスデューサ３００を構成していた。
【００１４】
なお、パルスインバージョン映像法を用いるような場合は、各圧電素子の両極に印加される電気信号である高周波パルスの極性を変更して印加できる回路構成を形成しなければならない。この回路構成では、超音波トランスデューサにおける圧電素子の前面に形成される電極と、当該圧電素子の背面に形成される電極とを、各圧電素子ごとに区別して接続する必要が生じる。したがって、これらの電極から引き出される電極リードの配線パターンをそれに応じて独立したパターンとなるように形成する必要がある。
【００１５】
なお、このパルスインバージョン映像法とは、例えば被検体に圧電素子の両電極にかかる超音波パルスを１８０度位相をずらして（極性を変更して）２回送信し、２つのエコー信号を加算して高調波成分のみを抽出して画像化するものである。より詳しくは、圧電素子の両極（前面電極及び背面電極）毎にパルサを接続し、交互に動作させることでバイポーラパルスを出力するものであり、この交互動作を２回の送信で順序を逆転させることで、１回目の送信と２回目の送信とで正負の対称性がよい波形のバイポーラパルスに応じた超音波パルスを出力することができ、結果として、高調波イメージング画像を向上させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１に記載の超音波プローブは、信号電極等から引き出された電極リードのピッチを、超音波トランスデューサに接続した中継基板のパターン配線によって拡大して、電極リードとＩＣとの接続構造を容易化するものであるが、当該接続部分は大型化してしまうおそれがある。また、電極リードが中継基板に至るまでの配線については１列ごとに配列された圧電素子を配置するプリント基板の枚数分だけ中継基板と接続しなければならず、超音波トランスデューサと中継基板との接続構造が複雑となるおそれがある。
【００１７】
また、図１２に記載の超音波プローブでは、２次元アレイ構造の超音波トランスデューサにおいて、圧電素子を積層した積層圧電体を、あらかじめ電極リードの配線ラインが形成されたプリント基板に並設して構成しているが、２次元アレイ構造の超音波トランスデューサ１列分につき１枚のプリント基板を要し、プリント基板の枚数が多くなり、中継基板等の回路への接続が困難となり、または複雑な構造となるおそれがある。また、接続構造の大型化を招来し、１枚のプリント基板において前面電極と背面電極とが混在してしまうおそれがあり、その結果、後段電子回路が複雑化するおそれがある。
【００１８】
これに加え、上述のパルスインバージョン映像法のように、圧電素子の超音波放射面側に形成される前面電極から引き出される前面電極リードと前面電極に対向して形成される背面電極から引き出される背面電極リードを圧電素子チャンネル毎にそれぞれ独立して引き出し、前面電極リードと背面電極リードとを異なる電子回路に連結する構成も用いられるようになっている。
【００１９】
この場合は、圧電素子の両端を駆動するための電子回路（パルス回路）が必要となり、さらに圧電体前面に形成する前面電極と、背面に形成する背面電極とを区別して接続する必要が生じる場合もある。
【００２０】
このパルスインバージョン映像法を用いることを前提とする場合、上述した従来の超音波プローブによっては後段の接続回路との接続構造が複雑化し、前面電極や背面電極を回路ごとに区別して接続することが困難となるといったように超音波トランスデューサの機能は制約を受ける。その制約によっては、パルスインバージョン映像法の実現が困難となるおそれがある。また、当該接続構造を単純化すると、超音波トランスデューサと後段の接続回路との接続部分の大型化または超音波トランスデューサを含む超音波プローブの製造工程の複雑化を招来してしまう。
【００２１】
この発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、超音波トランスデューサと接続される電子回路との接続構造を単純化し、超音波トランスデューサと電子回路との接続を容易にするとともに、超音波トランスデューサに対して送受信する電気信号の処理を容易にすることが可能となる超音波トランスデューサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の課題を解決するための本発明は、第１プリント基板と、超音波を照射する方向に直交する背面および該背面と反対側となる前面に対応して背面電極と前面電極とを有し、該前面および該背面が前記第１プリント基板の表面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第１の圧電素子と、前記第１の圧電素子と同一の構造であってその前面および背面が、前記第１のプリント基板の前記表面と反対側の裏面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第２の圧電素子と、前記第１プリント基板の前記表面上において前記第１の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第１電極リードと、前記第１プリント基板の前記裏面上において前記第２の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第２電極リードとを備えたこと、を特徴とする超音波トランスデューサユニットである。
また、上記の課題を解決するための本発明は、超音波トランスデューサを備えて構成される超音波プローブであって、第１プリント基板と、超音波を照射する方向に直交する背面および該背面の反対側となる前面に対応して背面電極と前面電極とを有し、該前面および該背面が前記第１プリント基板の表面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第１の圧電素子と、前記第１の圧電素子と同一の構造であってその前面および背面が、前記第１のプリント基板の前記表面と反対側の裏面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第２の圧電素子と、前記第１プリント基板の前記表面上において前記第１の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第１電極リードと、前記第１プリント基板の前記裏面上において前記第２の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第２電極リードとを備えたこと、を特徴とする超音波プローブである。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、超音波トランスデューサを備えた超音波プローブにおいて、第１プリント基板の表面に第１の電極リードを形成し、その裏面に第２の電極リードを形成し、第１の電極リードに第１の圧電素子の電極が結合され、第２の電極リードに第２の圧電素子の電極が結合された超音波トランスデューサユニットを複数配列する構成を採ることができるので、２次元アレイの超音波トランスデューサの２列分の圧電素子を１枚のプリント基板で配線することができる。したがって、超音波プローブにおける超音波トランスデューサにおいて後段電子回路との接続構造を単純化することが可能となる。
【００２４】
また、前面電極からも圧電素子ごとに独立して電極リードを引き出す構成であっても、前面電極に接続される電極リードと背面電極に接続される電極リードとを異なる電子回路に連結することができる。したがって、後段の電子回路の実装上における効率を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の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、図面を参照して説明する。
【００２６】
[第１の実施形態]
図１は、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を示す概略斜視図である。また、図２はこの発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を構成する超音波トランスデューサユニット１００ａおよびスペーサ８０を示す概略斜視図である。図３は、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａを構成するプリント基板３０、電極リード３１と第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の結合関係を示す概略構成図である。図４は、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサにおける超音波トランスデューサ１００とＩＣ基板４０とを接続する機構を説明するための概略斜視図である。以下、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の構成について説明する。
【００２７】
（第１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）
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は、複数の超音波トランスデューサユニット１００ａを積層して構成されている。この超音波トランスデューサ１００を構成する超音波トランスデューサユニット１００ａは、音響整合層１０・２０（または図示しない音響レンズ）を、超音波を被検体に照射する方向（以下、「図１におけるＸ方向」または単に「Ｘ方向」という）に合わせて配列される。また、超音波トランスデューサ１００を構成する各超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間には、超音波トランスデューサ１００間の電気絶縁および接着のためのスペーサ８０が設けられている。
【００２８】
また、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を構成する超音波トランスデューサユニット１００ａは、図２に示すように、プリント基板３０の表面に、音響整合層１０、第１の積層圧電体（圧電素子）１４、およびバッキング材１８（負荷材相）等を具備し、また、プリント基板３０の裏面に、音響整合層２０、第２の積層圧電体（圧電素子）２４、およびバッキング材２８（負荷材相）等を具備して構成される。したがって、プリント基板３０の表面および裏面に形成される音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４、バッキング材１８・２８は、ほぼ同一の構造となる。また、プリント基板３０の表裏に形成される積層圧電体は、プリント基板３０と対向する方向と直交する方向から見ると表裏対称となる。
【００２９】
この超音波トランスデューサユニット１００ａは、図３に示すように導電性の電極リード３１（本発明における「第１電極リード」、「第２電極リード」の一例に該当する）が設けられたプリント基板３０の両面に対し、列状に第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４が配列されて構成される。この超音波トランスデューサユニット１００ａが、同じ方向（図１のＸ方向）に複数積層されることによって、２次元アレイの超音波トランスデューサ１００が形成される。なお、ここでいう音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４およびバッキング材１８・２８は、従来の超音波トランスデューサ３００（図１２）に用いられていた音響整合層３０１、圧電素子３０４およびバッキング材３０８と同様の役割を果たすものである。
【００３０】
また図１に示すように、第１の積層圧電体１４（この発明における「第１の圧電素子」の一例に該当する）および第２の積層圧電体２４（この発明における「第２の圧電素子」の一例に該当する）は、複数の圧電素子が図１におけるＸ方向に積層されて構成されている。
【００３１】
一方の第１の積層圧電体１４は積層方向と直交する面に前面電極１２・背面電極１６を備え、他方の第２の積層圧電体２４は積層方向と直交する面に前面電極２２・背面電極２６を備えている。また、第１の積層圧電体１４における積層された圧電素子間には内部前面電極１２ａ・内部背面電極１６ａを、第２の積層圧電体２４における圧電素子間には内部前面電極２２ａ・内部背面電極２６ａを備えている。また、これらの電極は、プリント基板３０の電極リード３１と結合され、さらに、この電極リード３１を介して後段の電子回路（例えば図４のＩＣ基板４０等）と接続される。
【００３２】
また、図４に示すようにプリント基板３０を介して超音波トランスデューサ１００と接続されるＩＣ基板４０は、超音波トランスデューサ１００との間で超音波ビームの送波・受波にかかる電気信号の送受信処理を行う。また、ＩＣ基板４０は、ケーブル接続基板５０およびコネクタ６２を介して超音波診断装置本体と接続されているケーブル（不図示）と接続される。
【００３３】
なお、本実施形態においては、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を構成する圧電素子が３層積層されているが、本発明はこの実施形態に限られず、３層以上複数層積層してもよい。また、本発明は積層圧電体を用いずに単層の圧電素子を用いてもよい。
【００３４】
（第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａの構成）
次に図２〜５を用いて、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａについて説明する。図５は、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａがスペーサ８０を介して組み合わされた状態を示す概略斜視図である。
【００３５】
図２および図３に示すように、超音波トランスデューサユニット１００ａは、電極リード３１が複数設けられたプリント基板３０を備え、このプリント基板３０の両面に１列の積層圧電体を配列して形成される。
【００３６】
すなわち、プリント基板３０の一面には、第１の積層圧電体１４が列状（図１におけるＹ方向）に配列される。この第１の積層圧電体１４の超音波ビームの照射方向側の面（以下、「前面」という）に隣接して音響整合層１０が配列され、第１の積層圧電体１４の前面と反対側の面（以下、「背面」という）に隣接してバッキング材１８が配置される。また、音響整合層１０と第１の積層圧電体１４との間には前面電極１２形成され、第１の積層圧電体１４とバッキング材１８との間には背面電極１６が形成される。また、第１の積層圧電体１４の内部には、内部前面電極１２ａ・内部背面電極１６ａが形成される。これらの電極の配置については後述する。
【００３７】
これらの前面電極１２、背面電極１６、内部背面電極１６ａ、内部前面電極１２ａは、各第１の積層圧電体１４のそれぞれに対し独立に、かつ第１の積層圧電体１４を構成する各圧電素子に接して設けられる。また、前面電極１２、背面電極１６は、超音波ビームを照射するための電力印加を行い、被検体から受波した超音波に基づく電気信号を出力する。内部前面電極１２ａは前面電極１２と同様に、内部背面電極１６ａは背面電極と同様に作用する。
【００３８】
一方、第１の積層圧電体１４が配列されるプリント基板３０の一面と反対側となる他面には、第１の積層圧電体１４側と同様に、音響整合層２０、前面電極２２、第２の積層圧電体２４、背面電極２６、バッキング材２８が順に列状に配置される。また、第２の積層圧電体２４を構成する各圧電素子間には、内部前面電極２２ａ・内部背面電極２６ａが形成される。
【００３９】
また、第１の積層圧電体１４と第２の積層圧電体２４は、図１〜３に示すように複数の圧電素子が積層されて構成されている（本実施形態においては３段階に積層されている）。第１の積層圧電体１４における背面側の圧電素子と中間の圧電素子との間には内部前面電極１２ａが形成され、中間の圧電素子と前面側の圧電素子との間には、内部背面電極１６ａが形成される。同じく、第２の積層圧電体２４における背面側の圧電素子と中間の圧電素子との間には内部前面電極２２ａが形成され、中間の圧電素子と前面側の圧電素子との間には、内部背面電極２６ａが形成される。
【００４０】
また、図３に示すようにプリント基板３０の表面および裏面には、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の配列に合わせたピッチで、電極リード３１が形成される。この電極リード３１は被検体に超音波を送波するための制御信号を送信するとともに、被検体から受信したエコー信号を電子回路（ＩＣ、ＡＳＩＣ等）に伝送するためのものである。
【００４１】
当該電極リード３１は、プリント基板３０において圧電体が配置される位置から後段の電子回路（ＩＣ基板４０等）側の他端まで伸延する。また、この電極リード３１における第１の積層圧電体１４や第２の積層圧電体２４に対して結合される部分（隣接する面）は、第１の積層圧電体１４や第２の積層圧電体２４に対して隣接する面の形状に合わせて形成される。また、電極リード３１は、例えばプリント基板３０に形成された電気絶縁フィルム上に配線パターン化された銅箔を配置し、電極リード３１としての配線パターンを露出させることによって形成される。このように電極リード３１を積層圧電体の隣接面の形状に合わせることにより、電極リード３１の幅と積層圧電体（１２・２４）から露出する各電極の幅とがほぼ同じとなり、電極リード３１との結合部分をより大きくし、的確な結合を確保することが可能となる（図３参照）。
【００４２】
ただし、プリント基板３０の構成としてはこの限りではなく、圧電体との電気接続に供する部分のみを露出させ、他の領域を絶縁フィルムなどで被覆することも可能である。また本実施例では両面の配線パターンは独立して形成されているが、スルーホールを形成することによって電気接続することも可能である。また配線パターンを、スルーホールを形成することによってプリント基板３０の片面に集中させることも可能である。
【００４３】
また、図３に示す実施形態では、このプリント基板３０の両面に形成された電極リード３１と、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４とは、金属薄膜７０（本発明における「導電性の薄膜」の一例に該当する）を介し結合される。この金属薄膜７０は、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における電極リード３１との結合面とほぼ同じ形状となる。したがって、電極リード３１と各電極との結合部分をより大きくし、的確に結合させることが可能となる。
【００４４】
またこの結合は、蒸着またはスパッタなど種々の方法により行われる。また、金属薄膜７０としては、例えば、CrとAuの２層構造を採用してもよい。ただし、本発明における「導電性の薄膜」としての当該金属薄膜７０はこれに限定されず、層数、材料を変更することも可能である。また、金属薄膜７０は電気的な結合を補強するために形成されるものであり、本発明における超音波トランスデューサでは、金属薄膜を形成しないことも可能である。
【００４５】
このように金属薄膜７０により電気的に電極リード３１と背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａとが接続され、電極リード３１を介して背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａとＩＣ基板４０が接続される。この接続構造の詳細については後述する。
【００４６】
また、図２および図３に示すように、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における電極リード３１との結合面（本発明における「一側面」の一例に該当する。）と反対側となる面（本発明における「他の側面」の一例に該当する。）には、金属薄膜によるアース接続のためのアースリード７１が形成される。
【００４７】
図１〜図３に示すように、このアースリード７１の長さは、前面電極１２・２２との接点を一端とし、他端はバッキング材１８・２８の中間部分付近まで伸延する。また、その幅は、前面電極１２・２２側においては第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４の幅とほぼ同じであり、バッキング材１８・２８側においては、各圧電体から伸延してきたアースリード７１を連結して統合されるので、バッキング材１８・２８とほぼ同じ幅となる。
【００４８】
したがって、積層圧電体に形成された各電極とアースリード７１の結合面積をより大きくし、結合を的確に行うことが可能になる。また、このアースリード７１は、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａをアース接続する。なお、本発明においてアースリード７１に結合されるのは前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａに限られない。つまり、アースリード７１に結合される電極を背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａとしてもよい。
【００４９】
また、図２および図３に示すように、アースリード７１は、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４において当該アースリード７１が形成されている側の面から、当該面と直交する超音波トランスデューサユニット１００ａの側面まで伸延する。このとき、図３に示すように第１の積層圧電体１４側のアースリード７１と、第２の積層圧電体２４側のアースリード７１は、超音波トランスデューサユニット１００ａにおける同じ側面に伸延される。
【００５０】
本実施形態においては、図１に示すように前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａに接続されるアースリード７１を個々に分離せず電気的に連結して引き出される。また、金属薄膜によるアースリード７１を超音波トランスデューサユニット１００ａの一面から伸張して他の面に至る形状とすることによって、アースリード７１の引き出し構造が容易となる。
【００５１】
また、図２に示す超音波トランスデューサユニット１００ａのそれぞれは、スペーサ８０を介して結合される。またこのスペーサ８０は隣り合う各超音波トランスデューサユニット１００ａ間の電気絶縁をする。
【００５２】
本実施形態においては、前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６と後段の電子回路を接続する電極リード３１やアースリード７１として金属薄膜を用いているから積層圧電体を構成する各圧電素子の振動を阻害するおそれがなく、良好な超音波特性を確保することが可能である。また、プリント基板３０上に電極リード３１を形成し、当該電極リード３１上に積層圧電体を形成する構成となっているから、積層される圧電素子間の内部電極と電極リード３１の結合を可能とすることにより、超音波トランスデューサにおける圧電素子として内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能である。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させ、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【００５３】
（第１の積層圧電体および第２の積層圧電体における側面の構造）
次に図６を用いて、超音波トランスデューサユニット１００ａにおける第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４と、電極リード３１、アースリード７１の結合にかかる構造について説明する。図６（ａ）は、この発明の実施形態にかかる第１の積層圧電体１４または第２の積層圧電体２４を示す概略斜視図である。また、図６（ｂ）は、この発明の実施形態にかかる第１の積層圧電体１４における絶縁溝Ｄの一部を示す概略拡大図である。
【００５４】
図６に示すように、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における電極リード３１と隣接する側面には、絶縁溝Ｄが形成される。この絶縁溝Ｄは、図６（ｂ）に示すように、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａと、アースリード７１（または金属薄膜７０）とが接する部分に形成される。また、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における絶縁溝Ｄが形成された面と反対側の面においては、図６（ｂ）に示すように、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａと金属薄膜７０（またはアースリード７１）とが接する部分に形成される。この絶縁溝Ｄは、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における金属薄膜７０やアースリード７１との接触面において、各電極が形成されている部分のみに対して形成されており、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における圧電素子の積層方向と直交する方向（幅方向）に向かって、圧電素子の一端から他端まで伸延している。
【００５５】
また、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における絶縁溝Ｄには金属薄膜７０やアースリード７１に対して絶縁をするための絶縁樹脂を充填する。これによって、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の側面に形成されるアースリード７１（または金属薄膜７０）に結合される電極は、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａのみとなり、他方金属薄膜７０（またはアースリード７１）に結合される電極は背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａのみとなる。
【００５６】
以上において説明した、本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａでは、プリント基板３０の表面の電極リード３１に結合される電極を、第１の積層圧電体１４における背面電極１６および積層される圧電素子間の内部背面電極１６ａのみとするとともに、プリント基板３０の裏面の電極リード３１に結合される電極を第２の積層圧電体２４における背面電極２６および積層される圧電素子間の内部背面電極２６ａのみとしている。
【００５７】
つまり、１枚のプリント基板３０の表面および裏面において結合される電極を同種の電極とし、同じく第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の電極リード３１の隣接面と反対側となる面において、アースリード７１に結合される電極を同種の電極としている。したがって、後段の電子回路との接続において同種の電極に接続されている電極リードおよびアースリードをまとめることができる。これによって後段電子回路との接続を容易にすることが可能である。
【００５８】
また、プリント基板３０の両面に電極リード３１を露出させて配列し、当該プリント基板３０上に露出された電極リード３１に対し、絶縁溝Ｄが形成された積層圧電体（１４・２４）の面を結合させ、電極リード３１に同種の電極のみが電気的結合されるように構成されている。したがって、超音波トランスデューサ１００における圧電素子として内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能となる。結果、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させることが可能であり、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【００５９】
（アースリードの連結にかかる構造）
次に図１および図５を用いて、超音波トランスデューサユニット１００ａにおけるアースリード７１の連結にかかる構造について説明する。図５は、この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａがスペーサ８０を介して組み合わされた状態を示す概略斜視図である。
【００６０】
各超音波トランスデューサユニット１００ａ群（超音波トランスデューサ１００）は、図５に示すようにスペーサ８０を介して結合されてから、図１に示すようにアースリード７１が伸延される側面に連結バー９０が形成される。この連結バー９０により、当該超音波トランスデューサユニット１００ａ群の側面に伸延した各アースリード７１それぞれを連結させる。当該連結バー９０の各アースリード７１の連結によって、積層圧電体チャンネル毎に分離独立した電極リード３１を有するプリント基板３０と分離して、アース接続される前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａを共通化させる。
【００６１】
（積層圧電体間の絶縁にかかる構造）
本実施形態においては、図５に示すような各超音波トランスデューサユニット１００ａがスペーサ８０を介して結合され２次元アレイ状に配列された状態から、図１に示すように、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４それぞれの間に絶縁樹脂９１を充填する。
【００６２】
このように第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４それぞれの間に絶縁樹脂９１を充填することで、積層圧電体間での干渉を防止することができる。
【００６３】
（超音波トランスデューサ１００と超音波診断装置本体との接続）
次に図４を用いて本実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００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。図４は、超音波トランスデューサ１００の接続方法の一例であり、本発明の第１の実施形態における超音波トランスデューサ１００とＩＣ基板４０とを接続する機構および、ＩＣ基板４０上のＩＣ４５と超音波診断装置本体とを接続する機構を説明するための図である。
【００６４】
図４に示すように、超音波トランスデューサ１００とＩＣ基板４０とは中継基板４１を介して接続される。すなわち、超音波トランスデューサユニット１００ａごとの１枚のプリント基板３０それぞれにおける音響整合層１０・２０側の一端と反対側の他端が、中継基板４１に形成された嵌合溝に嵌合されて接続され、当該接続されたプリント基板３０の両面に配列された複数の電極リード３１が中継基板４１を介し、ＩＣ基板４０上のＩＣ４５と接続される。
【００６５】
この中継基板４１は、例えば、超音波トランスデューサ１００に対向する側の面に中継パッドが電極リード３１それぞれの位置に応じて配設され、超音波トランスデューサ１００の電極リード３１のそれぞれと接続される。このとき超音波トランスデューサ１００側に電極パッドを設け、電極パッドと中継パッドを接続してもよい。また、中継基板は、樹脂やセラミクスなどからなる平板形状の基板を用いることが望ましい。
【００６６】
また、図示しないが、連結バー９０に連結されたアースリード７１は、例えば不図示の超音波プローブの筐体等を介してアース接続される。
【００６７】
また、図４に示すように、ＩＣ基板４０は超音波診断装置本体と電気的に接続を行うケーブル（共に図示せず）を介して接続され、ＩＣ基板４０と当該ケーブルとはケーブル接続基板５０によって接続される。当該ケーブル接続基板５０としては、例えば柔軟性を備えたＦＰＣが用いられ、その一端は、ＩＣ基板４０における信号リード（図示せず）が設けられた一端とは反対側の一端に接続されている。
【００６８】
コネクタ６２は、ケーブル接続基板５０の他端及び前記ケーブルの一端にそれぞれ設けられている。このコネクタ６２によって、ケーブル接続基板５０と超音波診断装置本体に接続されるケーブルとが接続される。
【００６９】
図４に示すように、超音波トランスデューサ１００と超音波診断装置本体との間に設けられたＩＣ基板４０にはＩＣ４５が形成されており、ＩＣ４５は中継基板４１などを介して電極リード３１と接続されている。また、ＩＣ４５は、超音波トランスデューサ１００によって超音波の送波または受波を行うために第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を駆動させ、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４が受波した信号の処理を行う。このような構成により、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４が受波して信号に変換し、ＩＣ基板４０上の各ＩＣ４５に送信され、ＩＣ４５によって処理された信号は、ケーブル接続基板５０を介して超音波診断装置本体に送信されることとなる。
【００７０】
（作用・効果）
以上説明した本実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによる超音波トランスデューサ１００の作用及び効果について説明する。
【００７１】
本発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによって構成される超音波トランスデューサおよびそれを用いた超音波プローブは、１枚のプリント基板３０の表面および裏面に積層圧電体の配列に対応した配列で電極リード３１を備え、当該電極リード３１上に第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を備えて構成されている。
【００７２】
したがって、プリント基板３０の表面だけでなく裏面にも電極リード３１が設けられており、１枚のプリント基板の１つの面にのみ圧電素子を配列する構成と比較して、２列の圧電素子に対し１枚の基板で後段電子回路との接続を行うことができ、超音波トランスデューサ１００と後段（例えば中継基板４１）の接続点数を減少させることが可能となる。結果として、プリント基板の枚数を低減させるとともに、超音波トランスデューサと後段電子回路との接続を容易にし、かつ当該接続部分の小型化を図ることができ、２次元アレイの超音波トランスデューサにおける後段電子回路との接続の煩雑さを解消することができる。
【００７３】
また、本実施形態においては図２および図６に示すように、プリント基板３０の両面の電極リード３１に結合される電極を、同種の電極とする。例えば第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の背面に形成され、圧電素子を独立に駆動させる背面電極１６・２６と、同様の作用を行うための内部背面電極１６ａ・２６ａとを電極リード３１に接続させることで、１枚のＩＣ基板４０に接続される特定の電極リード３１を集中させて専用のＩＣ４５として接続することが可能となる。つまり圧電素子の駆動にかかる電極とＩＣ４５との接続にあたり、ある程度集中して専用ＩＣ４５に接続することが可能である。そうすれば膨大な数の信号がいくつかにまとまって特定のＩＣ４５に集中して処理され、信号数の加減などを行うことができ、膨大な数の信号を効率よく処理することが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態においては、前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６と後段の電子回路を接続する電極リード３１やアースリード７１として金属薄膜を用いているから積層圧電体を構成する各圧電素子の振動を阻害するおそれがなく、良好な超音波特性を確保することが可能である。また、プリント基板３０上に電極リード３１を形成し、当該電極リード３１上に積層圧電体を形成する構成となっているから、積層される圧電素子間の内部電極と電極リード３１の結合を可能とすることにより、超音波トランスデューサに内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能である。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させ、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【００７５】
[第２の実施形態]
図７〜図９は、本発明にかかる超音波トランスデューサの第２の実施形態を示す図であり、図７は、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を示す概略斜視図である。また、図８はこの発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を構成する超音波トランスデューサユニット１００ａおよび第２のプリント基板３０ｂを示す概略斜視図である。図９は、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａを構成する第１のプリント基板３０ａ、電極リード３１ａと第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４と、第２のプリント基板３０ｂおよび電極リード３１ｂとの結合関係を示す概略構成図である。以下、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の構成について説明する。
【００７６】
（第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の概要構成）
図７に示す第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においても、複数の超音波トランスデューサユニット１００ａが積層されて構成される。また、図８および図９に示すように、この超音波トランスデューサユニット１００ａにおいても、音響整合層１０・２０を超音波ビームの照射方向に合わせて、第１のプリント基板３０ａの表面に音響整合層１０、前面電極１２、第１の積層圧電体１４、背面電極１６、バッキング材１８が配置され、裏面には音響整合層２０、第２の積層圧電体２４、バッキング材２８が配置される。なお、この第１のプリント基板３０ａは、第１の実施形態にかかるプリント基板と同様に両面に電極リード３１ａが複数設けられている。
【００７７】
また、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４およびバッキング材１８・２８は、当該各部の作用、第１のプリント基板３０ａおよび電極リード３１ａに対して配置される位置や接続手段において前述の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様であり説明を割愛する。
【００７８】
また、第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００における前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６についての構造や配置される位置ついては、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様に、音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４、バッキング材１８・２８の間に形成される。さらに、本実施形態の超音波トランスデューサユニット１００ａは、第１の実施形態の超音波トランスデューサユニット１００ａと同様に、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａが金属薄膜７０ａを介して第１のプリント基板３０ａにおける電極リード３１ａに結合され接続される。
【００７９】
ただし、この発明の第２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、第１の実施形態と異なり、積層圧電体における第１のプリント基板３０ａと接着されている面と反対側の面においては、アースリード７１が形成されない。また、超音波トランスデューサ１００を構成する各超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間は、スペーサではなく第２のプリント基板３０ｂを介して接着されている。
【００８０】
すなわち、図８および図９に示すように、当該第２のプリント基板３０ｂと超音波トランスデューサユニット１００ａとは、第１のプリント基板３０ａと同様に、金属薄膜７０ｂを介して第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４と結合される。また、図９に示すように、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａは、超音波トランスデューサユニット１００ａ間に形成された第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂと結合され、接続される。
【００８１】
言い換えると、一方の背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａについては、第１の実施形態と同様に超音波トランスデューサユニット１００ａにおける第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａによって各積層圧電体の列ごとに引き出され、他方の前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａについては、第１の実施形態と異なり、超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間に形成された第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂによって、各積層圧電体の列ごとに引き出される。
【００８２】
また、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においても、超音波トランスデューサユニット１００ａにおける第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａが中継基板４１を介してＩＣ基板４０のＩＣ４５に接続される。さらに、第２の実施形態においては、図４に例示する第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサと異なり、中継基板４１に対して第２のプリント基板３０ｂおよび電極リード３１ｂも接続される。この第１のプリント基板３０ａ・電極リード３１ａおよび第２のプリント基板３０ｂ・電極リード３１ｂと中継基板４１・ＩＣ基板４０との接続構造については、この発明の第１実施形態と同じであり説明を割愛する。
【００８３】
したがって、第２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、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａだけでなく、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａについても分離独立して後段の電子回路（例えばＩＣ基板４０など）に接続される。また、一方の電極リード３１ａは第１のプリント基板３０ａごとに、他方の電極リード３１ｂは、第２のプリント基板３０ｂごとに、異なるＩＣ基板４０に接続することが可能である。
【００８４】
（第２実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａの構成）
次に図８および図９を用いて、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａについて説明する。
【００８５】
図８および図９に示すように、第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａは、第１の実施形態と同じく、表面および裏面において積層圧電体の配列に対応した複数の電極リード３１ａが設けられた第１のプリント基板３０ａを備え、この第１のプリント基板３０ａの両面に１列の積層圧電体（１４・２４）を配列して形成される。
【００８６】
また図８に示す超音波トランスデューサユニット１００ａは、前述のように、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａとほぼ同一であり、異なる点は、第１の実施形態にかかるアースリード７１が設けられていた面において、アースリードに替えて、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４上に金属薄膜７０ｂが形成される（図９）。なお、この金属薄膜７０ｂは、金属薄膜７０ａと同様に第１の実施形態における金属薄膜と同じであり説明を割愛する。
【００８７】
この金属薄膜７０ｂは、超音波トランスデューサユニット１００ａ側の面と反対側の面において、図８および図９に示すように第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂに結合され、接続される。つまり、超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間には、金属薄膜７０ｂを介して第２のプリント基板３０ｂが結合され、当該超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれは、第２のプリント基板３０ｂによって接着される。なお、この第２のプリント基板３０ｂは、第１のプリント基板３０ａと同様に、積層圧電体の配列に対応した間隔・配列で電極リード３１ｂを表面および裏面に備えている。また、当該電極リード３１ｂについては第１のプリント基板３０ａにおける電極リード３１ｂと同様である。
【００８８】
また、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における内部前面電極１２ａ・２２ａ、前面電極１２・２２については、第１の実施形態と異なり、金属薄膜７０ｂを介して第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂに接続され、電極リード３１ｂにより独立に引き出される。
【００８９】
第２の実施形態においては前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａについても第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂおよび中継基板４１を介してＩＣ基板４０のＩＣ４５に接続される。すなわち、第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００では、超音波トランスデューサユニット１００ａにおける一方の第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａに、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａが接続される。他方、超音波トランスデューサ１００間に形成される第２のプリント基板３０ｂの電極リード３１ｂには、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａが接続される。
【００９０】
また、第２の実施形態にかかる前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａおよび背面電極１６・２６それぞれにはパルサが接続され、極性を変えたバイポーラパルスにより、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａと、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａとを交互に動作させることが可能である。このように交互に動作させることで、極性を変えたバイポーラパルスに応じた超音波ビームを出力することができる。すなわち、被検体に超音波パルスを１８０度位相をずらして２回送信し、２つのエコー信号を加算して高調波成分のみを抽出して画像化することが可能であり、高調波イメージング画像を向上させることができるものである。
【００９１】
なお、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における側面の構造や、積層圧電体間の絶縁にかかる構造（絶縁樹脂９１）は、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様であり説明を割愛する。
【００９２】
また、第２の実施形態にかかるＩＣ基板４０のＩＣ４５は、低電圧用回路および高電圧回路に区別され、いずれか一方が第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａに接続され、他方は第２のプリント基板３０ｂの電極リード３１ｂに接続される。
【００９３】
また、第２の実施形態にかかるＩＣ基板４０と超音波診断装置本体の接続構造については第１の実施形態と同様である。
【００９４】
（作用・効果）
以上説明した本実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによる超音波トランスデューサ１００の作用及び効果について説明する。
【００９５】
本発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによって構成される超音波トランスデューサ１００およびそれを用いた超音波プローブにおいては、第１のプリント基板３０ａの表面および裏面に積層圧電体の配列に対応した配列で電極リード３１ａを備え、当該電極リード３１ａ上に第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を備え、当該電極リード３１ａには背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａが接続されて構成されている。
【００９６】
また、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００では、積層される超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれが隣り合う面において、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４上に金属薄膜７０ｂを形成し、かつ当該金属薄膜７０ｂを介して超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれを接着するとともに、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａが第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂに接続される。また、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａについても分離独立して後段の電子回路（例えばＩＣ基板４０など）に接続される構成となっている。
【００９７】
すなわち、本実施形態においては、第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａには、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａのみが接続され、他方、第２のプリント基板３０ｂの電極リード３１ｂには、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａのみが接続される。したがって、電極リード３１ａ・３１ｂは、第１のプリント基板３０ａごとに、また第２のプリント基板３０ｂごとに、異なるＩＣ基板４０に接続することが可能である。
【００９８】
したがって、プリント基板ごとにまとめてＩＣ基板４０に接続される特定の電極リード３１を集中させて専用のＩＣ４５として接続することが可能となる。つまり圧電素子の駆動にかかる電極とＩＣ４５との接続にあたり、ある程度集中して専用ＩＣ４５に接続することが可能である。そうすれば膨大な数の信号がいくつかにまとまって特定のＩＣ４５に集中して処理され、信号数の加減などを行うことができ、膨大な数の信号を効率よく処理することが可能となる。
【００９９】
また、第２の実施形態にかかるＩＣ基板４０のＩＣ４５は、低電圧用回路および高電圧回路に区別され、いずれか一方が第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａに接続され、他方は第２のプリント基板３０ｂの電極リード３１ｂに接続されて構成されている。
【０１００】
したがって、本実施形態における超音波トランスデューサ１００のように被検体に超音波パルスを１８０度位相をずらして２回送信し、２つのエコー信号を加算して高調波成分のみを抽出して画像化させるような構成にすることが可能であり、高調波イメージング画像を向上させる構成を実現可能とする。
【０１０１】
また、本実施形態においては、前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６と後段の電子回路を接続する電極リード３１やアースリード７１として金属薄膜を用いているから積層圧電体を構成する各圧電素子の振動を阻害するおそれがなく、良好な超音波特性を確保することが可能である。また、プリント基板３０上に電極リード３１を形成し、当該電極リード３１上に積層圧電体を形成する構成となっているから、積層される圧電素子間の内部電極と電極リード３１の結合を可能とすることにより、超音波トランスデューサに内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能である。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させ、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【０１０２】
[第３の実施形態]
図１０および図１１は、本発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を示す図であり、図１０は、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａがスペーサ８０を介して組み合わされた状態を示す概略斜視図である。図１１は、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａを構成するプリント基板３０、電極リード３１と、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４との結合関係を示す概略構成図である。以下、第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の構成について説明する。
【０１０３】
（第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の概要構成）
図１０に示す第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においても、複数の超音波トランスデューサユニット１００ａが積層されて構成される。また、図１０および図１１に示すように、この超音波トランスデューサユニット１００ａにおいても、音響整合層１０・２０を超音波ビームの照射方向に向けた配列で、プリント基板３０の表面に音響整合層１０、前面電極１２、第１の積層圧電体１４、背面電極１６、バッキング材１８が配置され、裏面には音響整合層２０、第２の積層圧電体２４、バッキング材２８が配置される。なお、このプリント基板３０は、第１の実施形態にかかるプリント基板３０と同様に両面に電極リード３１が複数設けられている。
【０１０４】
また、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４およびバッキング材１８・２８は、プリント基板３０上の配列において前述の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様でありその配列についての説明を割愛する。また、音響整合層１０・２０およびバッキング材１８・２８の作用、接続手段において前述の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様であり説明を割愛する。
【０１０５】
ただし、第３の実施形態においては、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の構造および作用、プリント基板３０および当該プリント基板３０上に形成される電極リード３１の構造、金属薄膜７０およびアースリード７１の構造が異なる。
【０１０６】
第３の実施形態における積層圧電体は、図１０および図１１に示すように、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００と異なり、積層された圧電素子のうち、１つの背面電極１６・２６側の圧電素子と、当該圧電素子に対する超音波ビームの照射方向と直交する方向における隣の圧電素子との２つの圧電素子が分割されずに連結されている。さらに、この連結されている２つの圧電素子それぞれの間には、第１の実施形態と同様にバッキング材１８・２８に至る積層圧電体を分割する分割溝が形成される。
【０１０７】
また、第３の実施形態におけるプリント基板３０は、図１１に示すように、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００と異なり、１つおきに深さの異なる分割溝が形成されている。この分割溝は、プリント基板３０の超音波ビームの照射方向側の端部から反対側に向けて形成される。また、このようにして分割溝が形成されたプリント基板３０の形状は、図１１に示すように、音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４およびバッキング材１８・２８との隣接面の形状に合わせて分割溝が形成されている。同様に電極リード３１も積層圧電体との隣接部分においては当該積層圧電体の形状に合わせた形状となっている。
【０１０８】
また先に述べた、本実施形態における積層圧電体の背面電極１６・２６側の圧電素子の連結部分においては、電極リード３１も隣の電極リード３１と連結され、超音波ビームの照射方向と反対側の端部に向かって、背面電極１６（または背面電極２６）に接続される２つの電極リード３１が１つにまとめられて伸延される。なお、背面電極１６・２６と電極リード３１とは、金属薄膜７０によって結合される。
【０１０９】
また、第３の実施形態における金属薄膜７０は、第１の実施形態と異なり、先に述べた連結した２つの圧電素子の形状に合わせて、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４における背面電極１６・２６側の圧電素子と結合される部分までは分割され、連結された圧電素子と結合される部分においては積層圧電体の形状に合わせて連結される。つまり、金属薄膜７０の形状は、連結された隣り合う２つの積層圧電体の形状に合わせて形成される。
【０１１０】
またアースリード７１も第１の実施形態と異なり、連結された隣り合う２つの積層圧電体におけるプリント基板３０との隣接面の形状に合わせて形成される。つまり、積層圧電体に形成される分割溝のように深さの異なる分割溝が１つおきに形成される。
【０１１１】
また、図１０に示すように、プリント基板３０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４、バッキング材１８・２８、金属薄膜７０およびアースリード７１によって形成される、第３の実施形態の超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間には、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００と同様にスペーサ８０が設けられる。このスペーサ８０の構造や作用および超音波トランスデューサユニット１００ａとの結合については、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００と同様であり説明を割愛する。
【０１１２】
また、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においても、超音波トランスデューサユニット１００ａにおけるプリント基板３０の電極リード３１が中継基板４１を介してＩＣ基板４０のＩＣ４５に接続される。このプリント基板３０・電極リード３１と、中継基板４１・ＩＣ基板４０・ＩＣ４５との接続構造については、この発明の第１実施形態と同じであり説明を割愛する。
【０１１３】
したがって、第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００は、プリント基板３１の表裏面に形成された複数の電極リード３１の配列間隔に対して、当該配列間隔よりさらに等分割（２分割）した間隔を圧電素子の配列間隔としたサブダイス構造となっている。この圧電素子のサブダイス構造により、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４が超音波ビームの照射方向と直交する方向に振動してしまう不要振動を防止することができ音響特性を向上させることが可能となる。
【０１１４】
なお、本実施形態においては積層圧電体が電極リード３１の配列間隔に対して２分割されているが、本発明はこれに限定されず３分割以上であってもよい。また、本実施形態においては積層圧電体または圧電素子のサブダイス構造として、背面側を連結させる構造（積層圧電体を分割するが、バッキング材１８に至らない分割溝を形成する構造）となっているが、本発明はこれに限定されず、積層圧電体を分割するすべての分割溝をバッキング材１８に至る溝としつつ、１つの電極リード３１に対し、当該分割された隣接する複数の積層圧電体を接続し、１チャンネルとするサブダイス構造であってもよい。
【０１１５】
（第３実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａの構成）
次に図１０および図１１を用いて、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａについて説明する。
【０１１６】
図１０および図１１に示すように、第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａは、第１の実施形態と同じく、表面および裏面において積層圧電体の配列に対応する複数の電極リード３１が設けられたプリント基板３０を備え、このプリント基板３０の両面に１列分の積層圧電体それぞれを配列して形成される。
【０１１７】
ただし、前述のように本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａは、第１の実施形態と異なり、第１の積層圧電体１４の隣り合う２つの積層された圧電素子における背面電極１６側の圧電素子が共通化されており、同じく第２の積層圧電体２４の隣り合う２つの積層された圧電素子における背面電極２６側の圧電素子が共通化されている。また、当該共通化された圧電素子の背面に形成される背面電極１６・２６についても隣り合う２つの積層圧電体において共通となっている。
【０１１８】
つまり図１０および図１１に示すように、音響整合層１０・２０および内部前面電極１２ａ・２２ａまでを分割する分割溝と、音響整合層１０・２０からバッキング材１８・２８まで至る分割溝が１つおきに交互に形成される。
【０１１９】
また、前述のように本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａでは、第１の実施形態と異なり、プリント基板３０に形成される分割溝が、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４の形状に合わせて、１列分の当該積層圧電体それぞれを配置したときにバッキング材１８・２８に対応する位置まで至る分割溝と、内部背面電極１６ａ・２６ａからバッキング材１８・２８までの間に対応する位置まで至る分割溝とが１つおきに交互に形成される。
【０１２０】
また、前述のように本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａでは、第１の実施形態と異なり、積層圧電体の電極と結合される電極リード３１が本実施形態の積層圧電体の形状に合わせ、積層圧電体における背面側の圧電素子と接着する部分において連結され、共通化されている。また、共通化された電極リード３１は、共通化されたまま超音波ビームの照射方向と反対側に向かって伸延する。
【０１２１】
また、前述のように本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａでは、第１の実施形態と異なり、プリント基板３０と積層圧電体の接着にかかる金属薄膜７０が本実施形態の積層圧電体の形状に合わせ、積層圧電体における背面側の圧電素子と接着する部分において連結され、共通化されている。
【０１２２】
また、本実施形態におけるアースリード７１は、本実施形態の積層圧電体の形状に合わせて、積層圧電体の前面電極１２・２２側から、バッキング材１８・２８に対応する位置まで至る分割溝と、内部背面電極１６ａ・２６ａからバッキング材１８・２８までの間に対応する位置まで至る分割溝とが１つおきに交互に形成される（図１０）。
【０１２３】
また、本発明の第３の実施形態にかかる第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４、プリント基板３０、電極リード３１におけるその他の部分は、第１の実施形態と同様であり、説明を割愛する。
【０１２４】
なお、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における側面の構造や、積層圧電体間の絶縁にかかる構造（絶縁樹脂９１）は、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様であり説明を割愛する。
【０１２５】
また、第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａとＩＣ基板４０およびＩＣ４５の接続構造は第１の実施形態と同様であり、また、ＩＣ基板４０と超音波診断装置本体の接続構造については第１の実施形態と同様である。
【０１２６】
（作用・効果）
以上説明した本実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによる超音波トランスデューサ１００の作用及び効果について説明する。
【０１２７】
本発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによって構成される超音波トランスデューサおよびそれを用いた超音波プローブは、１枚のプリント基板３０の表面および裏面に積層圧電体の配列に対応した配列で電極リード３１を備え、当該電極リード３１上に第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を備えて構成されている。
【０１２８】
したがって、プリント基板３０の表面だけでなく裏面にも電極リード３１が設けられており、１枚のプリント基板の１つの面にのみ圧電素子を配列する構成と比較して、２列の圧電素子に対し１枚の基板で後段電子回路との接続を行うことができ、超音波トランスデューサ１００と後段電子回路（例えば中継回路）との接続点数を減少させることが可能となる。結果として、プリント基板の枚数を低減させるとともに、超音波トランスデューサと後段電子回路との接続を容易にし、かつ当該接続部分の小型化を図ることができ、２次元アレイの超音波トランスデューサにおける後段電子回路との接続の煩雑さを解消することができる。
【０１２９】
また、本実施形態においては、プリント基板３０の両面の電極リード３１に結合される電極を、同種の電極とする。例えば第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の背面に形成され、圧電素子を独立に駆動させる背面電極１６・２６と、同様の作用を行うための内部背面電極１６ａ・２６ａとを電極リード３１に接続させることで、１枚のＩＣ基板４０に接続される特定の電極リード３１を集中させて専用のＩＣ４５として接続することが可能となる。つまり圧電素子の駆動にかかる電極とＩＣ４５との接続にあたり、ある程度集中して専用ＩＣ４５に接続することが可能である。そうすれば膨大な数の信号がいくつかにまとまって特定のＩＣ４５に集中して処理され、信号数の加減などを行うことができ、膨大な数の信号を効率よく処理することが可能となる。
【０１３０】
また、本実施形態においては、前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６と後段の電子回路を接続する電極リード３１との電気的結合を行う接続媒体や、アースリード７１として金属薄膜を用いているので積層圧電体を構成する各圧電素子の振動を阻害するおそれがなく、良好な超音波特性を確保することが可能である。また、プリント基板３０上に電極リード３１を形成し、当該電極リード３１上に積層圧電体を形成する構成となっているので、積層される圧電素子間の内部電極と電極リード３１の結合を可能とすることにより、超音波トランスデューサにおいて内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能である。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させ、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【０１３１】
また、本実施形態における第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４は、隣り合う２つの積層された圧電素子のうち、背面側の圧電素子が連結され、背面電極１６・２６が共通化されている。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサにおける圧電素子が微細化されても圧電素子の不要振動（超音波ビームの照射方向と直交する方向の振動)を排除することでき、超音波トランスデューサの超音波特性を向上させることが可能である。
【０１３２】
（変形例）
次に、本発明にかかる超音波トランスデューサの変形例について以下に説明する。
【０１３３】
以上説明した第１の実施形態〜第３の実施形態においては、プリント基板３０（または第１のプリント基板３０ａ、第２のプリント基板３０ｂ）を音響整合層１０・２０の側面から、バッキング材１８・２８の側面まで伸長して形成したが、本発明はそれに限定されず、圧電素子側面に形成した金属薄膜７０等を介してプリント基板３０における電極リード３１と電気接続出来ればよい。
【０１３４】
また、以上説明した各実施形態においては、音響整合層１０・２０およびバッキング材１８・２８を１層構造としているが、本発明はこれに限定されず、例えば、音響整合層１０・２０およびバッキング材１８・２８の双方またはいずれか一方を多層構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】この発明の第１の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。
【図２】この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサを構成する超音波トランスデューサユニットおよびスペーサを示す概略斜視図。
【図３】この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットを構成するプリント基板、電極リードと積層圧電体の結合関係を示す概略構成図。
【図４】この発明の第１の実施形態における超音波トランスデューサとＩＣ基板とを接続する機構および、ＩＣ基板上のＩＣと超音波診断装置本体とを接続する機構を説明するための概略斜視図。
【図５】この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットがスペーサを介して組み合わされた状態を示す概略斜視図。
【図６】この発明の実施形態にかかる第１の積層圧電または第２の積層圧電体の分割溝の一部を示す概略拡大図。
【図７】この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサを示す概略斜視図。
【図８】この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサを構成する超音波トランスデューサユニットおよび第２のプリント基板を示す概略構成図。
【図９】この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットを構成する第１のプリント基板、電極リードと、第１の積層圧電体および第２の積層圧電体と、第２のプリント基板および電極リードとの結合関係を示す概略構成図。
【図１０】この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットがスペーサを介して組み合わされた状態を示す概略斜視図。
【図１１】この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットを構成するプリント基板、電極リードと、第１の積層圧電体と第２の積層圧電体との結合関係を示す概略構成図。
【図１２】超音波トランスデューサの従来の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【０１３６】
１００ 超音波トランスデューサ
１００ａ 超音波トランスデューサユニット
１０ 音響整合層
１２ 前面電極
１２ａ 内部前面電極
１４ 第１の積層圧電体
１６ 背面電極
１６ａ 内部背面電極
１８ バッキング材
２０ 音響整合層
２２ 前面電極
２２ａ 内部前面電極
２４ 第２の積層圧電体
２６ 背面電極
２６ａ 内部背面電極
２８ バッキング材
３０ プリント基板
３０ａ 第１のプリント基板（第２実施形態）
３０ｂ 第２のプリント基板（第２実施形態）
３１ 電極リード
４０ ＩＣ基板
４１ 中継基板
４５ ＩＣ
５０ ケーブル接続基板
６２ コネクタ
７０ 金属薄膜
７１ アースリード
８０ スペーサ
９０ 連結バー
９１ 絶縁樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波プローブの技術に関し、特に超音波プローブに用いられる超音波トランスデューサの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブにより被検体の所望の診断部位の情報を取得するため、その部位に超音波を送波（送信）し、音響インピーダンスの異なる被検体内の組織境界から反射波を受信する。このようにして、超音波プローブにより超音波を走査して、被検体の体内組織の情報を得て画像化することにより診断を行うものである。この超音波プローブは、被検体等に超音波を送波し、反射波を受波するために、超音波トランスデューサを有している。
【０００３】
従来から、超音波診断装置の超音波プローブに用いられる超音波トランスデューサとして、その圧電素子をアレイ状に配列した１次元アレイの超音波トランスデューサが使用されている。この１次元アレイの超音波トランスデューサは一般に、送受信超音波ビームの高速な走査や高速なフォーカス点の変更を可能とする電子走査法と呼ばれる方法で使用されている。高速な超音波ビームの走査や高速なフォーカス点の変更によってリアルタイムに２次元画像を提供することができる。
【０００４】
ところで近年においては、超音波プローブにおける１次元アレイの超音波トランスデューサを回転・揺動して用いる方法、または圧電素子をマトリックス状に配列した２次元アレイの超音波トランスデューサを用いた電子走査法の超音波プローブによって、３次元で超音波画像収集・表示を行うシステムの検討が進んできている。３次元の超音波画像は、２次元画像において見逃されやすい部位の診断に有用であり、また、診断や計測に適した断層像を得ることができ、診断精度の向上が期待できる。
【０００５】
ただし、これら３次元の超音波画像の収集にかかる方法のうち、１次元アレイの超音波トランスデューサを用いた超音波プローブを使用する方法においては、画像データ収集に多くの時間を要し、リアルタイムに３次元画像を表示することが困難である。一方、電子走査法の２次元アレイの超音波トランスデューサを使用する方法においては、２次元的に圧電素子を配列することにより、超音波ビームの全方位的なフォーカシングを可能とする。さらに１次元アレイの超音波トランスデューサの場合と比較して高速な３次元走査を実現して画像データの収集速度を速めることが可能となる。
【０００６】
しかしその反面、２次元アレイの超音波トランスデューサは圧電素子の素子数の増大（例えば、１０倍〜１００倍）をともない、さらに送受信回路数の増加や、接続リード数やケーブル数の大幅な増加につながる。また、結果として、超音波プローブにおける圧電素子（圧電体）と、送受信回路、超音波診断装置本体および超音波診断装置本体間に存在する中継回路等との接続は極めて複雑かつ困難となってしまう。
【０００７】
この問題に対しては、圧電素子配列に対応する基板を積層して電極リードの引き出しを構成する構造を採用し、微細な圧電素子配列に対応する電極リードのピッチ幅が、リード中継基板の各層に形成されたパターン配線によって拡大され、中継回路等となるＩＣ基板接続側に整列して引き出される構造が提案されている（例えば、特許文献１）。この構造によれば、超音波プローブにおける２次元アレイ状に配列された超音波トランスデューサの信号電極から、多数の電極リードを引き出し、圧電素子の音響特性の維持、ＩＣ等の実装等を容易に実現することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２９２４９６号公報
【０００９】
ここで、３次元画像の収集可能な２次元アレイの超音波トランスデューサによる超音波プローブの例として、従来の超音波トランスデューサすなわち圧電素子をマトリックス状に多数配列した超音波トランスデューサを備えた超音波プローブを示す。ここで、図１２は、従来の超音波トランスデューサ３００の構成を示す概略斜視図である。
【００１０】
図１２に示すように、超音波トランスデューサ３００は、被検体と圧電素子３０４との音響インピーダンスの整合をとる音響整合層３０１と、圧電効果を得るため、アース接続されて各圧電素子３０４に接続されるアース電極３０２と、被検体に対し超音波の送受信を行う圧電素子（圧電体）３０４、アース電極３０２との間に圧電素子３０４を駆動するための電気信号を送って超音波パルスを送波させ、被検体から超音波を受波し、変換した電気信号を出力する信号電極３０６と、圧電素子３０４からバッキング材３０８方向に放射される超音波パルスを反対方向に反射させるバッキング材３０８（負荷材相）と、信号電極３０６と後段電子回路とを接続する図示しない電極リードとをプリント基板３０９上に備えて構成されている。
【００１１】
圧電素子（圧電体）３０４は、２成分系あるいは３成分系の圧電セラミックス等から成る圧電素子であり、プリント基板３０９等に２次元マトリックス状に配列されている。この圧電素子３０４が、走査制御されることにより超音波の全方位的なフォーカシングと高速な３次元走査が可能となる。
【００１２】
また、超音波トランスデューサ３００は、超音波プローブを使用した際における被検体側（前方）の先端に位置する音響レンズから後段電子回路側へ向かって、音響整合層３０１、圧電素子３０４、バッキング材３０８の順に隣接して配置される。また、音響整合層３０１と圧電素子３０４との間（前面）において音響整合層３０１および圧電素子３０４と接するようにアース電極３０２が設けられる。また、圧電素子３０４とバッキング材３０８との間（背面）において圧電素子３０４およびバッキング材３０８と接するように信号電極３０６が設けられる。また、プリント基板３０９の内部には、圧電素子３０４の配列面と直交する方向に形成され、電極リード（図示せず）を引き出し可能とする経路が形成されている。
【００１３】
このように従来の超音波トランスデューサにおいては、１枚のプリント基板３０９に対し１列の圧電素子３０４が配列されていた。さらにこの１次元アレイの超音波トランスデューサユニットを配列したプリント基板３０９が、音響レンズの向きを合わせるように積層されて２次元アレイの超音波トランスデューサ３００を構成していた。
【００１４】
なお、パルスインバージョン映像法を用いるような場合は、各圧電素子の両極に印加される電気信号である高周波パルスの極性を変更して印加できる回路構成を形成しなければならない。この回路構成では、超音波トランスデューサにおける圧電素子の前面に形成される電極と、当該圧電素子の背面に形成される電極とを、各圧電素子ごとに区別して接続する必要が生じる。したがって、これらの電極から引き出される電極リードの配線パターンをそれに応じて独立したパターンとなるように形成する必要がある。
【００１５】
なお、このパルスインバージョン映像法とは、例えば被検体に圧電素子の両電極にかかる超音波パルスを１８０度位相をずらして（極性を変更して）２回送信し、２つのエコー信号を加算して高調波成分のみを抽出して画像化するものである。より詳しくは、圧電素子の両極（前面電極及び背面電極）毎にパルサを接続し、交互に動作させることでバイポーラパルスを出力するものであり、この交互動作を２回の送信で順序を逆転させることで、１回目の送信と２回目の送信とで正負の対称性がよい波形のバイポーラパルスに応じた超音波パルスを出力することができ、結果として、高調波イメージング画像を向上させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１に記載の超音波プローブは、信号電極等から引き出された電極リードのピッチを、超音波トランスデューサに接続した中継基板のパターン配線によって拡大して、電極リードとＩＣとの接続構造を容易化するものであるが、当該接続部分は大型化してしまうおそれがある。また、電極リードが中継基板に至るまでの配線については１列ごとに配列された圧電素子を配置するプリント基板の枚数分だけ中継基板と接続しなければならず、超音波トランスデューサと中継基板との接続構造が複雑となるおそれがある。
【００１７】
また、図１２に記載の超音波プローブでは、２次元アレイ構造の超音波トランスデューサにおいて、圧電素子を積層した積層圧電体を、あらかじめ電極リードの配線ラインが形成されたプリント基板に並設して構成しているが、２次元アレイ構造の超音波トランスデューサ１列分につき１枚のプリント基板を要し、プリント基板の枚数が多くなり、中継基板等の回路への接続が困難となり、または複雑な構造となるおそれがある。また、接続構造の大型化を招来し、１枚のプリント基板において前面電極と背面電極とが混在してしまうおそれがあり、その結果、後段電子回路が複雑化するおそれがある。
【００１８】
これに加え、上述のパルスインバージョン映像法のように、圧電素子の超音波放射面側に形成される前面電極から引き出される前面電極リードと前面電極に対向して形成される背面電極から引き出される背面電極リードを圧電素子チャンネル毎にそれぞれ独立して引き出し、前面電極リードと背面電極リードとを異なる電子回路に連結する構成も用いられるようになっている。
【００１９】
この場合は、圧電素子の両端を駆動するための電子回路（パルス回路）が必要となり、さらに圧電体前面に形成する前面電極と、背面に形成する背面電極とを区別して接続する必要が生じる場合もある。
【００２０】
このパルスインバージョン映像法を用いることを前提とする場合、上述した従来の超音波プローブによっては後段の接続回路との接続構造が複雑化し、前面電極や背面電極を回路ごとに区別して接続することが困難となるといったように超音波トランスデューサの機能は制約を受ける。その制約によっては、パルスインバージョン映像法の実現が困難となるおそれがある。また、当該接続構造を単純化すると、超音波トランスデューサと後段の接続回路との接続部分の大型化または超音波トランスデューサを含む超音波プローブの製造工程の複雑化を招来してしまう。
【００２１】
この発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、超音波トランスデューサと接続される電子回路との接続構造を単純化し、超音波トランスデューサと電子回路との接続を容易にするとともに、超音波トランスデューサに対して送受信する電気信号の処理を容易にすることが可能となる超音波トランスデューサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の課題を解決するための本発明は、第１プリント基板と、超音波を照射する方向に直交する背面および該背面と反対側となる前面に対応して背面電極と前面電極とを有し、該前面および該背面が前記第１プリント基板の表面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第１の圧電素子と、前記第１の圧電素子と同一の構造であってその前面および背面が、前記第１のプリント基板の前記表面と反対側の裏面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第２の圧電素子と、前記第１プリント基板の前記表面上において前記第１の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第１電極リードと、前記第１プリント基板の前記裏面上において前記第２の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第２電極リードとを備えたこと、を特徴とする超音波トランスデューサユニットである。
また、上記の課題を解決するための本発明は、超音波トランスデューサを備えて構成される超音波プローブであって、第１プリント基板と、超音波を照射する方向に直交する背面および該背面の反対側となる前面に対応して背面電極と前面電極とを有し、該前面および該背面が前記第１プリント基板の表面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第１の圧電素子と、前記第１の圧電素子と同一の構造であってその前面および背面が、前記第１のプリント基板の前記表面と反対側の裏面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第２の圧電素子と、前記第１プリント基板の前記表面上において前記第１の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第１電極リードと、前記第１プリント基板の前記裏面上において前記第２の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第２電極リードとを備えたこと、を特徴とする超音波プローブである。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、超音波トランスデューサを備えた超音波プローブにおいて、第１プリント基板の表面に第１の電極リードを形成し、その裏面に第２の電極リードを形成し、第１の電極リードに第１の圧電素子の電極が結合され、第２の電極リードに第２の圧電素子の電極が結合された超音波トランスデューサユニットを複数配列する構成を採ることができるので、２次元アレイの超音波トランスデューサの２列分の圧電素子を１枚のプリント基板で配線することができる。したがって、超音波プローブにおける超音波トランスデューサにおいて後段電子回路との接続構造を単純化することが可能となる。
【００２４】
また、前面電極からも圧電素子ごとに独立して電極リードを引き出す構成であっても、前面電極に接続される電極リードと背面電極に接続される電極リードとを異なる電子回路に連結することができる。したがって、後段の電子回路の実装上における効率を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の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、図面を参照して説明する。
【００２６】
[第１の実施形態]
図１は、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を示す概略斜視図である。また、図２はこの発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を構成する超音波トランスデューサユニット１００ａおよびスペーサ８０を示す概略斜視図である。図３は、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａを構成するプリント基板３０、電極リード３１と第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の結合関係を示す概略構成図である。図４は、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサにおける超音波トランスデューサ１００とＩＣ基板４０とを接続する機構を説明するための概略斜視図である。以下、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の構成について説明する。
【００２７】
（第１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）
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は、複数の超音波トランスデューサユニット１００ａを積層して構成されている。この超音波トランスデューサ１００を構成する超音波トランスデューサユニット１００ａは、音響整合層１０・２０（または図示しない音響レンズ）を、超音波を被検体に照射する方向（以下、「図１におけるＸ方向」または単に「Ｘ方向」という）に合わせて配列される。また、超音波トランスデューサ１００を構成する各超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間には、超音波トランスデューサ１００間の電気絶縁および接着のためのスペーサ８０が設けられている。
【００２８】
また、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を構成する超音波トランスデューサユニット１００ａは、図２に示すように、プリント基板３０の表面に、音響整合層１０、第１の積層圧電体（圧電素子）１４、およびバッキング材１８（負荷材相）等を具備し、また、プリント基板３０の裏面に、音響整合層２０、第２の積層圧電体（圧電素子）２４、およびバッキング材２８（負荷材相）等を具備して構成される。したがって、プリント基板３０の表面および裏面に形成される音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４、バッキング材１８・２８は、ほぼ同一の構造となる。また、プリント基板３０の表裏に形成される積層圧電体は、プリント基板３０と対向する方向と直交する方向から見ると表裏対称となる。
【００２９】
この超音波トランスデューサユニット１００ａは、図３に示すように導電性の電極リード３１（本発明における「第１電極リード」、「第２電極リード」の一例に該当する）が設けられたプリント基板３０の両面に対し、列状に第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４が配列されて構成される。この超音波トランスデューサユニット１００ａが、同じ方向（図１のＸ方向）に複数積層されることによって、２次元アレイの超音波トランスデューサ１００が形成される。なお、ここでいう音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４およびバッキング材１８・２８は、従来の超音波トランスデューサ３００（図１２）に用いられていた音響整合層３０１、圧電素子３０４およびバッキング材３０８と同様の役割を果たすものである。
【００３０】
また図１に示すように、第１の積層圧電体１４（この発明における「第１の圧電素子」の一例に該当する）および第２の積層圧電体２４（この発明における「第２の圧電素子」の一例に該当する）は、複数の圧電素子が図１におけるＸ方向に積層されて構成されている。
【００３１】
一方の第１の積層圧電体１４は積層方向と直交する面に前面電極１２・背面電極１６を備え、他方の第２の積層圧電体２４は積層方向と直交する面に前面電極２２・背面電極２６を備えている。また、第１の積層圧電体１４における積層された圧電素子間には内部前面電極１２ａ・内部背面電極１６ａを、第２の積層圧電体２４における圧電素子間には内部前面電極２２ａ・内部背面電極２６ａを備えている。また、これらの電極は、プリント基板３０の電極リード３１と結合され、さらに、この電極リード３１を介して後段の電子回路（例えば図４のＩＣ基板４０等）と接続される。
【００３２】
また、図４に示すようにプリント基板３０を介して超音波トランスデューサ１００と接続されるＩＣ基板４０は、超音波トランスデューサ１００との間で超音波ビームの送波・受波にかかる電気信号の送受信処理を行う。また、ＩＣ基板４０は、ケーブル接続基板５０およびコネクタ６２を介して超音波診断装置本体と接続されているケーブル（不図示）と接続される。
【００３３】
なお、本実施形態においては、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を構成する圧電素子が３層積層されているが、本発明はこの実施形態に限られず、３層以上複数層積層してもよい。また、本発明は積層圧電体を用いずに単層の圧電素子を用いてもよい。
【００３４】
（第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａの構成）
次に図２〜５を用いて、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａについて説明する。図５は、この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａがスペーサ８０を介して組み合わされた状態を示す概略斜視図である。
【００３５】
図２および図３に示すように、超音波トランスデューサユニット１００ａは、電極リード３１が複数設けられたプリント基板３０を備え、このプリント基板３０の両面に１列の積層圧電体を配列して形成される。
【００３６】
すなわち、プリント基板３０の一面には、第１の積層圧電体１４が列状（図１におけるＹ方向）に配列される。この第１の積層圧電体１４の超音波ビームの照射方向側の面（以下、「前面」という）に隣接して音響整合層１０が配列され、第１の積層圧電体１４の前面と反対側の面（以下、「背面」という）に隣接してバッキング材１８が配置される。また、音響整合層１０と第１の積層圧電体１４との間には前面電極１２形成され、第１の積層圧電体１４とバッキング材１８との間には背面電極１６が形成される。また、第１の積層圧電体１４の内部には、内部前面電極１２ａ・内部背面電極１６ａが形成される。これらの電極の配置については後述する。
【００３７】
これらの前面電極１２、背面電極１６、内部背面電極１６ａ、内部前面電極１２ａは、各第１の積層圧電体１４のそれぞれに対し独立に、かつ第１の積層圧電体１４を構成する各圧電素子に接して設けられる。また、前面電極１２、背面電極１６は、超音波ビームを照射するための電力印加を行い、被検体から受波した超音波に基づく電気信号を出力する。内部前面電極１２ａは前面電極１２と同様に、内部背面電極１６ａは背面電極と同様に作用する。
【００３８】
一方、第１の積層圧電体１４が配列されるプリント基板３０の一面と反対側となる他面には、第１の積層圧電体１４側と同様に、音響整合層２０、前面電極２２、第２の積層圧電体２４、背面電極２６、バッキング材２８が順に列状に配置される。また、第２の積層圧電体２４を構成する各圧電素子間には、内部前面電極２２ａ・内部背面電極２６ａが形成される。
【００３９】
また、第１の積層圧電体１４と第２の積層圧電体２４は、図１〜３に示すように複数の圧電素子が積層されて構成されている（本実施形態においては３段階に積層されている）。第１の積層圧電体１４における背面側の圧電素子と中間の圧電素子との間には内部前面電極１２ａが形成され、中間の圧電素子と前面側の圧電素子との間には、内部背面電極１６ａが形成される。同じく、第２の積層圧電体２４における背面側の圧電素子と中間の圧電素子との間には内部前面電極２２ａが形成され、中間の圧電素子と前面側の圧電素子との間には、内部背面電極２６ａが形成される。
【００４０】
また、図３に示すようにプリント基板３０の表面および裏面には、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の配列に合わせたピッチで、電極リード３１が形成される。この電極リード３１は被検体に超音波を送波するための制御信号を送信するとともに、被検体から受信したエコー信号を電子回路（ＩＣ、ＡＳＩＣ等）に伝送するためのものである。
【００４１】
当該電極リード３１は、プリント基板３０において圧電体が配置される位置から後段の電子回路（ＩＣ基板４０等）側の他端まで伸延する。また、この電極リード３１における第１の積層圧電体１４や第２の積層圧電体２４に対して結合される部分（隣接する面）は、第１の積層圧電体１４や第２の積層圧電体２４に対して隣接する面の形状に合わせて形成される。また、電極リード３１は、例えばプリント基板３０に形成された電気絶縁フィルム上に配線パターン化された銅箔を配置し、電極リード３１としての配線パターンを露出させることによって形成される。このように電極リード３１を積層圧電体の隣接面の形状に合わせることにより、電極リード３１の幅と積層圧電体（１２・２４）から露出する各電極の幅とがほぼ同じとなり、電極リード３１との結合部分をより大きくし、的確な結合を確保することが可能となる（図３参照）。
【００４２】
ただし、プリント基板３０の構成としてはこの限りではなく、圧電体との電気接続に供する部分のみを露出させ、他の領域を絶縁フィルムなどで被覆することも可能である。また本実施例では両面の配線パターンは独立して形成されているが、スルーホールを形成することによって電気接続することも可能である。また配線パターンを、スルーホールを形成することによってプリント基板３０の片面に集中させることも可能である。
【００４３】
また、図３に示す実施形態では、このプリント基板３０の両面に形成された電極リード３１と、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４とは、金属薄膜７０（本発明における「導電性の薄膜」の一例に該当する）を介し結合される。この金属薄膜７０は、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における電極リード３１との結合面とほぼ同じ形状となる。したがって、電極リード３１と各電極との結合部分をより大きくし、的確に結合させることが可能となる。
【００４４】
またこの結合は、蒸着またはスパッタなど種々の方法により行われる。また、金属薄膜７０としては、例えば、CrとAuの２層構造を採用してもよい。ただし、本発明における「導電性の薄膜」としての当該金属薄膜７０はこれに限定されず、層数、材料を変更することも可能である。また、金属薄膜７０は電気的な結合を補強するために形成されるものであり、本発明における超音波トランスデューサでは、金属薄膜を形成しないことも可能である。
【００４５】
このように金属薄膜７０により電気的に電極リード３１と背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａとが接続され、電極リード３１を介して背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａとＩＣ基板４０が接続される。この接続構造の詳細については後述する。
【００４６】
また、図２および図３に示すように、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における電極リード３１との結合面（本発明における「一側面」の一例に該当する。）と反対側となる面（本発明における「他の側面」の一例に該当する。）には、金属薄膜によるアース接続のためのアースリード７１が形成される。
【００４７】
図１〜図３に示すように、このアースリード７１の長さは、前面電極１２・２２との接点を一端とし、他端はバッキング材１８・２８の中間部分付近まで伸延する。また、その幅は、前面電極１２・２２側においては第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４の幅とほぼ同じであり、バッキング材１８・２８側においては、各圧電体から伸延してきたアースリード７１を連結して統合されるので、バッキング材１８・２８とほぼ同じ幅となる。
【００４８】
したがって、積層圧電体に形成された各電極とアースリード７１の結合面積をより大きくし、結合を的確に行うことが可能になる。また、このアースリード７１は、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａをアース接続する。なお、本発明においてアースリード７１に結合されるのは前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａに限られない。つまり、アースリード７１に結合される電極を背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａとしてもよい。
【００４９】
また、図２および図３に示すように、アースリード７１は、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４において当該アースリード７１が形成されている側の面から、当該面と直交する超音波トランスデューサユニット１００ａの側面まで伸延する。このとき、図３に示すように第１の積層圧電体１４側のアースリード７１と、第２の積層圧電体２４側のアースリード７１は、超音波トランスデューサユニット１００ａにおける同じ側面に伸延される。
【００５０】
本実施形態においては、図１に示すように前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａに接続されるアースリード７１を個々に分離せず電気的に連結して引き出される。また、金属薄膜によるアースリード７１を超音波トランスデューサユニット１００ａの一面から伸張して他の面に至る形状とすることによって、アースリード７１の引き出し構造が容易となる。
【００５１】
また、図２に示す超音波トランスデューサユニット１００ａのそれぞれは、スペーサ８０を介して結合される。またこのスペーサ８０は隣り合う各超音波トランスデューサユニット１００ａ間の電気絶縁をする。
【００５２】
本実施形態においては、前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６と後段の電子回路を接続する電極リード３１やアースリード７１として金属薄膜を用いているから積層圧電体を構成する各圧電素子の振動を阻害するおそれがなく、良好な超音波特性を確保することが可能である。また、プリント基板３０上に電極リード３１を形成し、当該電極リード３１上に積層圧電体を形成する構成となっているから、積層される圧電素子間の内部電極と電極リード３１の結合を可能とすることにより、超音波トランスデューサにおける圧電素子として内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能である。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させ、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【００５３】
（第１の積層圧電体および第２の積層圧電体における側面の構造）
次に図６を用いて、超音波トランスデューサユニット１００ａにおける第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４と、電極リード３１、アースリード７１の結合にかかる構造について説明する。図６（ａ）は、この発明の実施形態にかかる第１の積層圧電体１４または第２の積層圧電体２４を示す概略斜視図である。また、図６（ｂ）は、この発明の実施形態にかかる第１の積層圧電体１４における絶縁溝Ｄの一部を示す概略拡大図である。
【００５４】
図６に示すように、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における電極リード３１と隣接する側面には、絶縁溝Ｄが形成される。この絶縁溝Ｄは、図６（ｂ）に示すように、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａと、アースリード７１（または金属薄膜７０）とが接する部分に形成される。また、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における絶縁溝Ｄが形成された面と反対側の面においては、図６（ｂ）に示すように、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａと金属薄膜７０（またはアースリード７１）とが接する部分に形成される。この絶縁溝Ｄは、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における金属薄膜７０やアースリード７１との接触面において、各電極が形成されている部分のみに対して形成されており、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における圧電素子の積層方向と直交する方向（幅方向）に向かって、圧電素子の一端から他端まで伸延している。
【００５５】
また、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における絶縁溝Ｄには金属薄膜７０やアースリード７１に対して絶縁をするための絶縁樹脂を充填する。これによって、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の側面に形成されるアースリード７１（または金属薄膜７０）に結合される電極は、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａのみとなり、他方金属薄膜７０（またはアースリード７１）に結合される電極は背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａのみとなる。
【００５６】
以上において説明した、本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａでは、プリント基板３０の表面の電極リード３１に結合される電極を、第１の積層圧電体１４における背面電極１６および積層される圧電素子間の内部背面電極１６ａのみとするとともに、プリント基板３０の裏面の電極リード３１に結合される電極を第２の積層圧電体２４における背面電極２６および積層される圧電素子間の内部背面電極２６ａのみとしている。
【００５７】
つまり、１枚のプリント基板３０の表面および裏面において結合される電極を同種の電極とし、同じく第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の電極リード３１の隣接面と反対側となる面において、アースリード７１に結合される電極を同種の電極としている。したがって、後段の電子回路との接続において同種の電極に接続されている電極リードおよびアースリードをまとめることができる。これによって後段電子回路との接続を容易にすることが可能である。
【００５８】
また、プリント基板３０の両面に電極リード３１を露出させて配列し、当該プリント基板３０上に露出された電極リード３１に対し、絶縁溝Ｄが形成された積層圧電体（１４・２４）の面を結合させ、電極リード３１に同種の電極のみが電気的結合されるように構成されている。したがって、超音波トランスデューサ１００における圧電素子として内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能となる。結果、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させることが可能であり、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【００５９】
（アースリードの連結にかかる構造）
次に図１および図５を用いて、超音波トランスデューサユニット１００ａにおけるアースリード７１の連結にかかる構造について説明する。図５は、この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａがスペーサ８０を介して組み合わされた状態を示す概略斜視図である。
【００６０】
各超音波トランスデューサユニット１００ａ群（超音波トランスデューサ１００）は、図５に示すようにスペーサ８０を介して結合されてから、図１に示すようにアースリード７１が伸延される側面に連結バー９０が形成される。この連結バー９０により、当該超音波トランスデューサユニット１００ａ群の側面に伸延した各アースリード７１それぞれを連結させる。当該連結バー９０の各アースリード７１の連結によって、積層圧電体チャンネル毎に分離独立した電極リード３１を有するプリント基板３０と分離して、アース接続される前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａを共通化させる。
【００６１】
（積層圧電体間の絶縁にかかる構造）
本実施形態においては、図５に示すような各超音波トランスデューサユニット１００ａがスペーサ８０を介して結合され２次元アレイ状に配列された状態から、図１に示すように、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４それぞれの間に絶縁樹脂９１を充填する。
【００６２】
このように第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４それぞれの間に絶縁樹脂９１を充填することで、積層圧電体間での干渉を防止することができる。
【００６３】
（超音波トランスデューサ１００と超音波診断装置本体との接続）
次に図４を用いて本実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００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。図４は、超音波トランスデューサ１００の接続方法の一例であり、本発明の第１の実施形態における超音波トランスデューサ１００とＩＣ基板４０とを接続する機構および、ＩＣ基板４０上のＩＣ４５と超音波診断装置本体とを接続する機構を説明するための図である。
【００６４】
図４に示すように、超音波トランスデューサ１００とＩＣ基板４０とは中継基板４１を介して接続される。すなわち、超音波トランスデューサユニット１００ａごとの１枚のプリント基板３０それぞれにおける音響整合層１０・２０側の一端と反対側の他端が、中継基板４１に形成された嵌合溝に嵌合されて接続され、当該接続されたプリント基板３０の両面に配列された複数の電極リード３１が中継基板４１を介し、ＩＣ基板４０上のＩＣ４５と接続される。
【００６５】
この中継基板４１は、例えば、超音波トランスデューサ１００に対向する側の面に中継パッドが電極リード３１それぞれの位置に応じて配設され、超音波トランスデューサ１００の電極リード３１のそれぞれと接続される。このとき超音波トランスデューサ１００側に電極パッドを設け、電極パッドと中継パッドを接続してもよい。また、中継基板は、樹脂やセラミクスなどからなる平板形状の基板を用いることが望ましい。
【００６６】
また、図示しないが、連結バー９０に連結されたアースリード７１は、例えば不図示の超音波プローブの筐体等を介してアース接続される。
【００６７】
また、図４に示すように、ＩＣ基板４０は超音波診断装置本体と電気的に接続を行うケーブル（共に図示せず）を介して接続され、ＩＣ基板４０と当該ケーブルとはケーブル接続基板５０によって接続される。当該ケーブル接続基板５０としては、例えば柔軟性を備えたＦＰＣが用いられ、その一端は、ＩＣ基板４０における信号リード（図示せず）が設けられた一端とは反対側の一端に接続されている。
【００６８】
コネクタ６２は、ケーブル接続基板５０の他端及び前記ケーブルの一端にそれぞれ設けられている。このコネクタ６２によって、ケーブル接続基板５０と超音波診断装置本体に接続されるケーブルとが接続される。
【００６９】
図４に示すように、超音波トランスデューサ１００と超音波診断装置本体との間に設けられたＩＣ基板４０にはＩＣ４５が形成されており、ＩＣ４５は中継基板４１などを介して電極リード３１と接続されている。また、ＩＣ４５は、超音波トランスデューサ１００によって超音波の送波または受波を行うために第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を駆動させ、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４が受波した信号の処理を行う。このような構成により、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４が受波して信号に変換し、ＩＣ基板４０上の各ＩＣ４５に送信され、ＩＣ４５によって処理された信号は、ケーブル接続基板５０を介して超音波診断装置本体に送信されることとなる。
【００７０】
（作用・効果）
以上説明した本実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによる超音波トランスデューサ１００の作用及び効果について説明する。
【００７１】
本発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによって構成される超音波トランスデューサおよびそれを用いた超音波プローブは、１枚のプリント基板３０の表面および裏面に積層圧電体の配列に対応した配列で電極リード３１を備え、当該電極リード３１上に第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を備えて構成されている。
【００７２】
したがって、プリント基板３０の表面だけでなく裏面にも電極リード３１が設けられており、１枚のプリント基板の１つの面にのみ圧電素子を配列する構成と比較して、２列の圧電素子に対し１枚の基板で後段電子回路との接続を行うことができ、超音波トランスデューサ１００と後段（例えば中継基板４１）の接続点数を減少させることが可能となる。結果として、プリント基板の枚数を低減させるとともに、超音波トランスデューサと後段電子回路との接続を容易にし、かつ当該接続部分の小型化を図ることができ、２次元アレイの超音波トランスデューサにおける後段電子回路との接続の煩雑さを解消することができる。
【００７３】
また、本実施形態においては図２および図６に示すように、プリント基板３０の両面の電極リード３１に結合される電極を、同種の電極とする。例えば第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の背面に形成され、圧電素子を独立に駆動させる背面電極１６・２６と、同様の作用を行うための内部背面電極１６ａ・２６ａとを電極リード３１に接続させることで、１枚のＩＣ基板４０に接続される特定の電極リード３１を集中させて専用のＩＣ４５として接続することが可能となる。つまり圧電素子の駆動にかかる電極とＩＣ４５との接続にあたり、ある程度集中して専用ＩＣ４５に接続することが可能である。そうすれば膨大な数の信号がいくつかにまとまって特定のＩＣ４５に集中して処理され、信号数の加減などを行うことができ、膨大な数の信号を効率よく処理することが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態においては、前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６と後段の電子回路を接続する電極リード３１やアースリード７１として金属薄膜を用いているから積層圧電体を構成する各圧電素子の振動を阻害するおそれがなく、良好な超音波特性を確保することが可能である。また、プリント基板３０上に電極リード３１を形成し、当該電極リード３１上に積層圧電体を形成する構成となっているから、積層される圧電素子間の内部電極と電極リード３１の結合を可能とすることにより、超音波トランスデューサに内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能である。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させ、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【００７５】
[第２の実施形態]
図７〜図９は、本発明にかかる超音波トランスデューサの第２の実施形態を示す図であり、図７は、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を示す概略斜視図である。また、図８はこの発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を構成する超音波トランスデューサユニット１００ａおよび第２のプリント基板３０ｂを示す概略斜視図である。図９は、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａを構成する第１のプリント基板３０ａ、電極リード３１ａと第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４と、第２のプリント基板３０ｂおよび電極リード３１ｂとの結合関係を示す概略構成図である。以下、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の構成について説明する。
【００７６】
（第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の概要構成）
図７に示す第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においても、複数の超音波トランスデューサユニット１００ａが積層されて構成される。また、図８および図９に示すように、この超音波トランスデューサユニット１００ａにおいても、音響整合層１０・２０を超音波ビームの照射方向に合わせて、第１のプリント基板３０ａの表面に音響整合層１０、前面電極１２、第１の積層圧電体１４、背面電極１６、バッキング材１８が配置され、裏面には音響整合層２０、第２の積層圧電体２４、バッキング材２８が配置される。なお、この第１のプリント基板３０ａは、第１の実施形態にかかるプリント基板と同様に両面に電極リード３１ａが複数設けられている。
【００７７】
また、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４およびバッキング材１８・２８は、当該各部の作用、第１のプリント基板３０ａおよび電極リード３１ａに対して配置される位置や接続手段において前述の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様であり説明を割愛する。
【００７８】
また、第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００における前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６についての構造や配置される位置ついては、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様に、音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４、バッキング材１８・２８の間に形成される。さらに、本実施形態の超音波トランスデューサユニット１００ａは、第１の実施形態の超音波トランスデューサユニット１００ａと同様に、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａが金属薄膜７０ａを介して第１のプリント基板３０ａにおける電極リード３１ａに結合され接続される。
【００７９】
ただし、この発明の第２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、第１の実施形態と異なり、積層圧電体における第１のプリント基板３０ａと接着されている面と反対側の面においては、アースリード７１が形成されない。また、超音波トランスデューサ１００を構成する各超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間は、スペーサではなく第２のプリント基板３０ｂを介して接着されている。
【００８０】
すなわち、図８および図９に示すように、当該第２のプリント基板３０ｂと超音波トランスデューサユニット１００ａとは、第１のプリント基板３０ａと同様に、金属薄膜７０ｂを介して第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４と結合される。また、図９に示すように、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａは、超音波トランスデューサユニット１００ａ間に形成された第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂと結合され、接続される。
【００８１】
言い換えると、一方の背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａについては、第１の実施形態と同様に超音波トランスデューサユニット１００ａにおける第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａによって各積層圧電体の列ごとに引き出され、他方の前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａについては、第１の実施形態と異なり、超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間に形成された第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂによって、各積層圧電体の列ごとに引き出される。
【００８２】
また、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においても、超音波トランスデューサユニット１００ａにおける第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａが中継基板４１を介してＩＣ基板４０のＩＣ４５に接続される。さらに、第２の実施形態においては、図４に例示する第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサと異なり、中継基板４１に対して第２のプリント基板３０ｂおよび電極リード３１ｂも接続される。この第１のプリント基板３０ａ・電極リード３１ａおよび第２のプリント基板３０ｂ・電極リード３１ｂと中継基板４１・ＩＣ基板４０との接続構造については、この発明の第１実施形態と同じであり説明を割愛する。
【００８３】
したがって、第２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、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａだけでなく、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａについても分離独立して後段の電子回路（例えばＩＣ基板４０など）に接続される。また、一方の電極リード３１ａは第１のプリント基板３０ａごとに、他方の電極リード３１ｂは、第２のプリント基板３０ｂごとに、異なるＩＣ基板４０に接続することが可能である。
【００８４】
（第２実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａの構成）
次に図８および図９を用いて、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａについて説明する。
【００８５】
図８および図９に示すように、第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａは、第１の実施形態と同じく、表面および裏面において積層圧電体の配列に対応した複数の電極リード３１ａが設けられた第１のプリント基板３０ａを備え、この第１のプリント基板３０ａの両面に１列の積層圧電体（１４・２４）を配列して形成される。
【００８６】
また図８に示す超音波トランスデューサユニット１００ａは、前述のように、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａとほぼ同一であり、異なる点は、第１の実施形態にかかるアースリード７１が設けられていた面において、アースリードに替えて、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４上に金属薄膜７０ｂが形成される（図９）。なお、この金属薄膜７０ｂは、金属薄膜７０ａと同様に第１の実施形態における金属薄膜と同じであり説明を割愛する。
【００８７】
この金属薄膜７０ｂは、超音波トランスデューサユニット１００ａ側の面と反対側の面において、図８および図９に示すように第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂに結合され、接続される。つまり、超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間には、金属薄膜７０ｂを介して第２のプリント基板３０ｂが結合され、当該超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれは、第２のプリント基板３０ｂによって接着される。なお、この第２のプリント基板３０ｂは、第１のプリント基板３０ａと同様に、積層圧電体の配列に対応した間隔・配列で電極リード３１ｂを表面および裏面に備えている。また、当該電極リード３１ｂについては第１のプリント基板３０ａにおける電極リード３１ｂと同様である。
【００８８】
また、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における内部前面電極１２ａ・２２ａ、前面電極１２・２２については、第１の実施形態と異なり、金属薄膜７０ｂを介して第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂに接続され、電極リード３１ｂにより独立に引き出される。
【００８９】
第２の実施形態においては前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａについても第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂおよび中継基板４１を介してＩＣ基板４０のＩＣ４５に接続される。すなわち、第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００では、超音波トランスデューサユニット１００ａにおける一方の第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａに、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａが接続される。他方、超音波トランスデューサ１００間に形成される第２のプリント基板３０ｂの電極リード３１ｂには、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａが接続される。
【００９０】
また、第２の実施形態にかかる前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａおよび背面電極１６・２６それぞれにはパルサが接続され、極性を変えたバイポーラパルスにより、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａと、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａとを交互に動作させることが可能である。このように交互に動作させることで、極性を変えたバイポーラパルスに応じた超音波ビームを出力することができる。すなわち、被検体に超音波パルスを１８０度位相をずらして２回送信し、２つのエコー信号を加算して高調波成分のみを抽出して画像化することが可能であり、高調波イメージング画像を向上させることができるものである。
【００９１】
なお、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における側面の構造や、積層圧電体間の絶縁にかかる構造（絶縁樹脂９１）は、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様であり説明を割愛する。
【００９２】
また、第２の実施形態にかかるＩＣ基板４０のＩＣ４５は、低電圧用回路および高電圧回路に区別され、いずれか一方が第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａに接続され、他方は第２のプリント基板３０ｂの電極リード３１ｂに接続される。
【００９３】
また、第２の実施形態にかかるＩＣ基板４０と超音波診断装置本体の接続構造については第１の実施形態と同様である。
【００９４】
（作用・効果）
以上説明した本実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによる超音波トランスデューサ１００の作用及び効果について説明する。
【００９５】
本発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによって構成される超音波トランスデューサ１００およびそれを用いた超音波プローブにおいては、第１のプリント基板３０ａの表面および裏面に積層圧電体の配列に対応した配列で電極リード３１ａを備え、当該電極リード３１ａ上に第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を備え、当該電極リード３１ａには背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａが接続されて構成されている。
【００９６】
また、この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００では、積層される超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれが隣り合う面において、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４上に金属薄膜７０ｂを形成し、かつ当該金属薄膜７０ｂを介して超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれを接着するとともに、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａが第２のプリント基板３０ｂにおける電極リード３１ｂに接続される。また、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａについても分離独立して後段の電子回路（例えばＩＣ基板４０など）に接続される構成となっている。
【００９７】
すなわち、本実施形態においては、第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａには、背面電極１６・２６および内部背面電極１６ａ・２６ａのみが接続され、他方、第２のプリント基板３０ｂの電極リード３１ｂには、前面電極１２・２２および内部前面電極１２ａ・２２ａのみが接続される。したがって、電極リード３１ａ・３１ｂは、第１のプリント基板３０ａごとに、また第２のプリント基板３０ｂごとに、異なるＩＣ基板４０に接続することが可能である。
【００９８】
したがって、プリント基板ごとにまとめてＩＣ基板４０に接続される特定の電極リード３１を集中させて専用のＩＣ４５として接続することが可能となる。つまり圧電素子の駆動にかかる電極とＩＣ４５との接続にあたり、ある程度集中して専用ＩＣ４５に接続することが可能である。そうすれば膨大な数の信号がいくつかにまとまって特定のＩＣ４５に集中して処理され、信号数の加減などを行うことができ、膨大な数の信号を効率よく処理することが可能となる。
【００９９】
また、第２の実施形態にかかるＩＣ基板４０のＩＣ４５は、低電圧用回路および高電圧回路に区別され、いずれか一方が第１のプリント基板３０ａの電極リード３１ａに接続され、他方は第２のプリント基板３０ｂの電極リード３１ｂに接続されて構成されている。
【０１００】
したがって、本実施形態における超音波トランスデューサ１００のように被検体に超音波パルスを１８０度位相をずらして２回送信し、２つのエコー信号を加算して高調波成分のみを抽出して画像化させるような構成にすることが可能であり、高調波イメージング画像を向上させる構成を実現可能とする。
【０１０１】
また、本実施形態においては、前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６と後段の電子回路を接続する電極リード３１やアースリード７１として金属薄膜を用いているから積層圧電体を構成する各圧電素子の振動を阻害するおそれがなく、良好な超音波特性を確保することが可能である。また、プリント基板３０上に電極リード３１を形成し、当該電極リード３１上に積層圧電体を形成する構成となっているから、積層される圧電素子間の内部電極と電極リード３１の結合を可能とすることにより、超音波トランスデューサに内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能である。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させ、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【０１０２】
[第３の実施形態]
図１０および図１１は、本発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を示す図であり、図１０は、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａがスペーサ８０を介して組み合わされた状態を示す概略斜視図である。図１１は、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａを構成するプリント基板３０、電極リード３１と、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４との結合関係を示す概略構成図である。以下、第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の構成について説明する。
【０１０３】
（第３実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の概要構成）
図１０に示す第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においても、複数の超音波トランスデューサユニット１００ａが積層されて構成される。また、図１０および図１１に示すように、この超音波トランスデューサユニット１００ａにおいても、音響整合層１０・２０を超音波ビームの照射方向に向けた配列で、プリント基板３０の表面に音響整合層１０、前面電極１２、第１の積層圧電体１４、背面電極１６、バッキング材１８が配置され、裏面には音響整合層２０、第２の積層圧電体２４、バッキング材２８が配置される。なお、このプリント基板３０は、第１の実施形態にかかるプリント基板３０と同様に両面に電極リード３１が複数設けられている。
【０１０４】
また、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４およびバッキング材１８・２８は、プリント基板３０上の配列において前述の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様でありその配列についての説明を割愛する。また、音響整合層１０・２０およびバッキング材１８・２８の作用、接続手段において前述の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様であり説明を割愛する。
【０１０５】
ただし、第３の実施形態においては、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の構造および作用、プリント基板３０および当該プリント基板３０上に形成される電極リード３１の構造、金属薄膜７０およびアースリード７１の構造が異なる。
【０１０６】
第３の実施形態における積層圧電体は、図１０および図１１に示すように、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００と異なり、積層された圧電素子のうち、１つの背面電極１６・２６側の圧電素子と、当該圧電素子に対する超音波ビームの照射方向と直交する方向における隣の圧電素子との２つの圧電素子が分割されずに連結されている。さらに、この連結されている２つの圧電素子それぞれの間には、第１の実施形態と同様にバッキング材１８・２８に至る積層圧電体を分割する分割溝が形成される。
【０１０７】
また、第３の実施形態におけるプリント基板３０は、図１１に示すように、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００と異なり、１つおきに深さの異なる分割溝が形成されている。この分割溝は、プリント基板３０の超音波ビームの照射方向側の端部から反対側に向けて形成される。また、このようにして分割溝が形成されたプリント基板３０の形状は、図１１に示すように、音響整合層１０・２０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４およびバッキング材１８・２８との隣接面の形状に合わせて分割溝が形成されている。同様に電極リード３１も積層圧電体との隣接部分においては当該積層圧電体の形状に合わせた形状となっている。
【０１０８】
また先に述べた、本実施形態における積層圧電体の背面電極１６・２６側の圧電素子の連結部分においては、電極リード３１も隣の電極リード３１と連結され、超音波ビームの照射方向と反対側の端部に向かって、背面電極１６（または背面電極２６）に接続される２つの電極リード３１が１つにまとめられて伸延される。なお、背面電極１６・２６と電極リード３１とは、金属薄膜７０によって結合される。
【０１０９】
また、第３の実施形態における金属薄膜７０は、第１の実施形態と異なり、先に述べた連結した２つの圧電素子の形状に合わせて、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４における背面電極１６・２６側の圧電素子と結合される部分までは分割され、連結された圧電素子と結合される部分においては積層圧電体の形状に合わせて連結される。つまり、金属薄膜７０の形状は、連結された隣り合う２つの積層圧電体の形状に合わせて形成される。
【０１１０】
またアースリード７１も第１の実施形態と異なり、連結された隣り合う２つの積層圧電体におけるプリント基板３０との隣接面の形状に合わせて形成される。つまり、積層圧電体に形成される分割溝のように深さの異なる分割溝が１つおきに形成される。
【０１１１】
また、図１０に示すように、プリント基板３０、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４、バッキング材１８・２８、金属薄膜７０およびアースリード７１によって形成される、第３の実施形態の超音波トランスデューサユニット１００ａそれぞれの間には、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００と同様にスペーサ８０が設けられる。このスペーサ８０の構造や作用および超音波トランスデューサユニット１００ａとの結合については、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００と同様であり説明を割愛する。
【０１１２】
また、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００においても、超音波トランスデューサユニット１００ａにおけるプリント基板３０の電極リード３１が中継基板４１を介してＩＣ基板４０のＩＣ４５に接続される。このプリント基板３０・電極リード３１と、中継基板４１・ＩＣ基板４０・ＩＣ４５との接続構造については、この発明の第１実施形態と同じであり説明を割愛する。
【０１１３】
したがって、第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００は、プリント基板３１の表裏面に形成された複数の電極リード３１の配列間隔に対して、当該配列間隔よりさらに等分割（２分割）した間隔を圧電素子の配列間隔としたサブダイス構造となっている。この圧電素子のサブダイス構造により、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４が超音波ビームの照射方向と直交する方向に振動してしまう不要振動を防止することができ音響特性を向上させることが可能となる。
【０１１４】
なお、本実施形態においては積層圧電体が電極リード３１の配列間隔に対して２分割されているが、本発明はこれに限定されず３分割以上であってもよい。また、本実施形態においては積層圧電体または圧電素子のサブダイス構造として、背面側を連結させる構造（積層圧電体を分割するが、バッキング材１８に至らない分割溝を形成する構造）となっているが、本発明はこれに限定されず、積層圧電体を分割するすべての分割溝をバッキング材１８に至る溝としつつ、１つの電極リード３１に対し、当該分割された隣接する複数の積層圧電体を接続し、１チャンネルとするサブダイス構造であってもよい。
【０１１５】
（第３実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａの構成）
次に図１０および図１１を用いて、この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａについて説明する。
【０１１６】
図１０および図１１に示すように、第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａは、第１の実施形態と同じく、表面および裏面において積層圧電体の配列に対応する複数の電極リード３１が設けられたプリント基板３０を備え、このプリント基板３０の両面に１列分の積層圧電体それぞれを配列して形成される。
【０１１７】
ただし、前述のように本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａは、第１の実施形態と異なり、第１の積層圧電体１４の隣り合う２つの積層された圧電素子における背面電極１６側の圧電素子が共通化されており、同じく第２の積層圧電体２４の隣り合う２つの積層された圧電素子における背面電極２６側の圧電素子が共通化されている。また、当該共通化された圧電素子の背面に形成される背面電極１６・２６についても隣り合う２つの積層圧電体において共通となっている。
【０１１８】
つまり図１０および図１１に示すように、音響整合層１０・２０および内部前面電極１２ａ・２２ａまでを分割する分割溝と、音響整合層１０・２０からバッキング材１８・２８まで至る分割溝が１つおきに交互に形成される。
【０１１９】
また、前述のように本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａでは、第１の実施形態と異なり、プリント基板３０に形成される分割溝が、第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４の形状に合わせて、１列分の当該積層圧電体それぞれを配置したときにバッキング材１８・２８に対応する位置まで至る分割溝と、内部背面電極１６ａ・２６ａからバッキング材１８・２８までの間に対応する位置まで至る分割溝とが１つおきに交互に形成される。
【０１２０】
また、前述のように本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａでは、第１の実施形態と異なり、積層圧電体の電極と結合される電極リード３１が本実施形態の積層圧電体の形状に合わせ、積層圧電体における背面側の圧電素子と接着する部分において連結され、共通化されている。また、共通化された電極リード３１は、共通化されたまま超音波ビームの照射方向と反対側に向かって伸延する。
【０１２１】
また、前述のように本実施形態における超音波トランスデューサユニット１００ａでは、第１の実施形態と異なり、プリント基板３０と積層圧電体の接着にかかる金属薄膜７０が本実施形態の積層圧電体の形状に合わせ、積層圧電体における背面側の圧電素子と接着する部分において連結され、共通化されている。
【０１２２】
また、本実施形態におけるアースリード７１は、本実施形態の積層圧電体の形状に合わせて、積層圧電体の前面電極１２・２２側から、バッキング材１８・２８に対応する位置まで至る分割溝と、内部背面電極１６ａ・２６ａからバッキング材１８・２８までの間に対応する位置まで至る分割溝とが１つおきに交互に形成される（図１０）。
【０１２３】
また、本発明の第３の実施形態にかかる第１の積層圧電体１４・第２の積層圧電体２４、プリント基板３０、電極リード３１におけるその他の部分は、第１の実施形態と同様であり、説明を割愛する。
【０１２４】
なお、第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４における側面の構造や、積層圧電体間の絶縁にかかる構造（絶縁樹脂９１）は、第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサと同様であり説明を割愛する。
【０１２５】
また、第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａとＩＣ基板４０およびＩＣ４５の接続構造は第１の実施形態と同様であり、また、ＩＣ基板４０と超音波診断装置本体の接続構造については第１の実施形態と同様である。
【０１２６】
（作用・効果）
以上説明した本実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによる超音波トランスデューサ１００の作用及び効果について説明する。
【０１２７】
本発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニット１００ａによって構成される超音波トランスデューサおよびそれを用いた超音波プローブは、１枚のプリント基板３０の表面および裏面に積層圧電体の配列に対応した配列で電極リード３１を備え、当該電極リード３１上に第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４を備えて構成されている。
【０１２８】
したがって、プリント基板３０の表面だけでなく裏面にも電極リード３１が設けられており、１枚のプリント基板の１つの面にのみ圧電素子を配列する構成と比較して、２列の圧電素子に対し１枚の基板で後段電子回路との接続を行うことができ、超音波トランスデューサ１００と後段電子回路（例えば中継回路）との接続点数を減少させることが可能となる。結果として、プリント基板の枚数を低減させるとともに、超音波トランスデューサと後段電子回路との接続を容易にし、かつ当該接続部分の小型化を図ることができ、２次元アレイの超音波トランスデューサにおける後段電子回路との接続の煩雑さを解消することができる。
【０１２９】
また、本実施形態においては、プリント基板３０の両面の電極リード３１に結合される電極を、同種の電極とする。例えば第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４の背面に形成され、圧電素子を独立に駆動させる背面電極１６・２６と、同様の作用を行うための内部背面電極１６ａ・２６ａとを電極リード３１に接続させることで、１枚のＩＣ基板４０に接続される特定の電極リード３１を集中させて専用のＩＣ４５として接続することが可能となる。つまり圧電素子の駆動にかかる電極とＩＣ４５との接続にあたり、ある程度集中して専用ＩＣ４５に接続することが可能である。そうすれば膨大な数の信号がいくつかにまとまって特定のＩＣ４５に集中して処理され、信号数の加減などを行うことができ、膨大な数の信号を効率よく処理することが可能となる。
【０１３０】
また、本実施形態においては、前面電極１２・２２、内部背面電極１６ａ・２６ａ、内部前面電極１２ａ・２２ａ、背面電極１６・２６と後段の電子回路を接続する電極リード３１との電気的結合を行う接続媒体や、アースリード７１として金属薄膜を用いているので積層圧電体を構成する各圧電素子の振動を阻害するおそれがなく、良好な超音波特性を確保することが可能である。また、プリント基板３０上に電極リード３１を形成し、当該電極リード３１上に積層圧電体を形成する構成となっているので、積層される圧電素子間の内部電極と電極リード３１の結合を可能とすることにより、超音波トランスデューサにおいて内部電極を有する積層圧電体を採用することが可能である。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサを採用することにより各圧電素子が微細化しても、電気インピーダンスを低減させ、延いては超音波トランスデューサにおける性能向上が可能となる。
【０１３１】
また、本実施形態における第１の積層圧電体１４および第２の積層圧電体２４は、隣り合う２つの積層された圧電素子のうち、背面側の圧電素子が連結され、背面電極１６・２６が共通化されている。したがって、２次元アレイの超音波トランスデューサにおける圧電素子が微細化されても圧電素子の不要振動（超音波ビームの照射方向と直交する方向の振動)を排除することでき、超音波トランスデューサの超音波特性を向上させることが可能である。
【０１３２】
（変形例）
次に、本発明にかかる超音波トランスデューサの変形例について以下に説明する。
【０１３３】
以上説明した第１の実施形態〜第３の実施形態においては、プリント基板３０（または第１のプリント基板３０ａ、第２のプリント基板３０ｂ）を音響整合層１０・２０の側面から、バッキング材１８・２８の側面まで伸長して形成したが、本発明はそれに限定されず、圧電素子側面に形成した金属薄膜７０等を介してプリント基板３０における電極リード３１と電気接続出来ればよい。
【０１３４】
また、以上説明した各実施形態においては、音響整合層１０・２０およびバッキング材１８・２８を１層構造としているが、本発明はこれに限定されず、例えば、音響整合層１０・２０およびバッキング材１８・２８の双方またはいずれか一方を多層構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】この発明の第１の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。
【図２】この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサを構成する超音波トランスデューサユニットおよびスペーサを示す概略斜視図。
【図３】この発明の第１の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットを構成するプリント基板、電極リードと積層圧電体の結合関係を示す概略構成図。
【図４】この発明の第１の実施形態における超音波トランスデューサとＩＣ基板とを接続する機構および、ＩＣ基板上のＩＣと超音波診断装置本体とを接続する機構を説明するための概略斜視図。
【図５】この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットがスペーサを介して組み合わされた状態を示す概略斜視図。
【図６】この発明の実施形態にかかる第１の積層圧電または第２の積層圧電体の分割溝の一部を示す概略拡大図。
【図７】この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサを示す概略斜視図。
【図８】この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサを構成する超音波トランスデューサユニットおよび第２のプリント基板を示す概略構成図。
【図９】この発明の第２の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットを構成する第１のプリント基板、電極リードと、第１の積層圧電体および第２の積層圧電体と、第２のプリント基板および電極リードとの結合関係を示す概略構成図。
【図１０】この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットがスペーサを介して組み合わされた状態を示す概略斜視図。
【図１１】この発明の第３の実施形態にかかる超音波トランスデューサユニットを構成するプリント基板、電極リードと、第１の積層圧電体と第２の積層圧電体との結合関係を示す概略構成図。
【図１２】超音波トランスデューサの従来の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【０１３６】
１００ 超音波トランスデューサ
１００ａ 超音波トランスデューサユニット
１０ 音響整合層
１２ 前面電極
１２ａ 内部前面電極
１４ 第１の積層圧電体
１６ 背面電極
１６ａ 内部背面電極
１８ バッキング材
２０ 音響整合層
２２ 前面電極
２２ａ 内部前面電極
２４ 第２の積層圧電体
２６ 背面電極
２６ａ 内部背面電極
２８ バッキング材
３０ プリント基板
３０ａ 第１のプリント基板（第２実施形態）
３０ｂ 第２のプリント基板（第２実施形態）
３１ 電極リード
４０ ＩＣ基板
４１ 中継基板
４５ ＩＣ
５０ ケーブル接続基板
６２ コネクタ
７０ 金属薄膜
７１ アースリード
８０ スペーサ
９０ 連結バー
９１ 絶縁樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プリント基板と、
超音波を照射する方向に直交する背面および該背面と反対側となる前面に対応して背面電極と前面電極とを有し、該前面および該背面が前記第１プリント基板の表面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第１の圧電素子と、
前記第１の圧電素子と同一の構造であってその前面および背面が、前記第１のプリント基板の前記表面と反対側の裏面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第２の圧電素子と、
前記第１プリント基板の前記表面上において前記第１の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第１電極リードと、
前記第１プリント基板の前記裏面上において前記第２の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第２電極リードとを備えたこと、
を特徴とする超音波トランスデューサユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波トランスデューサユニットを、複数の前記第１のプリント基板を重ねるように配列することにより、該第１の圧電素子の列と第２の圧電素子の列とが交互に２次元状に配列されること、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記第１プリント基板における第１電極リードおよび第２電極リードのそれぞれには、対応する前記第１の圧電素子および第２の圧電素子それぞれの前記前面電極および前記背面電極のうち、同種の電極のみが結合されること、
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４】
前記第１プリント基板の表面と対向する前記第１の圧電素子側の一側面と前記第１の電極リードとの間に設けられた導電性の薄膜を介して、該第１プリント基板における該第１電極リードと、該第１の圧電素子における前記前面電極または前記背面電極とが結合され、
前記第１プリント基板の裏面と対向する前記第２の圧電素子側の一側面と前記第２の電極リードとの間に設けられた導電性の薄膜を介して、該第１プリント基板における該第２電極リードと、該第２の圧電素子における前記前面電極または前記背面電極とが結合されること、
を特徴とする請求項２または３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記前面電極または背面電極のうち、前記第１電極リードとは導通されない方の電極それぞれを第１アース電極とし、前記各第１の圧電素子における前記一側面と反対側となる他の側面それぞれの面上において、導電性の薄膜により該第１アース電極のそれぞれを連結した第１アースリードを形成し、
前記前面電極または背面電極のうち、前記第２電極リードとは導通されない方の電極それぞれを第２アース電極とし、前記各第２の圧電素子における前記一側面と反対側となる他の側面それぞれの面上において、導電性の薄膜により該第２アース電極のそれぞれを連結した第２アースリードを形成すること、
を特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記超音波トランスデューサユニットの側面であって、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の前記前面、前記背面、前記一側面および前記他の側面と直交する側面に、前記第１および第２アースリードを伸延させ、連結する連結部を形成したこと、
を特徴とする請求項５に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記複数並べられた各超音波トランスデューサユニットそれぞれの間には、該各超音波トランスデューサユニット間を絶縁するとともに該各超音波トランスデューサユニットを結合させるスペーサが設けられていること、
を特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記第１および第２の圧電素子のそれぞれは、前記前面から前記背面の方向に複数の圧電素子が積層されて構成され、該積層される該複数の圧電素子それぞれの間には内部電極が形成される積層圧電体であり、
前記複数の圧電素子それぞれの間に形成される前記内部電極は、該複数の圧電素子の１つおきに一方を前面電極と同種の内部前面電極とし、他方を背面電極と同種の内部背面電極とすること、
を特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
裏面には、前記複数の第１の圧電素子それぞれの前記一側面と反対側となる他の側面が列状に配置され、かつ該裏面上においてそれぞれの前記第１の圧電素子の前記第１電極リードとは導通されない他方の前記前面電極または前記背面電極と直接にまたは間接に結合される複数の第３の電極リードと、
表面には、前記複数の第２の圧電素子それぞれの前記一側面と反対側となる他の側面が列状に配置され、かつ該表面上においてそれぞれの前記第２の圧電素子の前記第２電極リードとは導通されない他方の前記前面電極または前記背面電極と直接にまたは間接に結合される複数の第４の電極リードとを有する第２プリント基板を備えたこと、
を特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
前記第２プリント基板の裏面と対向する前記第１の圧電素子の他の側面と前記第３の電極リードとの間に設けられた導電性の薄膜を介して、該第２プリント基板における該第３電極リードと、該第１の圧電素子における前記他方の前記前面電極または前記背面電極とが結合され、
前記第２プリント基板の表面と対向する前記第２の圧電素子の他の側面と前記第４の電極リードとの間に設けられた導電性の薄膜を介して、該第２プリント基板における該第４電極リードと、該第２の圧電素子における前記他方の前記前面電極または前記背面電極とが結合されること、
を特徴とする請求項９に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１１】
前記第１および第２の圧電素子のそれぞれは、前記前面から前記背面の方向に複数の圧電素子が積層されて構成され、該積層される該複数の圧電素子それぞれの間には内部電極が形成される積層圧電体であり、
前記複数の圧電素子それぞれの間に形成される前記内部電極は、該複数の圧電素子の１つおきに一方を前面電極と同種の内部前面電極とし、他方を背面電極と同種の内部背面電極とすること、
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。
【請求項１２】
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の前記一側面上および他の側面上には、各電極リードと結合されない各電極を絶縁するための溝が形成され、該溝には絶縁樹脂を充填すること、
を特徴とする請求項８または１１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１３】
前記溝は、前記一側面または前記他の側面のいずれか一方の面において、前記前面電極が形成される前記前面側の端部および前記内部前面電極が形成される圧電素子間の境界上に形成され、かつ該一方の面と反対側となる他方の面において前記背面電極が形成される前記背面側の端部および前記内部背面電極が形成される圧電素子間の境界上に形成されること
を特徴とする請求項１２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１４】
前記列状に配列された第１の圧電素子それぞれの間および前記列状に配列された第２の圧電素子それぞれの間には電気絶縁樹脂が設けられたこと、
を特徴とする請求項２〜１３のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１５】
前記積層圧電体を構成する前記複数の圧電素子のうち、前記背面側の圧電素子は、隣接する該背面側の圧電素子と連結されて複数個ずつにまとめられ、かつ該複数個ずつに共通の背面電極を有し、１チャンネルとして駆動されること
を特徴とする請求項２〜１４のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１６】
超音波トランスデューサを備えて構成される超音波プローブであって、
第１プリント基板と、
超音波を照射する方向に直交する背面および該背面の反対側となる前面に対応して背面電極と前面電極とを有し、該前面および該背面が前記第１プリント基板の表面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第１の圧電素子と、
前記第１の圧電素子と同一の構造であってその前面および背面が、前記第１のプリント基板の前記表面と反対側の裏面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第２の圧電素子と、
前記第１プリント基板の前記表面上において前記第１の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第１電極リードと、
前記第１プリント基板の前記裏面上において前記第２の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第２電極リードとを備えたこと、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項１】
第１プリント基板と、
超音波を照射する方向に直交する背面および該背面と反対側となる前面に対応して背面電極と前面電極とを有し、該前面および該背面が前記第１プリント基板の表面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第１の圧電素子と、
前記第１の圧電素子と同一の構造であってその前面および背面が、前記第１のプリント基板の前記表面と反対側の裏面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第２の圧電素子と、
前記第１プリント基板の前記表面上において前記第１の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第１電極リードと、
前記第１プリント基板の前記裏面上において前記第２の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第２電極リードとを備えたこと、
を特徴とする超音波トランスデューサユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波トランスデューサユニットを、複数の前記第１のプリント基板を重ねるように配列することにより、該第１の圧電素子の列と第２の圧電素子の列とが交互に２次元状に配列されること、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記第１プリント基板における第１電極リードおよび第２電極リードのそれぞれには、対応する前記第１の圧電素子および第２の圧電素子それぞれの前記前面電極および前記背面電極のうち、同種の電極のみが結合されること、
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４】
前記第１プリント基板の表面と対向する前記第１の圧電素子側の一側面と前記第１の電極リードとの間に設けられた導電性の薄膜を介して、該第１プリント基板における該第１電極リードと、該第１の圧電素子における前記前面電極または前記背面電極とが結合され、
前記第１プリント基板の裏面と対向する前記第２の圧電素子側の一側面と前記第２の電極リードとの間に設けられた導電性の薄膜を介して、該第１プリント基板における該第２電極リードと、該第２の圧電素子における前記前面電極または前記背面電極とが結合されること、
を特徴とする請求項２または３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記前面電極または背面電極のうち、前記第１電極リードとは導通されない方の電極それぞれを第１アース電極とし、前記各第１の圧電素子における前記一側面と反対側となる他の側面それぞれの面上において、導電性の薄膜により該第１アース電極のそれぞれを連結した第１アースリードを形成し、
前記前面電極または背面電極のうち、前記第２電極リードとは導通されない方の電極それぞれを第２アース電極とし、前記各第２の圧電素子における前記一側面と反対側となる他の側面それぞれの面上において、導電性の薄膜により該第２アース電極のそれぞれを連結した第２アースリードを形成すること、
を特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記超音波トランスデューサユニットの側面であって、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の前記前面、前記背面、前記一側面および前記他の側面と直交する側面に、前記第１および第２アースリードを伸延させ、連結する連結部を形成したこと、
を特徴とする請求項５に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記複数並べられた各超音波トランスデューサユニットそれぞれの間には、該各超音波トランスデューサユニット間を絶縁するとともに該各超音波トランスデューサユニットを結合させるスペーサが設けられていること、
を特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記第１および第２の圧電素子のそれぞれは、前記前面から前記背面の方向に複数の圧電素子が積層されて構成され、該積層される該複数の圧電素子それぞれの間には内部電極が形成される積層圧電体であり、
前記複数の圧電素子それぞれの間に形成される前記内部電極は、該複数の圧電素子の１つおきに一方を前面電極と同種の内部前面電極とし、他方を背面電極と同種の内部背面電極とすること、
を特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
裏面には、前記複数の第１の圧電素子それぞれの前記一側面と反対側となる他の側面が列状に配置され、かつ該裏面上においてそれぞれの前記第１の圧電素子の前記第１電極リードとは導通されない他方の前記前面電極または前記背面電極と直接にまたは間接に結合される複数の第３の電極リードと、
表面には、前記複数の第２の圧電素子それぞれの前記一側面と反対側となる他の側面が列状に配置され、かつ該表面上においてそれぞれの前記第２の圧電素子の前記第２電極リードとは導通されない他方の前記前面電極または前記背面電極と直接にまたは間接に結合される複数の第４の電極リードとを有する第２プリント基板を備えたこと、
を特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
前記第２プリント基板の裏面と対向する前記第１の圧電素子の他の側面と前記第３の電極リードとの間に設けられた導電性の薄膜を介して、該第２プリント基板における該第３電極リードと、該第１の圧電素子における前記他方の前記前面電極または前記背面電極とが結合され、
前記第２プリント基板の表面と対向する前記第２の圧電素子の他の側面と前記第４の電極リードとの間に設けられた導電性の薄膜を介して、該第２プリント基板における該第４電極リードと、該第２の圧電素子における前記他方の前記前面電極または前記背面電極とが結合されること、
を特徴とする請求項９に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１１】
前記第１および第２の圧電素子のそれぞれは、前記前面から前記背面の方向に複数の圧電素子が積層されて構成され、該積層される該複数の圧電素子それぞれの間には内部電極が形成される積層圧電体であり、
前記複数の圧電素子それぞれの間に形成される前記内部電極は、該複数の圧電素子の１つおきに一方を前面電極と同種の内部前面電極とし、他方を背面電極と同種の内部背面電極とすること、
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。
【請求項１２】
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の前記一側面上および他の側面上には、各電極リードと結合されない各電極を絶縁するための溝が形成され、該溝には絶縁樹脂を充填すること、
を特徴とする請求項８または１１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１３】
前記溝は、前記一側面または前記他の側面のいずれか一方の面において、前記前面電極が形成される前記前面側の端部および前記内部前面電極が形成される圧電素子間の境界上に形成され、かつ該一方の面と反対側となる他方の面において前記背面電極が形成される前記背面側の端部および前記内部背面電極が形成される圧電素子間の境界上に形成されること
を特徴とする請求項１２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１４】
前記列状に配列された第１の圧電素子それぞれの間および前記列状に配列された第２の圧電素子それぞれの間には電気絶縁樹脂が設けられたこと、
を特徴とする請求項２〜１３のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１５】
前記積層圧電体を構成する前記複数の圧電素子のうち、前記背面側の圧電素子は、隣接する該背面側の圧電素子と連結されて複数個ずつにまとめられ、かつ該複数個ずつに共通の背面電極を有し、１チャンネルとして駆動されること
を特徴とする請求項２〜１４のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１６】
超音波トランスデューサを備えて構成される超音波プローブであって、
第１プリント基板と、
超音波を照射する方向に直交する背面および該背面の反対側となる前面に対応して背面電極と前面電極とを有し、該前面および該背面が前記第１プリント基板の表面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第１の圧電素子と、
前記第１の圧電素子と同一の構造であってその前面および背面が、前記第１のプリント基板の前記表面と反対側の裏面に直交するようにされ、かつ列状に配置される複数の第２の圧電素子と、
前記第１プリント基板の前記表面上において前記第１の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第１電極リードと、
前記第１プリント基板の前記裏面上において前記第２の圧電素子それぞれの前記前面電極または背面電極の一方と直接にまたは間接に結合される複数の第２電極リードとを備えたこと、
を特徴とする超音波プローブ。
【図４】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−７２３７０（Ｐ２００９−７２３７０Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４４２１５（Ｐ２００７−２４４２１５）
【出願日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【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２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【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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