説明

超音波プローブ

【課題】 小型の超音波プローブを提供する。
【解決手段】 マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子16と、超音波振動素子16からの電気信号を伝達するために、超音波振動素子16の各々から突出させて設けられた複数の信号リード22を挿入して超音波振動素子16を制動するバッキング材20と、バッキング材20において超音波振動素子16が設置される側と反対側の面に設けられた信号リード22の端部としての信号リードパッド23と、前記電気信号を処理する集積回路45を搭載し、集積回路45から引き出された信号線の端部として、信号リードパッド23に接続される接続パッド401を具備するIC基板40とを有する超音波プローブであって、信号リードパッド23に接続される接続パッド401はIC基板40の表面及び/又は裏面に設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波診断装置や超音波探傷装置等に用いられる超音波プローブに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、超音波診断装置に使用する超音波プローブは超音波の送受信を行う超音波センサー(超音波トランスデューサ)と超音波トランスデューサと超音波診断装置本体との間で電気信号を授受するために機能するケーブルアセンブリ、更に必要に応じて電気信号を処理する集積回路等モジュールから構成される。
【0003】
近年、超音波ビームの偏向、集束を全方位に渡って行い、超音波による3次元走査が可能な超音波プローブ、及びこの超音波プローブにより収集された被検体からの超音波情報に基づいて立体(3次元)超音波画像を生成し表示する超音波診断装置の検討が行われている。
【0004】
この超音波の全方位的なフォーカシングや高速な3次元走査を実現する超音波プローブとしては、図26(a),(b)に示すように、超音波トランスデューサを構成する超音波振動素子をマトリックス状に多数配列した2次元アレイ超音波プローブがある。
【0005】
図26(a),(b)に示すように、2次元アレイ超音波トランスデューサ10は、音響整合層12、アース電極14、超音波振動素子(圧電体)16、信号電極18、バッキング材20(負荷材相)及び信号リード22を具備する構成となっている。
【0006】
音響整合層12は、被検体(図示せず)と超音波振動素子16との間に位置するように設けられており、被検体と超音波振動素子16との音響インピーダンスの整合をとるものである。
【0007】
アース電極14は、各超音波振動素子16の一端に設けられている。アース電極14はアース接続されている。
【0008】
超音波振動素子(圧電体)16は、2成分系或いは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、2次元マトリックス状に配列されている。この超音波振動素子16の2次元的配列により、超音波の全方位的なフォーカシングと高速な3次元走査が可能である。
【0009】
信号電極18は、各超音波振動素子16の他端(すなわち、アース電極14とは異なる一端)に設けられており、圧電効果のための電力印加や被検体から受波した超音波に基づく電気信号を入力する電極である。
【0010】
バッキング材20は、超音波振動素子16の背面に設けられており、当該超音波振動素子16を機械的に支持する。
【0011】
また、バッキング材20は、超音波パルスを短くするために、超音波振動素子16の動きを制動している。
【0012】
このバッキング材20は、後述する信号リード22の端部221が超音波振動素子16と同じ配列ピッチとなるように、信号電極18から超音波振動素子16の配列面と垂直な方向に信号リード22を引き出し可能な経路が形成されている。
【0013】
信号リード22は、その一端において信号リード22の端部221を有している。また、他端においては各超音波振動素子16の信号電極18と接続されており、超音波振動素子16の配列面と垂直な方向に、信号電極18から伸延して、バッキング材20中の経路を通し信号リード22の端部221が引き出されている。従って、信号リード22の端部221は、超音波振動素子16と反対側のバッキング材20の面において、2次元アレイ状に並んだ構成となっている。
【0014】
このように、超音波振動素子の実装密度をあげてくると、超音波振動素子を駆動したり、超音波振動素子からのデータを処理する集積回路等との接続関係が問題になってくる。
【0015】
この問題を解決する2次元アレイ超音波プローブについては、以前から多数の提案が検討されている。(例えば、特許文献1〜特許文献3)。
【0016】
特許文献1によれば、バッキング材に穴構造を設け、信号を引き出す構造が提案されており、特許文献2によれば、超音波振動素子の配列に対応する基板を積層して信号引き出し部を構成する構造が提案されている。
【0017】
これらに開示されている2次元アレイ超音波プローブの構造は、1素子の音響特性を良好に保つことを可能としている。
【0018】
また、特許文献3によれば、信号取り出しのための積層基板80を超音波振動素子直下に配した構造等が提案されており、素子ピッチを小さくしても比較的容易に信号引き出し可能な構造が開示されている。
【0019】
【特許文献1】米国特許第5267221号明細書
【特許文献2】特開昭62−2799号公報
【特許文献3】米国特許第5311095号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0020】
しかしながら、超音波プローブは超音波トランスデューサと超音波診断装置本体とをケーブルアセンブリで連結することを基本構成としているので、微細な超音波振動素子を有する2次元アレイ超音波プローブにおいては、超音波トランスデューサからの超音波信号を効率良く取り出すための集積回路等が超音波トランスデューサ近傍に必要である。
【0021】
また一方、2次元アレイ超音波プローブでは、超音波振動素子からの信号を超音波診断装置本体に伝達する構成では、超音波振動素子数が膨大であるため、ケーブルアセンブリのケーブル芯数が膨大となり、通常の超音波診断装置の使用方法に合致しない。
【0022】
このため、超音波トランスデューサからの超音波信号を処理し、且つ信号数を減ずる操作を行った上で超音波診断装置に伝達するために機能する集積回路等が必要である。
【0023】
すなわち、信号線を引き出すのみならず、超音波振動素子群から信号線によって導かれた電気信号を処理するための集積回路等を超音波トランスデューサ近傍に高密度で実装することが求められる。
【0024】
この要求に応じる技術として、本発明者らによる特開2001−292496号公報に開示されているように、2種類の基板を、信号リードを用いて略直交して電気的且つ機械的に連結する構成が提案されている。
【0025】
しかしながら、この構成においても、形成する信号リードピッチを十分小さくすることが不可能であるので、超音波トランスデューサと集積回路等との連結部分を高密度で実装することに限界が生じていた。この結果、超音波プローブの外形が非常に大きくなってしまう問題があった。また、この構成において複数の基板を立体的に組み立てることは非常に困難であった。
【0026】
超音波トランスデューサに対して集積回路等を高密度で実装することに限界が生じていた原因としては、図27に示す超音波プローブの従来の構成のように、信号リード22と集積回路45との接続がスルーホール(図示せず)のみを有した中継基板30によってなされ、中継基板30に形成された前記スルーホールに集積回路45を搭載した基板40を直接設置していたこと、すなわち、前記スルーホールの構造が信号リード22のピッチに比べて大きくなってしまうことにあった。
【0027】
また、図27に示すように、超音波トランスデューサ10とIC基板40との接続は、超音波トランスデューサ10の背面側に設けられた信号リードパッド23(図示せず)と、IC基板40側に設けられた、突出した接続ピンとの接続によってなされていた。従って、IC基板40上において、前記接続ピンを突出させて設けるためのスペースが必要なため、設置される接続ピンの数には制限があった。また、前記接続ピンが突出した形状であるため、信号リードパッド23(図示せず)に接続するための位置合せにも困難を来たし、接続不良が生じる恐れがあった。
【0028】
本発明は、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、形成領域が拡大するピン形状の電極を用いることなく超音波トランスデューサとIC基板との接続をなし、小型の超音波プローブを提供することにある。
【0029】
また、本発明は、超音波振動素子群から信号線によって導かれた電気信号を処理するための集積回路等を超音波トランスデューサ近傍に高密度で実装した超音波プローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0030】
上記課題を解決するための、請求項1記載の発明に係る超音波プローブは、マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードが挿入され、前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、係る集積回路から引き出された信号線の端部として、前記信号リードに接続される接続パッドを具備するIC基板とを有する超音波プローブであって、前記接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた第1の接続パッドであり、前記バッキング材には、前記第1の接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記信号リードの端部としての信号リードパッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記信号リードパッドと前記第1の接続パッドとの導通がなされることを特徴とする。
【0031】
上記課題を解決するための、請求項2記載の発明に係る超音波プローブは、請求項1に記載の超音波プローブにおいて、前記信号リードパッドに対向する前記IC基板の端面に第2の接続パッドが設けられ、前記溝部には、前記第2の接続パッドの配列に応じた前記信号リードパッドが形成されたことを特徴とする。
【0032】
上記課題を解決するための、請求項3記載の発明に係る超音波プローブは、マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、平板形状をなし、前記信号リードに導通する第1の中継パッドが前記バッキング材に対向する面に形成されると共に、前記第1の中継パッドに導通する第2の中継パッドが前記バッキング材に対向する面の反対側の面に形成された中継基板と、前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、係る集積回路から引き出された信号線の端部として、前記第2の中継パッドに接続される接続パッドを具備するIC基板とを有する超音波プローブであって、前記接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた第1の接続パッドであり、前記中継基板には、前記第1の接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記信号リードの端部としての信号リードパッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記第2の中継パッドと前記第1の接続パッドとの導通がなされることを特徴とする。
【0033】
上記課題を解決するための、請求項4記載の発明に係る超音波プローブは、請求項3に記載の超音波プローブにおいて、前記中継パッドに対向する前記IC基板の端面に第2の接続パッドが設けられ、前記溝部には、前記第2の接続パッドの配列に応じた前記第2の中継パッドが形成されたことを特徴とする。
【0034】
上記課題を解決するための、請求項5記載の発明に係る超音波プローブは、請求項2又は4に記載の超音波プローブにおいて、前記第1の接続パッドと前記第2の接続パッドとが連結されたことを特徴とする。
【0035】
上記課題を解決するための、請求項6記載の発明に係る超音波プローブは、請求項1〜5の何れかに記載の超音波プローブにおいて、複数の前記IC基板間に樹脂を充填したことを特徴とする。
【0036】
上記課題を解決するための、請求項7記載の発明に係る超音波プローブは、マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、係る集積回路から引き出された信号線の端部として、前記信号リードに接続される接続パッドを具備するIC基板とを有する超音波プローブであって、前記接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた第1の接続パッドであり、前記信号リードの端部としての信号リードパッドに対向する接続面を有する接続部材が前記第1の接続パッドに設けられたことを特徴とする。
【0037】
上記課題を解決するための、請求項8記載の発明に係る超音波プローブは、請求項7に記載の超音波プローブにおいて、前記信号リードパッドに対向する前記IC基板の端面に第2の接続パッドが設けられたことを特徴とする。
【0038】
上記課題を解決するための、請求項9記載の発明に係る超音波プローブは、請求項8に記載の超音波プローブにおいて、前記バッキング材には、前記第1の接続パッド及び/又は第2の接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記信号リードパッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記信号リードパッドと前記第1の接続パッド及び/又は第2の接続パッドとの導通がなされることを特徴とする。
【0039】
上記課題を解決するための、請求項10記載の発明に係る超音波プローブは、マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、平板形状をなし、前記信号リードに導通する第1の中継パッドが前記バッキング材に対向する面に形成されると共に、前記第1の中継パッドに導通する第2の中継パッドが前記バッキング材に対向する面の反対側の面に形成された中継基板と、前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、前記第2の中継パッドに接続される接続パッドを具備するIC基板とを有する超音波プローブであって、前記接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた第1の接続パッドであり、前記第2の中継パッドに対向する接続面を有する接続部材が前記第1の接続パッドに設けられたことを特徴とする超音波プローブ。
【0040】
上記課題を解決するための、請求項11記載の発明に係る超音波プローブは、請求項10に記載の超音波プローブにおいて、前記第2の中継パッドに対向する前記IC基板の端面に第2の接続パッドが設けられたことを特徴とする。
【0041】
上記課題を解決するための、請求項12記載の発明に係る超音波プローブは、請求項11に記載の超音波プローブにおいて、前記中継基板には、前記第1の接続パッド及び/又は第2の接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記第2の中継パッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記第2の中継パッドと前記第1の接続パッド及び/又は第2の接続パッドとの導通がなされることを特徴とする。
【0042】
上記課題を解決するための、請求項13記載の発明に係る超音波プローブは、請求項8,9,11及び12の何れかに記載の超音波プローブにおいて、前記第1の接続パッドと前記第2の接続パッドとが連結されたことを特徴とする。
【0043】
上記課題を解決するための、請求項14記載の発明に係る超音波プローブは、請求項7〜13の何れかに記載の超音波プローブにおいて、前記接続面が露出するように、複数の前記IC基板間に樹脂を充填したことを特徴とする。
【0044】
上記課題を解決するための、請求項15記載の発明に係る超音波プローブは、マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、前記信号リードに接続される接続パッドを具備するIC基板とを有する超音波プローブであって、前記信号リードの端部としての信号リードパッドに対向する前記IC基板の端面に前記接続パッドが設けられたことを特徴とする。
【0045】
上記課題を解決するための、請求項16記載の発明に係る超音波プローブは、請求項15に記載の超音波プローブにおいて、前記集積回路から引き出された信号線の端部としての接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられたことを特徴とする。
【0046】
上記課題を解決するための、請求項17記載の発明に係る超音波プローブは、請求項16に記載の超音波プローブにおいて、前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドに、前記信号リードパッドに対向する接続面を有する接続部材が設けられたことを特徴とする。
【0047】
上記課題を解決するための、請求項18記載の発明に係る超音波プローブは、請求項17に記載の超音波プローブにおいて、前記バッキング材には、前記IC基板の端面に設けられた接続パッド及び/又は前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記信号リードパッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記信号リードパッドと前記IC基板の端面に設けられた接続パッド及び/又は前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドとの導通がなされることを特徴とする。
【0048】
上記課題を解決するための、請求項19記載の発明に係る超音波プローブは、マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、平板形状をなし、前記信号リードに導通する第1の中継パッドが前記バッキング材に対向する面に形成されると共に、前記第1の中継パッドに導通する第2の中継パッドが前記バッキング材に対向する面の反対側の面に形成された中継基板と、前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、係る集積回路から引き出された信号線の端部として、前記第2の中継パッドに接続される接続パッドを具備するIC基板とを有する超音波プローブであって、前記第2の中継パッドに対向する前記IC基板の端面に前記接続パッドが設けられたことを特徴とする。
【0049】
上記課題を解決するための、請求項20記載の発明に係る超音波プローブは、請求項19に記載の超音波プローブにおいて、前記集積回路から引き出された信号線の端部としての接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられたことを特徴とする。
【0050】
上記課題を解決するための、請求項21記載の発明に係る超音波プローブは、請求項20に記載の超音波プローブにおいて、前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドに、前記第2の中継パッドに対向する接続面を有する接続部材が設けられたことを特徴とする。
【0051】
上記課題を解決するための、請求項22記載の発明に係る超音波プローブは、請求項21に記載の超音波プローブにおいて、前記中継基板には、前記IC基板の端面に設けられた接続パッド及び/又は前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記第2の中継パッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記第2の中継パッドと前記IC基板の端面に設けられた接続パッド及び/又は前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドとの導通がなされることを特徴とする。
【0052】
上記課題を解決するための、請求項23記載の発明に係る超音波プローブは、請求項16,17,18,20,21又は22に記載の超音波プローブにおいて、前記IC基板の端面に設けられた接続パッドと前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドとが連結されたことを特徴とする。
【0053】
上記課題を解決するための、請求項24記載の発明に係る超音波プローブは、請求項15〜23の何れかに記載の超音波プローブにおいて、複数の前記IC基板間に樹脂を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0054】
本発明によれば、IC基板側の電極としてピン形状の電極を用いることがないので、当該電極の形成領域が拡大することなく、超音波トランスデューサとIC基板との接続をなす構成としたので、小型の超音波プローブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0055】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
【0056】
図1は、本発明の第1の実施形態における2次元アレイ超音波プローブが有する2次元アレイ超音波トランスデューサ10の概略図である。図1(a)は、2次元アレイ超音波トランスデューサ10の斜視図であり、図1(b)は、図1(a)において矢印方向から見たA−A断面図である。
【0057】
図1(a)に示すように、2次元アレイ超音波トランスデューサ10は、音響整合層12、アース電極14、超音波振動素子(圧電体)16、信号電極18、バッキング材20(負荷材相)及び信号リード22を具備する構成となっている。
【0058】
音響整合層12は、被検体(図示せず)と超音波振動素子16との間に位置するように設けられており、被検体と超音波振動素子16との音響インピーダンスの整合をとるものである。
【0059】
アース電極14は、各超音波振動素子16の一端に設けられている。アース電極14はアース接続されている。
【0060】
超音波振動素子(圧電体)16は、2成分系或いは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、2次元マトリックス状に配列されている。この超音波振動素子16の2次元的配列により、超音波の全方位的なフォーカシングと高速な3次元走査が可能である。
【0061】
信号電極18は、各超音波振動素子16の他端(すなわち、アース電極14とは異なる一端)に設けられており、圧電効果のための電力を印加するための入力電極及び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電極として機能する。
【0062】
バッキング材20は、超音波振動素子16の背面に設けられており、当該超音波振動素子16を機械的に支持する。
【0063】
また、バッキング材20は、その設置された方向における超音波パルスを制御するために、超音波振動素子16を制動している。
【0064】
このバッキング材20は、後述する信号リード22の端部である信号リードパッド23が超音波振動素子16と同じ配列ピッチとなるように、信号電極18から超音波振動素子16の配列面と垂直な方向に信号リード22を引き出し可能な経路が形成されている。この経路に信号リード22が挿入されている。
【0065】
このようなバッキング材20は、板状のバッキング材を、その板厚みが配列ピッチと同じになるような薄いバッキング材を積み重ねる等により作成することが可能である。
【0066】
また、このバッキング材20の厚さは、超音波トランスデューサの音響的特性を良好に保つため、使用する超音波周波数の波長に対して十分な厚さ(十分減衰される厚さ)にとるものとする。
【0067】
信号リード22は、その一端が信号リードパッド23としてバッキング材20の背面(バッキング材20において超音波振動素子16が設置された側の面を正面とした場合の反対側の面)にマトリックス状に配列されている。
【0068】
また、信号リード22の他端は、各超音波振動素子16の信号電極18と接続されている。すなわち、超音波振動素子16の配列面と垂直な方向に、信号電極18から伸延して、バッキング材20中の経路を通し信号リード22が引き出されている。従って、信号リードパッド23は、超音波振動素子16と反対側のバッキング材20の面において、超音波振動素子16と同様にマトリックス状(2次元アレイ状)に並んだ構成となっている。
【0069】
なお、本実施形態において信号リードパッド23の配列は、超音波振動素子16と同じ配列ピッチのまま、すなわち電極配列と同様に並んだ例を示しているが、信号リードパッド23の配線ピッチを素子ピッチより大きくとることも可能である。例えば、上述した板状バッキング材と信号線パターンとを張り合わせて信号リード22の2次元配列を作る場合等では、張り合わせる信号リード22のパターンを信号リードパッド23の方向に進むに従って広がるようなパターンにすることで実現できる。
【0070】
図2は、本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態における構成を示す斜視図である。
【0071】
図2に示すように、ケーブル接続基板50は、上述したIC基板40と、超音波診断装置本体とIC基板40等との電気的接続を取るケーブル(図示せず)とを接続するための基板である。当該ケーブル接続基板50は、柔軟性を備えたFPCでできており、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電気的に接続されている。
【0072】
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と前記ケーブルとは電気的に接続される。
【0073】
このような構成により、IC基板40上の各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。
【0074】
また、図3に示すように、超音波トランスデューサ10とIC基板40との間に中継基板30を介在させてもよい。中継基板30は、樹脂やセラミクスなどからなる平板形状の基板が望ましい。また、図4(a),(b)に示すように、中継基板30には、超音波トランスデューサ10に対向する側の面に第1の中継パッド31が信号リードに応じて配設され、その反対側の面、すなわち、IC基板40に対向する側の面に、第2の中継パッド32が第1の中継パッド31の各々に導通して配設されている。
【0075】
ここで、第2の中継パッド32の配列は第1の中継パッド31と異なる配列としてもかまわない。すなわち、第1の中継パッド31を複数共通接続することも可能であって、且つ第1の中継パッド31の配列順序を変更して形成すること、第1の中継パッド31の配列ピッチを変更することも可能である。
【0076】
この第2の中継パッド32とIC基板40の端部に形成された第1の接続パッド401が電気接続されることによって、超音波トランスデューサ10の信号リード22がIC45に電気的に接続されることとなり、信号リード22によって超音波振動素子16から発せられた前記信号に適宜処理が施される。
【0077】
このように、超音波トランスデューサ10とIC基板40との間に中継基板30を介在させることによって、IC基板40に形成される接続パッドに接続される電極が、ゴムや樹脂等の材料で形成されるバッキング材20に形成された信号リードパッド23よりも、中継基板3に形成された第2の中継パッド32のほうが強固に接続できるので、超音波トランスデューサ10とIC基板40との確実な接続を実現することができる。
【0078】
図5は、本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図である。図5に示すように、本実施形態のIC基板40は、各IC45から引き出された信号線の端部電極として、表面(例えば、IC45が搭載される面)及び裏面に第1の接続パッド401が並んで形成されている。これらの第1の接続パッド401は、超音波トランスデューサ10の底面側(超音波振動素子16から見てバッキング材20が設置された側)の信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッド32に対応したピッチで形成されている。なお、当図では、IC基板40の端部のみを示し、他の部分は省略してある。
【0079】
そして、このような第1の接続パッド401とバッキング材20(又は中継基板30)に形成された信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすために、本実施形態では、バッキング材20(又は中継基板30)に溝部100が形成されている。また、溝部100の側面には各信号リードパッド23(第2の中継パッド32)が露出形成されている。
【0080】
本実施形態では、図6に示すように、バッキング材20(又は中継基板30)とIC基板40との電気的接続は、IC基板40の表面及び裏面に第1の接続パッド401を設け、そのIC基板40を、側面に信号リードパッド23(第2の中継パッド32)が配設された溝部100に嵌入することによって、第1の接続パッド401と信号リード23(第2の中継パッド32)とが電気的に接続される。
【0081】
各溝部100は、各IC基板40の端面の面積(設置方向における各IC基板40の断面積)に応じた底面が形成された凹部であり、所定の間隔で各IC基板40が並行に設置されるようにバッキング材20(又は中継基板30)に形成されている。
【0082】
そして、超音波トランスデューサ10の背面側へのIC基板40の接続は、IC基板40に設けられた第1の接続パッド401を、その接続先となる信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッド32の位置にあわせて接触させ電気接続を行う。
【0083】
一方、本実施形態では、図7に示すように、各IC基板40間に(一のIC基板40の裏面と他のIC基板40の表面とを連結するように)樹脂スペーサ404を充填(封止)してもよい。
【0084】
なお、本実施形態の望ましい態様として、図8に示すように、樹脂スペーサ404を各IC基板40間に予め充填しておいて、樹脂スペーサ404で各IC基板40が並列に封止されたIC基板ユニット400とすることも可能である。ここで、IC基板ユニット400の形状において、各IC基板40に形成された第1の接続パッド401は、当該IC基板40の表面及び裏面に形成されているので、樹脂スペーサ404は各第1の接続パッド401が露出するように充填される。
【0085】
このように、このIC基板ユニット400とバッキング材20(中継基板30)とを接続して、IC基板ユニット400を構成する各IC基板40に設けられた第1の接続パッド401と、バッキング材20(中継基板30)の信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすことで、超音波プローブの組み立て効率の面でも好適である。
【0086】
このIC基板ユニット400を形成する際には、各IC基板40上に形成された個々の第1の接続パッド401と、バッキング材20の信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッドとの位置が合うように各IC基板40の間隔を決定して封止固定される。
【0087】
このように、本実施形態では、IC基板40の表面に形成される配線パターンと同様の工程で第1の接続パッド401を形成できるので、当該第1の接続パッド401の配列方向のピッチを小さくすることができ、IC基板40の小型化を実現し、結果として超音波プローブの小型化をも実現することができる。
【0088】
また、IC基板40の表面及び裏面に第1の接続パッド401を形成することにより、1つのIC基板40につき、2列の第1の接続パッド401を形成することが可能となるため、超音波トランスデューサ10の接続に必要なIC基板40の数を少なくすることができ、IC基板40の配列方向の厚みを小さくすることが可能となる。
【0089】
さらに、超音波トランスデューサ10とIC基板40との接続の際、バッキング材20(中継基板30)に溝部100を複数形成し、それら溝部100に各IC基板40を嵌め込むようにしたので、超音波トランスデューサ10とIC基板40との接続が強固に行える。
【0090】
加えて、複数のIC基板40の間隙を樹脂スペーサ404で樹脂封止したIC基板ユニット400を構成することによって、複数のIC基板40を、それらIC基板40に形成された第1の接続パッド401と、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32とを複数同時に電気接続することが可能となり、接続工程が簡略化される。
【0091】
本実施形態では、超音波トランスデューサ10の底面側に形成された信号リードパッド23又は第2の中継パッド32に接続される第1の接続パッド401を、IC基板40の表面及び裏面に設けたが、接続パッド401はIC基板40の表面又は裏面のどちらか一方に形成された態様でもよい。
【0092】
また、本実施形態においては、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32と、第1の接続パッド401との接続をハンダによる接続としたが、他の接続態様として、例えば導電性樹脂や異方導電フィルムなどによる接続を行ってもよい。
【0093】
さらに、本実施形態では、個々のIC基板40をIC基板ユニット400として固定した後に、バッキング材20又は中継基板30に対して接続しているが、それに限られることなく、IC基板40を複数枚ずつ、複数のグループに分けて固定したIC基板ユニット400として、複数回数の接続を行うことも可能である。
【0094】
(第2の実施形態)
次に、本発明に係る超音波プローブの第2の実施形態について図面を参照して説明する。
【0095】
本実施形態は、前述の第1の実施形態に対し、各第1の接続パッドに、接続方向を変換する接続部材を設置したことが特徴である。本実施形態の説明では、IC基板40の構成を中心に説明し、第1の実施形態と重複する部分についての説明は省略する。
【0096】
図9は、本発明に係る超音波プローブの第2の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図である。図9に示すように、本実施形態のIC基板40は、各IC45から引き出された信号線の端部電極として、表面(例えば、IC45が搭載される面)及び裏面に第1の接続パッド401が並んで形成されると共に、略直方体形状の接続部材403が各第1の接続部材401に設置されている。なお、当図では、IC基板40の端部のみを示し、他の部分は省略してある。
【0097】
すなわち、本実施形態では、前述の第1の実施形態においてIC基板40の表面及び/又は裏面に接続面が形成された第1の接続パッド401に、その接続面を超音波トランスデューサ10の方向に変換するための接続部材403が鑞付けされているのである。
【0098】
そして、本実施形態のように、接続部材403の端面とIC基板40の端面とがほぼ面一になるように、接続部材403を第1の接続パッド401上に設置することによって、図10に示すように、IC基板40を超音波トランスデューサ10に接続する際、接続部材403の端面が信号リードパッド23又は第2の中継パッド32の接続面に対向するので、接続しやすく、電気接続の不良を低減することも可能となる。ここで、前記「面一」とは、二つの面が例えば同じ高さになる形態を意味する。従って、本実施形態では、高さ方向に限らず、二つの面(接続部材403の端面とIC基板40の端面)がほぼ同一平面となるように位置することを意味する。
【0099】
本実施形態では、図11に示すように、各IC基板40間に(一のIC基板40の裏面と他のIC基板40の表面とを連結するように)樹脂スペーサ404を充填(封止)してもよい。このとき、接続部材403の接続面は、IC基板40の端面とほぼ面一となって超音波トランスデューサ10の方向に露出するように樹脂スペーサ404が充填される。
【0100】
なお、本実施形態の望ましい態様として、図12に示すように、樹脂スペーサ404を各IC基板40間に予め充填しておいて、樹脂スペーサ404で各IC基板40が並列に封止されたIC基板ユニット400とし、このIC基板ユニット400とバッキング材20(中継基板30)とを接続して、IC基板ユニット400を構成する各IC基板40に設けられた第1の接続パッド401と、バッキング材20(中継基板30)の信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすことが、超音波プローブの組み立て効率の面でも好適である。
【0101】
このIC基板ユニット400を形成する際には、各IC基板40上に形成された個々の第1の接続パッド401と、バッキング材20の信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッドとの位置が合うように各IC基板40の間隔を決定して封止固定される。
【0102】
なお、本実施形態では、前述の第1の実施形態とは異なり、超音波トランスデューサ10側の電極(信号リードパッド23又は第2の中継パッド32)と、第1の接続パッド401(接続部材403)との接続面が対向しているので、バッキング材20又は中継基板30に溝部を必ずしも形成する必要はない。
【0103】
仮に、本実施形態において、第1の接続パッド401とバッキング材20(又は中継基板30)に形成された信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすために、バッキング材20(又は中継基板30)に溝部100を形成する場合には、その溝部100は、接続部材403が第1の接続パッド401に設置された各IC基板40の、超音波トランスデューサ10側の断面形状に応じた形状にすればよい。このように溝部100をバッキング材20又は中継基板30に形成することにより、各溝部100に各IC基板40が嵌入するように固定されるので、バッキング材20又は中継基板30と各IC基板40との電気的な接続が強固に行われる。
【0104】
このように、本実施形態では、IC基板40の表面に形成される配線パターンと同様の工程で第1の接続パッド401を形成できるので、当該第1の接続パッド401の配列方向のピッチを小さくすることができ、IC基板40の小型化を実現し、結果として超音波プローブの小型化をも実現することができる。
【0105】
また、IC基板40の表面及び裏面に第1の接続パッド401を形成することにより、1つのIC基板40につき、2列の第1の接続パッド401を形成することが可能となるため、超音波トランスデューサ10の接続に必要なIC基板40の数を少なくすることができる。
【0106】
さらに、複数のIC基板40の間隙を樹脂スペーサ404で樹脂封止したIC基板ユニット400を構成することによって、複数のIC基板40を、それらIC基板40に形成された第1の接続パッド401と、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32とを接続部材403を介して複数同時に電気接続することが可能となり、接続工程が簡略化される。
【0107】
本実施形態では、超音波トランスデューサ10の底面側に形成された信号リードパッド23又は第2の中継パッド32に、接続部材403を介して接続される第1の接続パッド401を、IC基板40の表面及び裏面に設けたが、接続パッド401はIC基板40の表面又は裏面のどちらか一方に形成された態様でもよい。
【0108】
また、本実施形態においては、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32と、接続部材403との接続をハンダによる接続としたが、他の接続態様として、例えば導電性樹脂や異方導電フィルムなどによる接続を行ってもよい。
【0109】
さらに、本実施形態では、個々のIC基板40をIC基板ユニット400として固定した後に、バッキング材20又は中継基板30に対して接続しているが、それに限られることなく、IC基板40を複数枚ずつ、複数のグループに分けて固定したIC基板ユニット400として、複数回数の接続を行うことも可能である。
【0110】
(第3の実施形態)
次に、本発明に係る超音波プローブの第3の実施形態について図面を参照して説明する。
【0111】
本実施形態は、前述の第2の実施形態と同様に、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32に接続する接続面が超音波トランスデューサ10側に向いた接続パッドをIC基板40に設けたものであり、その接続パッドとして、IC基板40の端面に第2の接続パッド402を設置したことが特徴である。本実施形態の説明では、IC基板40の構成を中心に説明し、第1の実施形態及び第2の実施形態と重複する部分についての説明は省略する。
【0112】
図13は、本発明に係る超音波プローブの第3の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図である。図13に示すように、本実施形態のIC基板40は、各IC45から引き出された信号線の端部電極として、IC基板40の端面(IC基板40において、超音波トランスデューサ10に対向する面)に第2の接続パッド402が並んで形成されている。なお、当図では、IC基板40の端部のみを示し、他の部分は省略してある。
【0113】
本実施形態における第2の接続パッド402は、例えば、予めIC基板40内にスルーホールを形成しておき、IC基板40と共に当該スルーホールを切断してそのスルーホールの切断面をIC基板40の端面に露出させることによって形成される。
【0114】
また、この他にも、IC基板40を切断・研削することによって、IC基板40の内部配線を端面に露出させ、その後メッキ又は蒸着・スパッタ等の薄膜形成方法によって第2の接続パッド402を形成することも可能である。なお、本実施形態では、端面に形成した第2の接続パッド402を2列としたが、それ以上の列での形成も可能である。
【0115】
また、本実施形態では、IC45と第2の接続パッド401とを結ぶ配線は、IC基板40の内部に設けてもよいし、外側(IC基板40の表面及び/又は裏面)に形成してもよい。
【0116】
すなわち、本実施形態では、前述の第2の実施形態における接続部材403のように、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32の接続面に対向し、それらとIC45とを導通する第2の接続パッド402がIC基板40の端面に設けられたものである。
【0117】
そして、IC基板40を超音波トランスデューサ10に接続する際、IC基板40の端面に形成された第2の接続パッドの接続面が、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32の接続面に対向するので、接続しやすく、電気接続の不良を低減することも可能となる。
【0118】
ここで、本実施形態では、第2の接続パッド402とバッキング材20(又は中継基板30)に形成された信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすために、第1の実施形態と同様に、バッキング材20(又は中継基板30)に溝部100が形成されている。
【0119】
各溝部100は、各IC基板40の端面の面積(設置方向における各IC基板40の断面積)に応じた底面が形成された凹部であり、所定の間隔で各IC基板40が並行に設置されるようにバッキング材20(又は中継基板30)に形成されている。
【0120】
第2の接続パッド402が対向する溝部100の底面には、各信号リードパッド23(第2の中継パッド32)が露出形成されており、凹形状をなす当該溝部100にIC基板40を嵌合させることによって、溝部100の底面に露出した各信号リードパッド23(第2の中継パッド32)と各第2の接続パッド402との導通がなされる。
【0121】
すなわち、図14に示すように、本実施形態では、バッキング材20(又は中継基板30)とIC基板40との電気的接続は、IC基板40の端面に第2の接続パッド402を設けたので、底面に信号リードパッド23(第2の中継パッド32)が配設された溝部100を形成したのである。
【0122】
そして、超音波トランスデューサ10の背面側へのIC基板40の接続は、IC基板40に設けられた第2の接続パッド402を、その接続先となる信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッド32の位置にあわせて接触させ電気接続を行う。
【0123】
また、本実施形態では、図15に示すように、各IC基板40間に(一のIC基板40の裏面と他のIC基板40の表面とを連結するように)樹脂スペーサ404を充填(封止)してもよい。このとき、第2の接続パッド402の接続面は、IC基板40の端面とほぼ面一となって超音波トランスデューサ10の方向に露出するように樹脂スペーサ404が充填される。
【0124】
なお、本実施形態の望ましい態様として、図16に示すように、樹脂スペーサ404を各IC基板40間に予め充填しておいて、樹脂スペーサ404で各IC基板40が並列に封止されたIC基板ユニット400とし、このIC基板ユニット400とバッキング材20(中継基板30)とを接続して、IC基板ユニット400を構成する各IC基板40に設けられた第2の接続パッド402と、バッキング材20(中継基板30)の信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすことが、超音波プローブの組み立て効率の面でも好適である。
【0125】
このIC基板ユニット400を形成する際には、各IC基板40の端面に形成された個々の第2の接続パッド402と、バッキング材20の信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッドとの位置が合うように各IC基板40の間隔を決定して封止固定される。
【0126】
なお、本実施形態においても、超音波トランスデューサ10側の電極(信号リードパッド23又は第2の中継パッド32)と、第2の接続パッド402との接続面が対向しているので、バッキング材20又は中継基板30に溝部100を必ずしも形成する必要はない。
【0127】
このように、本実施形態では、IC基板40の表面に設置されるIC45の配置や個数に依存することなく、端面に第2の接続パッド402を形成できるので、当該第2の接続パッド402の配列方向のピッチを自由に設計することができ、IC基板40の小型化を実現し、結果として超音波プローブの小型化をも実現することができる。
【0128】
また、IC基板40の端面に第2の接続パッド402を形成することにより、1つのIC基板40につき、任意の列数の第2の接続パッド402を形成することが可能となるため、超音波トランスデューサ10の接続に必要なIC基板40の数を少なくすることができ、従って、IC基板40の配列方向の小型化実現できる。
【0129】
さらに、複数のIC基板40の間隙を樹脂スペーサ404で樹脂封止したIC基板ユニット400を構成することによって、複数のIC基板40を、それらIC基板40に形成された第2の接続パッド402と、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32とを接続部材403を介して複数同時に電気接続することが可能となり、接続工程が簡略化される。
【0130】
本実施形態では、個々のIC基板40をIC基板ユニット400として固定した後に、バッキング材20又は中継基板30に対して接続しているが、それに限られることなく、IC基板40を複数枚ずつ、複数のグループに分けて固定したIC基板ユニット400として、複数回数の接続を行うことも可能である。
【0131】
(第4の実施形態)
次に、本発明に係る超音波プローブの第4の実施形態について図面を参照して説明する。
【0132】
本実施形態は、超音波トランスデューサ10側の信号リードパッド23又は第2の中継パッド32に接続する各IC基板40側の接続パッドとして、IC基板40の表面及び裏面に第1の接続パッド401を設けると共に、超音波トランスデューサ10側の端面に第2の接続パッド402を各IC基板40に設置したことが特徴である。本実施形態の説明では、IC基板40の構成を中心に説明し、第1の実施形態〜第3の実施形態と重複する部分についての説明は省略する。
【0133】
図17は、本発明に係る超音波プローブの第4の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図である。図17に示すように、本実施形態のIC基板40は、各IC45から引き出された信号線の端部電極として、表面(例えば、IC45が搭載される面)及び裏面に第1の接続パッド401が並んで形成されると共に、前記端部電極として端面(超音波トランスデューサ10に対向する面)には、第2の接続パッド402が並んで形成されている。これらの第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402は、超音波トランスデューサ10の底面側(超音波振動素子16から見てバッキング材20が設置された側)の信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッド32に対応したピッチで形成されている。なお、当図では、IC基板40の端部のみを示し、他の部分は省略してある。
【0134】
そして、第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402と、バッキング材20(又は中継基板30)に形成された信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすために、本実施形態でも、バッキング材20(又は中継基板30)に溝部100が形成されている。
【0135】
すなわち、図18に示すように、各溝部100は、各IC基板40の端面の面積(設置方向における各IC基板40の断面積)に応じた底面が形成された凹部であり、所定の間隔で各IC基板40が並行に設置されるようにバッキング材20(又は中継基板30)に形成されている。
【0136】
そして、溝部100の底面及び側面には各信号リードパッド23(第2の中継パッド32)が露出形成されており、当該溝部100にIC基板40を嵌合させることによって、溝部100の側面に露出した各信号リードパッド23(第2の中継パッド32)と各第1の接続パッド401との導通がなされると共に、溝部100の底面に露出した各信号リードパッド23(第2の中継パッド32)と各第2の接続パッド402との導通がなされる。
【0137】
このように、超音波トランスデューサ10の背面側へのIC基板40の接続は、IC基板40に設けられた第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402を、その接続先となる信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッド32の位置にあわせて接触させ電気接続を行う。
【0138】
一方、本実施形態では、図19に示すように、各IC基板40間に(一のIC基板40の裏面と他のIC基板40の表面とを連結するように)樹脂スペーサ404を充填(封止)してもよい。
【0139】
なお、本実施形態の望ましい態様として、図20に示すように、樹脂スペーサ404を各IC基板40間に予め充填しておいて、樹脂スペーサ404で各IC基板40が並列に封止されたIC基板ユニット400とすることも可能である。ここで、IC基板ユニット400の形状において、各IC基板40に形成された第1の接続パッド401は、当該IC基板40の表面及び裏面に形成されているので、樹脂スペーサ404は各第1の接続パッド401が露出するように充填される。
【0140】
このように、このIC基板ユニット400とバッキング材20(中継基板30)とを接続して、IC基板ユニット400を構成する各IC基板40に設けられた第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402と、バッキング材20(中継基板30)の信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすことで、超音波プローブの組み立て効率の面でも好適である。
【0141】
このIC基板ユニット400を形成する際には、各IC基板40上に形成された個々の第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402と、バッキング材20の信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッドとの位置が合うように各IC基板40の間隔を決定して封止固定される。
【0142】
このように、本実施形態では、IC基板40の表面に形成される配線パターンと同様の工程で第1の接続パッド401を形成できるので、当該第1の接続パッド401の配列方向のピッチを小さくすることができ、IC基板40の小型化を実現し、結果として超音波プローブの小型化をも実現することができる。
【0143】
また、本実施形態における第2の接続パッド402は、例えば、予めIC基板40内にスルーホールを形成しておき、IC基板40と共に当該スルーホールを切断してそのスルーホールの切断面をIC基板40の端面に露出させることによって形成される。
【0144】
また、この他にも、IC基板40を切断・研削することによって、IC基板40の内部配線を端面に露出させ、その後メッキ又は蒸着・スパッタ等の薄膜形成方法によって第2の接続パッド402を形成することも可能である。なお、本実施形態では、端面に形成した第2の接続パッド402を2列としたが、それ以上の列での形成も可能である。
【0145】
また、IC基板40の表面及び裏面に第1の接続パッド401を形成すると共に、端面に第2の接続パッド402を形成することにより、IC基板40の1枚あたりの接続パッド数を更に大きくすることが可能となるため、接続に必要なIC基板40の枚数を更に少なくすることが可能となり、超音波プローブの小型化が図れる。
【0146】
さらに、超音波トランスデューサ10とIC基板40との接続の際、バッキング材20(中継基板30)に溝部100を複数形成し、それら溝部100に各IC基板40を嵌め込むようにしたので、超音波トランスデューサ10とIC基板40との接続が強固に行える。
【0147】
加えて、複数のIC基板40の間隙を樹脂スペーサ404で樹脂封止したIC基板ユニット400を構成することによって、複数のIC基板40を、それらIC基板40に形成された第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402と、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32とを複数同時に電気接続することが可能となり、接続工程が簡略化される。
【0148】
本実施形態では、超音波トランスデューサ10の底面側に形成された信号リードパッド23又は第2の中継パッド32に接続される第1の接続パッド401を、IC基板40の表面及び裏面に設けたが、接続パッド401はIC基板40の表面又は裏面のどちらか一方に形成された態様でもよい。
【0149】
また、本実施形態においては、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32と、第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402との接続をハンダによる接続としたが、他の接続態様として、例えば導電性樹脂や異方導電フィルムなどによる接続を行ってもよい。
【0150】
さらに、本実施形態では、個々のIC基板40をIC基板ユニット400として固定した後に、バッキング材20又は中継基板30に対して接続しているが、それに限られることなく、IC基板40を複数枚ずつ、複数のグループに分けて固定したIC基板ユニット400として、複数回数の接続を行うことも可能である。
【0151】
本実施形態の他の態様として、図21に示すように、第1の接続パッド401と第2の接続パッド402とを連結した第3の接続パッド405をIC基板40に形成してもよい。
【0152】
このような構成を採用することにより、各超音波振動素子16と各IC45との導通にあたり、第2の接続パッド402のみならず、第1の接続パッド401を利用できるため、接続パッドとしての面積が大きくなり、信号リードパッド22(第2の中継パッド32)との電気的な接続不良を低減することができる。
【0153】
(第5の実施形態)
次に、本発明に係る超音波プローブの第5の実施形態について図面を参照して説明する。
【0154】
本実施形態は、前述の第4の実施形態に対し、各第1の接続パッドに、接続方向を変換する接続部材を設置したことが特徴である。本実施形態の説明では、IC基板40の構成を中心に説明し、第1の実施形態〜第4の実施形態と重複する部分についての説明は省略する。
【0155】
図22に示すように、本実施形態のIC基板40には、各IC45から引き出された信号線の端部電極として、IC基板40の表面(例えば、IC45が搭載される面)及び/又は裏面に前述の接続部材403が設置された第1の接続パッド401が形成されると共に、IC基板40の端面に第2の接続パッド402が形成されている。なお、当図では、IC基板40の端部のみを示し、他の部分は省略してある。
【0156】
すなわち、本実施形態では、前述の第2の実施形態と同様に、IC基板40の表面及び/又は裏面に接続面が形成された第1の接続パッド401に接続部材403が鑞付けされており、IC基板40の端面に形成された第2の接続パッド402と共に、IC基板40の接続面を超音波トランスデューサ10の方向に対向させているのである。
【0157】
従って、超音波トランスデューサ10と各IC基板40との接続の際には、図23に示すように、各IC基板40の端面に形成された第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402と、バッキング材20の信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッドとの位置が合うように各IC基板40の間隔を決定して接続固定される。
【0158】
このような構成をなすことにより、信号リードパッド22(第2の中継パッド32)に接続されるIC基板40側の接続端子としての、接続部材403及び第2の接続パッド402のそれぞれの接続面が超音波トランスデューサ10側に対向しているので、1つのIC基板40が有する接続電極の数が増し、信号リードパッド22(第2の中継パッド32)の配列に応じてIC基板40の厚さを薄くできるので、結果として、超音波プローブの小型化を実現することができる。
【0159】
本実施形態では、図24に示すように、各IC基板40間に(一のIC基板40の裏面と他のIC基板40の表面とを連結するように)樹脂スペーサ404を充填(封止)してもよい。このとき、接続部材403の接続面は、IC基板40の端面とほぼ面一となって超音波トランスデューサ10の方向に露出するように樹脂スペーサ404が充填される。
【0160】
なお、本実施形態の望ましい態様として、図25に示すように、樹脂スペーサ404を各IC基板40間に予め充填しておいて、樹脂スペーサ404で各IC基板40が並列に封止されたIC基板ユニット400とし、このIC基板ユニット400とバッキング材20(中継基板30)とを接続して、IC基板ユニット400を構成する各IC基板40に設けられた第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402と、バッキング材20(中継基板30)の信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすことが、超音波プローブの組み立て効率の面でも好適である。
【0161】
このIC基板ユニット400を形成する際には、各IC基板40上に形成された個々の第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402と、バッキング材20の信号リードパッド23又は中継基板30の第2の中継パッドとの位置が合うように各IC基板40の間隔を決定して封止固定される。
【0162】
なお、本実施形態では、超音波トランスデューサ10側の電極(信号リードパッド23又は第2の中継パッド32)と、第1の接続パッド401(接続部材403)及び第2の接続パッド402との接続面が対向しているので、バッキング材20又は中継基板30に溝部を必ずしも形成する必要はない。
【0163】
仮に、本実施形態において、第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402とバッキング材20(又は中継基板30)に形成された信号リードパッド23(第2の中継パッド32)との導通をなすために、バッキング材20(又は中継基板30)に溝部100を形成する場合には、その溝部100は、各IC基板40の、超音波トランスデューサ10側の断面形状に応じた形状にすればよい。このように溝部100をバッキング材20又は中継基板30に形成することにより、各溝部100に各IC基板40が嵌入するように固定されるので、バッキング材20又は中継基板30と各IC基板40との電気的な接続が強固に行われる。
【0164】
このように、本実施形態では、IC基板40の表面に形成される配線パターンと同様の工程で第1の接続パッド401を形成できるので、当該第1の接続パッド401の配列方向のピッチを小さくすることができ、IC基板40の小型化を実現し、結果として超音波プローブの小型化をも実現することができる。
【0165】
また、本実施形態における第2の接続パッド402は、例えば、予めIC基板40内にスルーホールを形成しておき、IC基板40と共に当該スルーホールを切断してそのスルーホールの切断面をIC基板40の端面に露出させることによって形成される。
【0166】
また、この他にも、IC基板40を切断・研削することによって、IC基板40の内部配線を端面に露出させ、その後メッキ又は蒸着・スパッタ等の薄膜形成方法によって第2の接続パッド402を形成することも可能である。なお、本実施形態では、端面に形成した第2の接続パッド402を2列としたが、それ以上の列での形成も可能である。
【0167】
また、IC基板40の表面及び裏面に第1の接続パッド401を形成すると共に、端面に第2の接続パッド402を形成することにより、IC基板40の1枚あたりの接続パッド数を更に大きくすることが可能となるため、接続に必要なIC基板40の枚数を更に少なくすることが可能となり、超音波プローブの小型化が図れる。
【0168】
さらに、超音波トランスデューサ10とIC基板40との接続の際、バッキング材20(中継基板30)に溝部100を複数形成し、それら溝部100に各IC基板40を嵌め込むようにしたので、超音波トランスデューサ10とIC基板40との接続が強固に行える。
【0169】
加えて、複数のIC基板40の間隙を樹脂スペーサ404で樹脂封止したIC基板ユニット400を構成することによって、複数のIC基板40を、それらIC基板40に形成された第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402と、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32とを複数同時に電気接続することが可能となり、接続工程が簡略化される。
【0170】
本実施形態では、超音波トランスデューサ10の底面側に形成された信号リードパッド23又は第2の中継パッド32に接続される第1の接続パッド401を、IC基板40の表面及び裏面に設けたが、接続パッド401はIC基板40の表面又は裏面のどちらか一方に形成された態様でもよい。
【0171】
また、本実施形態においては、信号リードパッド23又は第2の中継パッド32と、第1の接続パッド401及び第2の接続パッド402との接続をハンダによる接続としたが、他の接続態様として、例えば導電性樹脂や異方導電フィルムなどによる接続を行ってもよい。
【0172】
さらに、本実施形態では、個々のIC基板40をIC基板ユニット400として固定した後に、バッキング材20又は中継基板30に対して接続しているが、それに限られることなく、IC基板40を複数枚ずつ、複数のグループに分けて固定したIC基板ユニット400として、複数回数の接続を行うことも可能である。
【0173】
上述の各実施形態は、本発明の一例であり、本発明は各実施の形態に限定されることはない。また、この他であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0174】
【図1】本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態における超音波トランスデューサの構成を示す斜視図。
【図2】本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態における超音波トランスデューサ及び超音波トランスデューサに接続されるIC基板の構成を示す斜視図。
【図3】本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態における超音波トランスデューサ、中継基板及びその中継基板に接続されるIC基板の構成を示す斜視図。
【図4】本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態における中継基板の構成を示す斜視図。
【図5】本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図。
【図6】本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板との接続態様を示す斜視図。
【図7】本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板との接続態様を示す斜視図。
【図8】本発明に係る超音波プローブの第1の実施形態におけるIC基板ユニットの構成を示す斜視図。
【図9】本発明に係る超音波プローブの第2の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図。
【図10】本発明に係る超音波プローブの第2の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板との接続態様を示す斜視図。
【図11】本発明に係る超音波プローブの第2の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板ユニットとの接続態様を示す斜視図。
【図12】本発明に係る超音波プローブの第2の実施形態におけるIC基板ユニットの構成を示す斜視図。
【図13】本発明に係る超音波プローブの第3の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図。
【図14】本発明に係る超音波プローブの第3の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板との接続態様を示す斜視図。
【図15】本発明に係る超音波プローブの第3の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板ユニットとの接続態様を示す斜視図。
【図16】本発明に係る超音波プローブの第3の実施形態におけるIC基板ユニットの構成を示す斜視図。
【図17】本発明に係る超音波プローブの第4の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図。
【図18】本発明に係る超音波プローブの第4の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板との接続態様を示す斜視図。
【図19】本発明に係る超音波プローブの第4の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板との接続態様を示す斜視図。
【図20】本発明に係る超音波プローブの第4の実施形態におけるIC基板ユニットの構成を示す斜視図。
【図21】本発明に係る超音波プローブの第4の実施形態におけるIC基板の他の構成を示す斜視図。
【図22】本発明に係る超音波プローブの第5の実施形態におけるIC基板の構成を示す斜視図。
【図23】本発明に係る超音波プローブの第5の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板との接続態様を示す斜視図。
【図24】本発明に係る超音波プローブの第5の実施形態における超音波トランスデューサ又は中継基板とIC基板ユニットとの接続態様を示す斜視図。
【図25】本発明に係る超音波プローブの第5の実施形態におけるIC基板ユニットの構成を示す斜視図。
【図26】従来における超音波トランスデューサの構成を示す斜視図。
【図27】従来における超音波プローブの構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【0175】
10 超音波トランスデューサ
12 音響整合層
14 アース電極
16 超音波振動素子
18 信号電極
20 バッキング材
22 信号リード
23 信号リードパッド
30 中継基板
31 第1の中継パッド
32 第2の中継パッド
40 IC基板
400 IC基板ユニット
401 第1の接続パッド
402 第2の接続パッド
403 接続部材
404 樹脂スペーサ
405 第3の接続パッド
45 集積回路(IC)
50 ケーブル接続基板
62 コネクタ
100 溝部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、
係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードが挿入され、前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、
前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、係る集積回路から引き出された信号線の端部として、前記信号リードに接続される接続パッドを具備するIC基板と
を有する超音波プローブであって、
前記接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた第1の接続パッドであり、前記バッキング材には、前記第1の接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記信号リードの端部としての信号リードパッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記信号リードパッドと前記第1の接続パッドとの導通がなされることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項2】
前記信号リードパッドに対向する前記IC基板の端面に第2の接続パッドが設けられ、前記溝部には、前記第2の接続パッドの配列に応じた前記信号リードパッドが形成されたことを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ。
【請求項3】
マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、
係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、
平板形状をなし、前記信号リードに導通する第1の中継パッドが前記バッキング材に対向する面に形成されると共に、前記第1の中継パッドに導通する第2の中継パッドが前記バッキング材に対向する面の反対側の面に形成された中継基板と、
前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、係る集積回路から引き出された信号線の端部として、前記第2の中継パッドに接続される接続パッドを具備するIC基板と
を有する超音波プローブであって、
前記接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた第1の接続パッドであり、前記中継基板には、前記第1の接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記信号リードの端部としての信号リードパッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記第2の中継パッドと前記第1の接続パッドとの導通がなされることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項4】
前記中継パッドに対向する前記IC基板の端面に第2の接続パッドが設けられ、前記溝部には、前記第2の接続パッドの配列に応じた前記第2の中継パッドが形成されたことを特徴とする請求項3に記載の超音波プローブ。
【請求項5】
前記第1の接続パッドと前記第2の接続パッドとが連結されたことを特徴とする請求項2又は4に記載の超音波プローブ。
【請求項6】
複数の前記IC基板間に樹脂を充填したことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の超音波プローブ。
【請求項7】
マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、
係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、
前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、係る集積回路から引き出された信号線の端部として、前記信号リードに接続される接続パッドを具備するIC基板と
を有する超音波プローブであって、
前記接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた第1の接続パッドであり、前記信号リードの端部としての信号リードパッドに対向する接続面を有する接続部材が前記第1の接続パッドに設けられたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項8】
前記信号リードパッドに対向する前記IC基板の端面に第2の接続パッドが設けられたことを特徴とする請求項7に記載の超音波プローブ。
【請求項9】
前記バッキング材には、前記第1の接続パッド及び/又は第2の接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記信号リードパッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記信号リードパッドと前記第1の接続パッド及び/又は第2の接続パッドとの導通がなされることを特徴とする請求項8に記載の超音波プローブ。
【請求項10】
マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、
係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、
平板形状をなし、前記信号リードに導通する第1の中継パッドが前記バッキング材に対向する面に形成されると共に、前記第1の中継パッドに導通する第2の中継パッドが前記バッキング材に対向する面の反対側の面に形成された中継基板と、
前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、前記第2の中継パッドに接続される接続パッドを具備するIC基板と
を有する超音波プローブであって、
前記接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた第1の接続パッドであり、前記第2の中継パッドに対向する接続面を有する接続部材が前記第1の接続パッドに設けられたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項11】
前記第2の中継パッドに対向する前記IC基板の端面に第2の接続パッドが設けられたことを特徴とする請求項10に記載の超音波プローブ。
【請求項12】
前記中継基板には、前記第1の接続パッド及び/又は第2の接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記第2の中継パッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記第2の中継パッドと前記第1の接続パッド及び/又は第2の接続パッドとの導通がなされることを特徴とする請求項11に記載の超音波プローブ。
【請求項13】
前記第1の接続パッドと前記第2の接続パッドとが連結されたことを特徴とする請求項8,9,11又は12に記載の超音波プローブ。
【請求項14】
前記接続面が露出するように、複数の前記IC基板間に樹脂を充填したことを特徴とする請求項7〜13の何れかに記載の超音波プローブ。
【請求項15】
マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、
係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、
前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、前記信号リードに接続される接続パッドを具備するIC基板と
を有する超音波プローブであって、
前記信号リードの端部としての信号リードパッドに対向する前記IC基板の端面に前記接続パッドが設けられたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項16】
前記集積回路から引き出された信号線の端部としての接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられたことを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
【請求項17】
前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドに、前記信号リードパッドに対向する接続面を有する接続部材が設けられたことを特徴とする請求項16に記載の超音波プローブ。
【請求項18】
前記バッキング材には、前記IC基板の端面に設けられた接続パッド及び/又は前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記信号リードパッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記信号リードパッドと前記IC基板の端面に設けられた接続パッド及び/又は前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドとの導通がなされることを特徴とする請求項17に記載の超音波プローブ。
【請求項19】
マトリックス状に配列された複数の超音波振動素子と、
係る超音波振動素子からの電気信号を伝達するために前記超音波振動素子の各々から突出させて設けられた複数の信号リードを挿入して前記超音波振動素子を制動するバッキング材と、
平板形状をなし、前記信号リードに導通する第1の中継パッドが前記バッキング材に対向する面に形成されると共に、前記第1の中継パッドに導通する第2の中継パッドが前記バッキング材に対向する面の反対側の面に形成された中継基板と、
前記電気信号を処理する集積回路を搭載し、係る集積回路から引き出された信号線の端部として、前記第2の中継パッドに接続される接続パッドを具備するIC基板と
を有する超音波プローブであって、
前記第2の中継パッドに対向する前記IC基板の端面に前記接続パッドが設けられたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項20】
前記集積回路から引き出された信号線の端部としての接続パッドが前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられたことを特徴とする請求項19に記載の超音波プローブ。
【請求項21】
前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドに、前記第2の中継パッドに対向する接続面を有する接続部材が設けられたことを特徴とする請求項20に記載の超音波プローブ。
【請求項22】
前記中継基板には、前記IC基板の端面に設けられた接続パッド及び/又は前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドが当接する当接面を有する溝部が形成され、係る溝部の前記当接面に前記第2の中継パッドが形成され、前記IC基板の端面が前記溝部に嵌入することによって前記第2の中継パッドと前記IC基板の端面に設けられた接続パッド及び/又は前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドとの導通がなされることを特徴とする請求項21に記載の超音波プローブ。
【請求項23】
前記IC基板の端面に設けられた接続パッドと前記IC基板の表面及び/又は裏面に設けられた接続パッドとが連結されたことを特徴とする請求項16,17,18,20,21又は22に記載の超音波プローブ。
【請求項24】
複数の前記IC基板間に樹脂を充填したことを特徴とする請求項15〜23の何れかに記載の超音波プローブ。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate

【図12】
image rotate

【図13】
image rotate

【図14】
image rotate

【図15】
image rotate

【図16】
image rotate

【図17】
image rotate

【図18】
image rotate

【図19】
image rotate

【図20】
image rotate

【図21】
image rotate

【図22】
image rotate

【図23】
image rotate

【図24】
image rotate

【図25】
image rotate

【図26】
image rotate

【図27】
image rotate


【公開番号】特開2006−122105(P2006−122105A)
【公開日】平成18年5月18日(2006.5.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−310896(P2004−310896)
【出願日】平成16年10月26日(2004.10.26)
【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)】