JP6331396B2 - 超音波デバイス、超音波プローブ、電子機器および超音波デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波デバイス、超音波プローブ、電子機器および超音波デバイスの製造方法に関するものである。

超音波を受発信する超音波素子を用いた超音波デバイスが様々な用途に用いられている。超音波素子を備えた超音波デバイスが特許文献１に開示されている。それによると、超音波デバイスは超音波を受発信する超音波素子を備えた超音波素子アレイ基板及び超音波を収束させる音響レンズを備えている。

超音波素子は下側電極が設置された膜体と上側電極が設置された膜体との間に空間を有する構造となっている。そして、下側電極及び上側電極に交流の電圧を印加する。これにより、膜体間に静電力が作用し、膜体が振動して超音波を発信する。超音波は音響レンズを通過することにより所定の場所に収束するように射出される。音響レンズはシリコーン樹脂により形成されており、超音波が被検体に伝達し易い材質となっている。

超音波素子アレイ基板は支持部材に設置され、支持部材にはフレキシブル基板がケーブルとして設置されている。そして、フレキシブル基板と超音波素子の電極とはワイヤーボンディング方式により接続されている。ワイヤーの周囲は樹脂で封止されている。音響レンズと超音波素子アレイ基板とは接着剤により接着され、この接着剤は固化して音響インピーダンスを整合する部位となっている。この接着剤は音響レンズとフレキシブル基板との間にも配置され、音響レンズとフレキシブル基板とを接着する。

音響レンズから被検体に超音波を射出するとき、音響レンズと被検体との間には水やジェルが配置される。これにより、超音波デバイスは、超音波の反射や減衰を少なくして効率よく音響レンズから被検体に超音波を射出することができる。従って、音響レンズには水分を接触させた状態で超音波デバイスが使用される。

国際公開第２００８／０５６６４３号パンフレット

特許文献１に記載の超音波デバイスではワイヤーの周囲に樹脂が塗布された。この樹脂はワイヤーを封止するために設置されている。そして、超音波素子アレイ基板、樹脂、フレキシブル基板の一部を覆って接着剤が塗布された。この接着剤に被せて音響レンズが設置された。封止用の樹脂及び接着剤は塗布されて音響レンズにて蓋をされる。このとき、フレキシブル基板の電極の周囲に気泡が残ることがある。そして、気泡のある場所では接着剤が薄くなるので透湿性が高くなる。そして、水分が侵入するとき接着剤の接着力が弱くなり超音波素子アレイ基板から音響レンズが剥離する危険性がある。さらに、水分が侵入するときフレキシブル基板の電極が電蝕し短絡して超音波素子が駆動しなくなる危険性が高い。そこで、超音波素子が設置された基板とケーブルとの接合部への透湿性を抑制することができる超音波デバイスが望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかる超音波デバイスであって、超音波を受発信する超音波素子と前記超音波素子に電気的に接続するケーブルとが設置された基板と、前記基板と前記ケーブルとのうちいずれか一方と接続する突起部を複数有する音響レンズと、前記基板と前記音響レンズとの間に位置する音響整合部と、を備え、前記突起部は前記基板の外周に沿って延在し、前記突起部が延在する方向の単位長あたりに前記突起部がしめる割合は前記ケーブルが設置されていない場所に比べて前記ケーブルが設置されている場所の方が小さいことを特徴とする。

本適用例によれば、基板には超音波素子及びケーブルが設置されている。ケーブルを通して超音波素子に電気が供給され、超音波素子から超音波が発信される。基板には音響整合部と音響レンズとが重ねて設置されている。超音波素子から発信される超音波は音響整合部及び音響レンズを通過して超音波デバイスから発信される。

音響レンズには基板の外周に沿って突起部が複数設置されている。音響整合部は、樹脂等を基板に塗布した後音響レンズを押圧し固化して形成される。音響レンズにて樹脂を押圧するとき樹脂は変形して広がり板状となる。このとき、突起部により樹脂の厚みが規定される。

突起部は基板の外周に沿って延在している。突起部の幾つかはケーブルと接続する。ケーブルが設置されていない場所では突起部の幾つかは基板と接続する。単位長あたりに突起部がしめる割合はケーブルが設置されていない場所に比べてケーブルが設置されている場所の方が小さくなっている。これにより、ケーブルがある場所ではケーブルがない場所に比べて突起部間の隙間が大きくなっている。樹脂が基板と音響レンズとに挟まれるとき、樹脂は突起部の隙間から流出する。従って、樹脂はケーブルがない場所よりケーブルがある場所に流出しやすくなっている。流出するときに気泡を押し出す為、ケーブルがある場所では樹脂の厚みを確保できる。その結果、樹脂が固化した適正の厚みの音響整合部がケーブルを覆う為、基板とケーブルとの接合部への透湿性を抑制することができる。

［適用例２］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記突起部間の距離は前記ケーブルが設置されていない場所に比べて前記ケーブルが設置されている場所の方が長いことを特徴とする。

本適用例によれば、突起部間の距離はケーブルが設置されていない場所に比べてケーブルが設置されている場所の方が長くなっている。突起部間の距離が長い方が音響整合部の材料である樹脂が流動し易い。従って、ケーブルが設置されている場所では気泡を流出させることができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記基板の外周に沿う方向の前記突起部の長さは前記基板の外周側より内側の位置の方が短いことを特徴とする。

本適用例によれば、突起部は基板の内側の方では断面形状の長さが外周側より短くなっている。この断面形状の長さは基板の外周に沿う方向の突起部の長さである。これにより、突起部間の隙間は内側が長く外周側を短くすることができる。これにより、樹脂が突起部間を通過するときの流体抵抗を小さくすることができる為、勢い良く樹脂を音響レンズの外側に流出させることができる。

［適用例４］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記基板は対向する第１辺と第２辺とを有し、前記ケーブルは前記第１辺及び前記第２辺に位置し、前記第１辺における前記突起部間の開口部と前記第２辺における前記突起部間の前記開口部とは交互に配置されることを特徴とする。

本適用例によれば、ケーブルは第１辺及び第２辺に位置している。そして、第１辺にお
ける突起部間の開口部と第２辺における突起部間の開口部とは交互に配置されている。第
１辺における開口部と第２辺における開口部とが対向する場所に位置するとき、対向する
開口部を通る線が平行になる。そして、音響レンズは突起部のある場所より開口部のある場所において強度が弱いので平行な線に沿って曲がり易くなる。一方、開口部が交互に配置されているときには、第１辺の開口部と第２辺の開口部とを結ぶ線が交差する。従って、音響レンズは曲がり易い場所が交差する線に沿った形態となる為、曲がり易い場所が平行な線に沿うときに比べて曲がり難くすることができる。

［適用例５］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記ケーブルと前記突起部との間には前記音響整合部の一部が位置することを特徴とする。

本適用例によれば、ケーブルと突起部との間には音響整合部の一部が位置する。これにより、ケーブルは突起部との間でも音響整合部に覆われる。従って、透湿性を低く抑制することができる。

［適用例６］
本適用例にかかる超音波プローブであって、上記のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、前記超音波デバイスを駆動する駆動回路と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波プローブは上記に記載の超音波デバイスと、この超音波デバイスを駆動する駆動回路を備えている。本適用例の超音波プローブは、ケーブルと基板との接合部への透湿性が低く抑制された超音波デバイスを備えている。従って、ケーブルが水分により短絡し難く、長期信頼性の高い超音波の受発信を行う超音波プローブを提供することができる。

［適用例７］
本適用例にかかる電子機器であって、上記のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、前記超音波デバイスに接続され、前記超音波デバイスの出力を用いて画像を生成する処理を行う処理部と、前記画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、電子機器は上記に記載の超音波デバイス及び処理部を備えている。処理部は超音波デバイスの出力を用いて画像データの生成を行う。本適用例の電子機器は、ケーブルと基板との接合部への透湿性が低く抑制された超音波デバイスを備えている。従って、ケーブルが水分により短絡し難く、長期信頼性の高い超音波の受発信を行う電子機器を提供することができる。

［適用例８］
本適用例にかかる超音波デバイスの製造方法であって、端部にケーブルが設置された基板の中央に樹脂を配置し、前記基板と突起部を有する音響レンズとで前記樹脂を挟んで押圧し、前記樹脂を固化して音響整合部を形成する工程を有し、前記突起部は前記基板の外周に沿って延在し、前記突起部が延在する方向の単位長あたりに前記突起部がしめる割合は前記ケーブルが設置されていない場所に比べて前記ケーブルが設置されている場所の方が小さいことを特徴とする。

本適用例によれば、端部にケーブルが設置された基板の中央に樹脂が配置される。基板と突起部を有する音響レンズとに挟まれて樹脂が押圧される。突起部は基板の外周に沿って延在する。音響レンズにて樹脂が押圧されるとき樹脂は変形して広がり板状となる。このとき、突起部により樹脂の厚みが規定される。突起部が延在する方向の単位長あたりに突起部がしめる割合はケーブルが設置されていない場所に比べてケーブルが設置されている場所の方が小さくなっている。これにより、ケーブルがある場所ではケーブルがない場所に比べて隙間が大きくなっている。樹脂が基板と音響レンズとに挟まれるとき、樹脂は突起部の隙間から流出する。従って、樹脂はケーブルがない場所よりケーブルがある場所に流出しやすくなっている為、ケーブルがある場所では樹脂が気泡を流出させる。その結果、適正な厚みの樹脂が固化した音響整合部がケーブルを覆って透湿性を低く抑制することができる。

第１の実施形態にかかわる超音波画像装置の構成を示す概略斜視図。 超音波プローブの構造を示す部分模式側断面図。 超音波プローブの構造を示す要部模式断面図。 超音波画像装置の制御ブロック図。 （ａ）は、超音波デバイスの構造を示す模式平面図、（ｂ）は、音響レンズの形状を示す模式平面図、（ｃ）〜（ｅ）は、音響レンズの形状を示す模式側断面。 超音波デバイスの構造を示す模式平面図。 超音波デバイスの製造方法を説明するための模式図。 超音波デバイスの製造方法を説明するための模式図。 第２の実施形態にかかわる超音波デバイス構造を示す模式平面図。 第３の実施形態にかかわる超音波デバイス構造を示す模式平面図。 第４の実施形態にかかわる超音波画像装置の構成を示す概略斜視図。

本実施形態では、超音波デバイスとこの超音波デバイスが設置された超音波画像装置の特徴的な例について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。

（第１の実施形態）
本実施形態では電子機器の一例として、例えば人体の内部を検査する超音波画像装置について図１〜図８に従って説明する。図１は、超音波画像装置の構成を示す概略斜視図である。図２は、超音波プローブの構造を示す部分模式側断面図であり、図３は、超音波プローブの構造を示す要部模式断面図である。

図１に示すように、電子機器としての超音波画像装置１は装置本体２と超音波プローブ３とを備えている。装置本体２と超音波プローブ３とはケーブル４で接続され、装置本体２と超音波プローブ３とはケーブル４を通じて電気信号のやり取りをすることができる。そして、装置本体２にはディスプレイパネル等の表示部５が組み込まれている。表示部５はタッチパネル型のディスプレイであり、操作者が装置本体２に情報を入力するユーザーインターフェイス部を兼ねている。以下、ユーザーインターフェイス部をＵＩ部と称す。

装置本体２では、超音波プローブ３で検出された超音波に基づき画像が生成され、画像化された検出結果が表示部５の画面に表示される。超音波プローブ３は略直方体状の筐体６を備え、筐体６の長手方向の一端にはケーブル４が接続されている。そして、ケーブル４の反対側の筐体６には超音波の受発信を行うヘッド部７が収納されている。尚、本実施形態の超音波画像装置１は、装置本体２と超音波プローブ３とをケーブル４で接続する形態であるが、ケーブル４を用いず、無線により装置本体２と超音波プローブ３との間で信号のやり取りを行う形態であっても良い。

図２に示すように、超音波プローブ３は、支持部材８に固定された超音波デバイス９が筐体６内に収納されている。超音波デバイス９は筐体６のヘッド部７から露出し、超音波デバイス９から対象物に対して超音波を出力する。さらに、対象物からの超音波の反射波を超音波デバイス９が受信する。反射波をエコー波とも称す。筐体６は筒状の形態をしており操作者が握り易い形状となっている。筐体６の一端には超音波デバイス９が設置され、他端にはケーブル４が設置されている。超音波デバイス９からケーブル４に向かう方向をＺ方向とする。Ｚ方向と直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。超音波デバイス９は略板状の形状をしており、Ｘ方向及びＹ方向に延在する。超音波デバイス９はＹ方向に比べてＸ方向に長い形状となっている。

図３に示すように、超音波デバイス９と筐体６のヘッド部７との間には隙間があり、その隙間にはシリコーン系のシール材が充填されたシール部１０が設けられている。このシール部１０は、超音波デバイス９の内部に水分等が侵入するのを防止する。支持部材８は超音波デバイス９のＺ方向側に位置し、支持部材８とヘッド部７との間にはシール構造物が設置されている。このシール構造物は接着部材１１及び接着部材１２を備えている。接着部材１１は超音波デバイス９の支持部材８の外周部に貼り付けられ、弾性を有する両面テープ等の部材である。接着部材１２は筐体６に貼り付けられ、弾性を有する両面テープ等の部材である。

また、このシール構造物の一部には超音波デバイス９と処理回路とを接続するケーブルとしてのＦＰＣ１３（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）が介在する。ＦＰＣ１３は接着部材１１と接着部材１２とに挟まれて固定されている。ＦＰＣ１３はフレキシブル印刷配線基板とも称される。接着部材１１及び接着部材１２としては、例えば、ポリエチレンまたはウレタン等の単泡体にアクリル系の接着剤が塗布された両面テープを用いることができる。このように、超音波プローブ３には２重のシール構造が採用され、シール部１０、接着部材１１及び接着部材１２は筐体６内に水分等が侵入するのを防止する。

超音波デバイス９は、基板としての超音波素子アレイ基板１４、音響整合部１５、音響レンズ１６及びＦＰＣ１３を備えている。超音波素子アレイ基板１４は、素子基板１７とバックプレート１８とを有している。素子基板１７は複数の超音波素子１７ａがアレイ状に配置された基板であり、Ｚ方向から見た平面視でＸ方向に長い長方形の形状をしている。超音波素子１７ａは超音波の発信と受信とができれば良く、超音波素子１７ａの形態は特に限定されない。超音波素子１７ａは薄膜のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やブロック状のＰＺＴでも良く、静電力を用いて薄膜を振動させる形態の素子でも良い。本実施形態では例えば超音波素子１７ａに薄膜のＰＺＴが用いられている。

この素子基板１７はシリコン基板を用いて形成され、厚みがおよそ１５０μｍ〜２００μｍである。そして、−Ｚ方向を向く素子基板１７の素子形成面とは反対の面に、素子基板１７と同じ平板状のバックプレート１８が接着されている。バックプレート１８は素子基板１７の余分な振動を抑える役目を果たし、厚みが５００μｍ〜６００μｍのシリコン基板が用いられている。このバックプレート１８はシリコン基板の他に金属板を用いてもよい。尚、素子基板１７からＺ方向に進行する超音波の影響が小さいときにはバックプレート１８を用いずに超音波デバイス９を構成してもよい。

素子基板１７の超音波素子が形成されている面には、平面視でＸ方向に延びる長辺に沿って複数の超音波素子に接続された複数の端子が設置されている。この端子とＦＰＣ１３の端子とが接続され電気的接続が果たされている。超音波素子の端子とＦＰＣ１３の端子との接続方法は特に限定されないが、本実施形態では例えば、異方性導電膜を介して接続されている。

素子基板１７の超音波素子が形成されている面の上には、−Ｚ方向から見た平面形状が超音波素子アレイ基板１４と同じ形状である音響レンズ１６が配置されている。音響レンズ１６の−Ｚ方向側の面には所定の曲率で厚み方向に凸となるレンズ部２１が設けられている。そして、＋Ｚ方向側の面には音響レンズ１６の外縁部に形成された厚み方向に突出する突起部２２が設けられている。音響レンズ１６はシリコーン樹脂等の樹脂で形成されている。このシリコーン樹脂にシリカ等を添加して比重を変えることでシリコーン樹脂の音響インピーダンスを調整することができる。

超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６の間には音響整合部１５が形成されている。音響整合部１５はシリコーン系の接着剤が用いられ、接着剤が硬化することで超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とを固着（接着）させ、硬化した接着剤（樹脂）が音響整合部１５として機能する。

音響レンズ１６は、素子基板１７の超音波素子から発信される超音波を効率よく対象物に導き、また、対象物から反射して戻ってくるエコー波を効率よく超音波素子に導く役割を果たす。音響整合部１５は超音波素子と音響レンズ１６の間の音響インピーダンスの不整合を緩和する役割を果たす。超音波デバイス９はバックプレート１８において支持部材８と接着剤２３によって固定されている。

図４は、超音波画像装置の制御ブロック図である。図４に示すように、超音波画像装置は、装置本体２と超音波プローブ３とを備える。超音波プローブ３は超音波デバイス９と駆動回路としての処理回路２４とを備えている。処理回路２４は選択回路２５、送信回路２６、受信回路２７、制御部２８を有する。処理回路２４は、超音波デバイス９の送信処理及び受信処理を行う。

送信回路２６は、送信期間において選択回路２５を介して超音波デバイス９に対して送信信号ＶＴを出力する。具体的には送信回路２６は制御部２８の制御に基づいて送信信号ＶＴを生成し、選択回路２５に出力する。そして選択回路２５は制御部２８の制御に基づいて送信回路２６からの送信信号ＶＴを出力する。送信信号ＶＴの周波数及び振幅電圧は制御部２８により設定される。

受信回路２７は超音波デバイス９から受信信号ＶＲを受信する受信処理を行う。具体的には、受信回路２７は、受信期間において選択回路２５を介して超音波デバイス９からの受信信号ＶＲを受け取る。そして、受信回路２７は受信信号の増幅、ゲイン設定、周波数設定、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）等の受信処理を行う。受信回路２７は受信処理を行った結果を検出データ（検出情報）として装置本体２に出力する。受信回路２７は、例えば低雑音増幅器、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等で構成することができる。

制御部２８は、送信回路２６及び受信回路２７を制御する。具体的には、制御部２８は、送信回路２６に対して送信信号ＶＴの生成及び出力処理の制御を行い、受信回路２７に対して受信信号ＶＲの周波数設定やゲイン等の制御を行う。選択回路２５は、制御部２８の制御に基づいて、選択された送信信号ＶＴを超音波デバイス９に出力する。

装置本体２は、表示部５、主制御部２９、処理部３０、ＵＩ部３１（ユーザーインターフェイス部）、を備えている。主制御部２９は、超音波プローブ３に対して超音波の送受信制御を行い、処理部３０に対して検出データの画像処理等の制御を行う。処理部３０は、受信回路２７からの検出データを受けて、ノイズを除去する画像処理や表示用画像データの生成等を行う。ＵＩ部３１は、ユーザーの行う操作（例えばタッチパネル操作等）に基づいて主制御部２９に必要な命令（コマンド）を出力する。表示部５は、例えば液晶ディスプレイ等であって、処理部３０からの表示用画像データを表示する。尚、主制御部２９が行う制御の一部を処理回路２４の制御部２８が行ってもよいし、制御部２８が行う制御の一部を主制御部２９が行ってもよい。

図５（ａ）は超音波デバイスの構造を示す模式平面図であり、図３における超音波プローブ３の矢印Ｈ方向から見た図である。図５（ａ）に示すように、超音波デバイス９はＨ方向からみたときＸ方向に長い長方形となっている。超音波デバイス９のＹ方向及び−Ｙ方向にはＦＰＣ１３が接続されている。ＦＰＣ１３は図中Ｘ方向に幅が広い帯状の形状をしている。超音波デバイス９の周囲には音響整合部１５が離散的にはみ出している。

図５（ｂ）は音響レンズの形状を示す模式平面図であり、−Ｚ方向から見た図である。図５（ｃ）〜図５（ｅ）は音響レンズの形状を示す模式側断面である。図５（ｃ）は図５（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う模式側断面図であり、図５（ｄ）は図５（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う模式側断面図である。図５（ｅ）は図５（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う模式側断面図である。

図５（ｂ）に示すように、音響レンズ１６は外周に沿って突起部２２が設置されている。突起部２２はＦＰＣ１３と対向する場所にもＦＰＣ１３とは対向しない場所にも設置されている。隣合う突起部２２の間の開口部のうちＦＰＣ１３と対向する場所の開口部を第１開口部３２とする。隣合う突起部２２の間の開口部のうちＦＰＣ１３とは対向しない場所の開口部を第２開口部３３とする。

第１開口部３２は第２開口部３３より長くなっている。そして、音響レンズ１６の外周において単位長あたりに第１開口部３２がしめる割合は第２開口部３３がしめる割合より大きくなっている。言い換えると、単位長あたりに突起部２２がしめる割合はＦＰＣ１３が設置されていない場所に比べてＦＰＣ１３が設置されている場所の方が低くなっている。

＋Ｙ方向及び−Ｙ方向では音響レンズ１６の突起部２２はＦＰＣ１３を超音波素子アレイ基板１４で挟んでいる。この場所を第１の場所とする。＋Ｘ方向及び−Ｘ方向では音響レンズ１６の突起部２２はＦＰＣ１３を挟まずに超音波素子アレイ基板１４に直接接している。この場所を第２の場所とする。そして、超音波素子アレイ基板１４の外周に沿う方向における突起部２２の単位長あたりの射影長は第１の場所に比べて第２の場所の方が長くなっている。

図５（ｃ）に示すように、ＦＰＣ１３と対向する場所における突起部２２のＺ方向の長さを第１突起長２２ａとする。図５（ｄ）に示すように、第１開口部３２には突起部２２は設置されていない。図５（ｅ）に示すように、ＦＰＣ１３と対向しない場所における突起部２２のＺ方向の長さを第２突起長２２ｂとする。第１突起長２２ａ及び第２突起長２２ｂの長さは特に限定されないが、本実施形態では例えば、第１突起長２２ａは３０μｍ〜５０μｍであり、第２突起長２２ｂは１００μｍ〜１１０μｍとなっている。ＦＰＣ１３のＺ方向の厚みは５０μｍ〜７０μｍであり、ＦＰＣ１３のＺ方向の厚みと第１突起長２２ａとを加算した長さは第２突起長２２ｂより短く設定されている。

図６は、超音波デバイスの構造を示す模式平面図である。図６に示すように、第１開口部３２及び第２開口部３３では音響レンズ１６の周囲に音響整合部１５が突出している。第１開口部３２は第２開口部３３より長いので第１開口部３２から突出する音響整合部１５は第２開口部３３から突出する音響整合部１５より大きくなっている。

次に、超音波デバイス９の製造方法を説明する。図７及び図８は、超音波デバイスの製造方法を説明するための模式図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、まず、超音波素子が設置された素子基板１７を用意する。超音波素子の形成方法は公知であり詳しい説明は省略する。超音波素子はスパッタや蒸着等による成膜とフォトリソグラフィ法とを繰り返して形成される。次に、素子基板１７またはバックプレート１８に接着剤を塗布して素子基板１７とバックプレート１８とを重ね合わせる。次に、加熱乾燥することにより接着剤を固化して超音波素子アレイ基板１４が完成する。

次に、超音波素子アレイ基板１４にＦＰＣ１３を接続する。ＦＰＣ１３は配線の端には端子が配列されている。そして、素子基板１７にはＦＰＣ１３の端子のピッチと同じ間隔に端子が形成されている。素子基板１７とＦＰＣ１３との間に異方性導電膜を配置する。続いて、ＦＰＣ１３の端子と素子基板１７の端子とを対向させて加熱することにより、ＦＰＣ１３が素子基板１７に実装される。他にもＦＰＣ１３の端子と素子基板１７の端子とを半田にて実装しても良く、樹脂コアバンプを介して実装しても良い。

素子基板１７の−Ｚ方向側の面の中央に樹脂としての接着剤３４を塗布する。接着剤３４はシリンジ３５を用いて塗布することができる。シリンジ３５の内部に接着剤３４を装填し、圧縮空気にて接着剤３４を押圧して針部３５ａから流出させる。針部３５ａを移動させるパターンは特に限定されないが、渦巻きのパターンにて塗布することができる。流出直後の接着剤３４は粘性があり表面張力が作用して１つの略楕円形状の形状となる。接着剤３４の塗布方法は他にもスクリーン印刷等により印刷しても良い。

接着剤３４は固化後に音響整合部１５になる材料である。接着剤３４は特に限定されないが１成分室温硬化型のシリコーンゴム系の接着剤を好適に用いることができる。硬化後のシリコーンゴムは耐熱性、耐寒性、電気絶縁性に優れており、音響インピーダンスとしても問題なく適用することができる。さらに、空気中の水分を制御することにより硬化させることができる。他にも光硬化型の接着剤を用いることができる。短時間で硬化させることができるので生産性良く音響レンズ１６を素子基板１７に接着させることができる。

図７（ｃ）に示すように、超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とで接着剤３４を挟んで押圧する。図７（ｄ）に示すように、接着剤３４は押圧されて超音波素子アレイ基板１４及び音響レンズ１６の外周に向かって広がるように流動する。接着剤３４が突起部２２に到達した後では、接着剤３４は主に第１開口部３２及び第２開口部３３を通って流動する。その結果、図８（ａ）に示すように、接着剤３４は第１開口部３２及び第２開口部３３から超音波素子アレイ基板１４及び音響レンズ１６の外周に突出する。

突起部２２は超音波素子アレイ基板１４の外周に沿って延在している。単位長あたりに突起部２２がしめる割合はＦＰＣ１３が設置されていない場所に比べてＦＰＣ１３が設置されている場所の方が低くなっている。そして、ＦＰＣ１３がある場所の第１開口部３２はＦＰＣ１３がない場所の第２開口部３３に比べて長くなっている。これにより、ＦＰＣ１３のある場所に接着剤３４が勢いよく流出しやすくなっている。第１開口部３２では接着剤３４が流動するとき勢いがある為ＦＰＣ１３の周辺の空気を押し出すことができる。従って、ＦＰＣ１３と超音波素子アレイ基板１４との接合部に気泡を残さずに押し出すことができる。

気泡が残るときには気泡が形成された場所の接着剤３４の厚みが薄くなる。このため、透湿性が高くなり、端子間の電蝕による電流リークが発生する可能性がある。また、透湿性が高くなるとき水分により接着剤３４が剥がれ易くなる。これにより、超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との接着強度が弱くなる。音響レンズ１６は第１開口部３２の幅が第２開口部３３より長いので、第１開口部３２に接着剤３４を確実に充填させることができる。

さらに、第１開口部３２では接着剤３４が流動するとき勢いがある為接着剤３４が充分充填される。従って、充填不足により接着剤３４が薄くなり透湿性が高くなることを抑制することができる。

図８（ｂ）は図５（ｂ）で示したＣ−Ｃ線に沿う模式側断面である。図８（ｂ）に示すように超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とで挟まれた場所には接着剤３４が充填される。これにより、ＦＰＣ１３が素子基板１７と接合する場所は接着剤３４に覆われる。図８（ｃ）は図５（ｂ）で示したＢ−Ｂ線に沿う模式側断面である。図８（ｃ）に示すように第１開口部３２では接着剤３４がＦＰＣ１３上に流動する。従って、ＦＰＣ１３は接着剤３４によって確実に覆われる。図８（ｄ）は図５（ｂ）で示したＡ−Ａ線に沿う模式側断面である。図８（ｄ）に示すように突起部２２とＦＰＣ１３との間には隙間ができている。そして、接着剤３４が突起部２２とＦＰＣ１３との隙間から流出してＦＰＣ１３上に流動する。従って、ＦＰＣ１３は接着剤３４によって確実に覆われる。

接着剤３４を加熱乾燥して音響整合部１５にする。接着剤３４は光に反応して固化する材料にしても良く、水分に反応して固化する材料にしても良い。製造し易い形態の材料を選択することができる。以上の工程により超音波デバイス９が完成する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、突起部２２は超音波素子アレイ基板１４の外周に沿って延在している。単位長あたりに突起部２２がしめる割合はＦＰＣ１３が設置されていない場所に比べてＦＰＣ１３が設置されている場所の方が小さくなっている。これにより、ＦＰＣ１３がある場所の第１開口部３２はＦＰＣ１３がない場所の第２開口部３３に比べて長くなっている。

このため、接着剤３４はＦＰＣ１３がない場所よりＦＰＣ１３がある場所の方が勢いよく流出しやすくなっている。そして、気泡の発生が抑制された接着剤３４が固化される。その結果、気泡の発生を抑制された音響整合部１５がＦＰＣ１３を覆う為、素子基板１７とＦＰＣ１３との接合部への透湿性を低く抑制することができる。

（２）本実施形態によれば、ＦＰＣ１３と突起部２２との間には音響整合部１５の一部が位置する。これにより、ＦＰＣ１３は突起部２２との間でも音響整合部１５に覆われる。従って、透湿性を低く抑え易くすることができる。

（３）本実施形態によれば、超音波プローブ３は、ＦＰＣ１３と素子基板１７との接合部への透湿性が低く抑制された超音波デバイス９を備えている。従って、超音波プローブ３は長期信頼性の高い超音波の受発信を行うことができる。

（４）本実施形態によれば、超音波画像装置１は超音波デバイス９及び処理部３０を備えている。処理部３０は超音波デバイス９の出力を用いて画像データの生成を行う。超音波画像装置１は、ＦＰＣ１３と素子基板１７との接合部への透湿性が低く抑制された超音波デバイス９を備えている。従って、長期信頼性の高い超音波の受発信を行う超音波画像装置１を提供できる。

（第２の実施形態）
次に、超音波デバイスの一実施形態について図９の超音波デバイス構造を示す模式平面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図６に示した突起部２２及び第１開口部３２の形状が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、図９に示すように、超音波デバイス３８は音響レンズ３９を備えている。音響レンズ３９は＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側に突起部２２が設置され、＋Ｙ方向側と−Ｙ方向側には突起部４０及び突起部４１が設置されている。突起部４０はＦＰＣ１３と対向する場所に設置され、突起部４１はＦＰＣ１３と対向しない場所に設置されている。突起部４０及び突起部４１は三角形となっており、頂角の１つが音響レンズ３９の内側に配置されている。換言すれば、超音波素子アレイ基板１４の厚み方向から見た平面視において、超音波素子アレイ基板１４の外周方向に沿う突起部４０の断面の長さは超音波素子アレイ基板１４の外周側より内側の位置の方が短くなっている。そして、突起部４０間の開口部としての第１開口部４２の長さは内側の位置の方が外周側より長くなっている。これにより、第１開口部４２を接着剤３４が通過するときの流体抵抗を小さくすることができる為、勢い良く接着剤３４を音響レンズ３９の外側に向かって流出させることができる。

（第３の実施形態）
次に、超音波デバイスの一実施形態について図１０の超音波デバイス構造を示す模式平面図を用いて説明する。本実施形態が第２の実施形態と異なるところは、図９に示した突起部４０及び第１開口部４２の配置が異なる点にある。尚、第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、図１０に示すように、超音波デバイス４３は音響レンズ４４を備えている。音響レンズ４４は＋Ｙ方向側と−Ｙ方向側には突起部４０が設置されている。Ｚ方向から見て超音波素子アレイ基板１４の＋Ｙ方向側の辺を第１辺１４ａとし、−Ｙ方向側の辺を第２辺１４ｂとする。ＦＰＣ１３は第１辺１４ａ及び第２辺１４ｂに位置する。そして、第１辺１４ａにおける第１開口部４２と第２辺１４ｂにおける第１開口部４２とはＸ方向において交互に配置されている。

第１辺１４ａにおける第１開口部４２と第２辺１４ｂにおける第１開口部４２とが対向する場所に位置するとき、対向する第１開口部４２を通る線が平行になる。そして、音響レンズ４４は突起部４０のある場所より第１開口部４２のある場所は強度が弱いので平行な線に沿って曲がり易くなる。一方、第１開口部４２が交互に配置されているときには、第１辺１４ａの第１開口部４２と第２辺１４ｂの第１開口部４２とを結ぶ線４５が交差する。従って、音響レンズ４４は曲がり易い場所が交差する線４５に沿った形態となる為、曲がり易い場所が平行な線に沿うときに比べて音響レンズ４４を曲がり難くすることができる。

（第４の実施形態）
次に、超音波画像装置の一実施形態について図１１の超音波画像装置の構成を示す概略斜視図を用いて説明する。本実施形態の超音波画像装置は第１の実施形態の超音波デバイス９が設置されている。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図１１に示すように、電子機器としての超音波画像装置５０は据置型の超音波画像装置である。超音波画像装置５０は、装置本体５１（電子機器本体）、表示用画像データを表示する表示部５２、画像を形成する処理部５３、超音波プローブ５４、ケーブル５５を有している。超音波プローブ５４には超音波デバイス９が設置され、処理部５３は超音波デバイス９の出力を用いて画像を生成する。表示部５２は処理部５３が生成した画像を表示する。

超音波画像装置５０は、生体の脂肪厚み、筋肉厚み、血流、骨密度等の測定に利用することができる。超音波画像装置５０が備える超音波デバイス９はＦＰＣ１３と超音波素子アレイ基板１４との接合部での透湿性が低く抑制され、長期信頼性の高い超音波の受発信を行うことができる。従って、超音波画像装置５０は長期に渡って信頼性良く超音波を受発信する超音波デバイス９を備えた装置であるといえる。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施の際の具体的な構造及び手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更することができる。そして、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有するものにより可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、素子基板１７にＦＰＣ１３が直接接続されていた。素子基板１７とＦＰＣ１３とはワイヤーボンディング方式にて接続されていてもよい。素子基板１７における超音波素子１７ａの密度が高く素子基板１７の大きさが小さいときにはワイヤーを用いることにより容易に素子基板１７の端子とＦＰＣ１３の端子とを接続することができる。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、超音波デバイス９の短辺側には第２開口部３３が設置された。接着剤３４の粘度が低く接着剤３４が流動し易いときには第２開口部３３を省略してもよい。第２開口部３３を省略することにより音響レンズ１６の形状が簡素になり製造し易くすることができる。

（変形例３）
前記第１の実施形態では、＋Ｙ方向と−Ｙ方向との２辺にＦＰＣ１３が設置された。ＦＰＣ１３が設置される辺は１辺でも良く、３辺でも良い。このときにもＦＰＣ１３が設置された場所の第１開口部３２の長さを第２開口部３３より長くすることにより接着剤３４を流動性良く流動させることができる。その結果、気泡の残留を抑制しＦＰＣ１３の電極の透湿性を低く抑えることができる。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、超音波デバイス９は四角形であったが、三角形、多角形の他、円弧を含む形状でも良い。超音波素子の配置に適した形状にしても良い。

（変形例５）
前記第２の実施形態では、Ｚ方向からみた突起部４０の形状を三角形にした。Ｚ方向からみた突起部４０の形状は半円形でも良く、台形でも良い。この形状のときにも、第１開口部４２は内側が外側より広くできるので、接着剤３４が流動するときの流体抵抗を小さくすることができる。

１，５０…電子機器としての超音波画像装置、３…超音波プローブ、５…表示部、９…超音波デバイス、１３…ケーブルとしてのＦＰＣ、１４…基板としての超音波素子アレイ基板、１４ａ…第１辺、１４ｂ…第２辺、１５…音響整合部、１６…音響レンズ、１７ａ…超音波素子、２２，４０…突起部、２４…駆動回路としての処理回路、３０…処理部、３４…樹脂としての接着剤、４２…開口部としての第１開口部。

Claims (8)

1. 超音波を受発信する超音波素子と前記超音波素子に電気的に接続するケーブルとが設置された基板と、
   前記基板と前記ケーブルとのうちいずれか一方と接続する突起部を複数有する音響レンズと、
   前記基板と前記音響レンズとを接着して固化され、音響インピーダンスを整合する音響整合部と、を備え、
   前記突起部は前記基板の外周に沿って延在し、前記突起部が延在する方向の単位長あたりに前記突起部がしめる割合は前記ケーブルが設置されていない場所に比べて前記ケーブルが設置されている場所の方が小さいことを特徴とする超音波デバイス。
2. 請求項１に記載の超音波デバイスであって、
   前記突起部間の距離は前記ケーブルが設置されていない場所に比べて前記ケーブルが設置されている場所の方が長いことを特徴とする超音波デバイス。
3. 請求項１または２に記載の超音波デバイスであって、
   前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記基板の外周に沿う方向の前記突起部の長さは前記基板の外周側より内側の位置の方が短いことを特徴とする超音波デバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波デバイスであって、
   前記基板は対向する第１辺と第２辺とを有し、前記ケーブルは前記第１辺及び前記第２辺に位置し、前記第１辺における前記突起部間の開口部と前記第２辺における前記突起部間の前記開口部とは交互に配置されることを特徴とする超音波デバイス。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波デバイスであって、
   前記ケーブルと前記突起部との間には前記音響整合部の一部が位置することを特徴とする超音波デバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスを駆動する駆動回路と、を備えることを特徴とする超音波プローブ。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスに接続され、前記超音波デバイスの出力を用いて画像を生成する処理を行う処理部と、
   前記画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする電子機器。
8. 端部にケーブルが設置された基板の中央に樹脂を配置し、
   前記基板と突起部を有する音響レンズとで前記樹脂を挟んで押圧し、
   前記樹脂を固化して音響整合部を形成する工程を有し、
   前記突起部は前記基板の外周に沿って延在し、前記突起部が延在する方向の単位長あたりに前記突起部がしめる割合は前記ケーブルが設置されていない場所に比べて前記ケーブルが設置されている場所の方が小さいことを特徴とする超音波デバイスの製造方法。

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