JP6594807B2

JP6594807B2 - 超音波探触子

Info

Publication number: JP6594807B2
Application number: JP2016051850A
Authority: JP
Inventors: 智宏白石; 徹渡辺; 義弘田原; 秀嗣桂; 和裕小林; 和也元木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: JP2017164258A

Description

本発明は、超音波探触子に関し、特に、二次元アレイ振動子を備えた超音波探触子の構造に関する。

超音波探触子は、生体を超音波診断するための送受波器であり、一般に、アレイ振動子を含む積層体（振動子アセンブリ、振動子ユニット）を有している。アレイ振動子は複数の振動素子からなる。個々の振動素子は、例えば、圧電材料あるいはそれを含む複合材料により構成される。アレイ振動子の上面側（生体側）には１又は複数の整合層が設けられる。アレイ振動子の下面側（非生体側）にはアレイ振動子から背面側に放射された不要超音波を減衰させ又は吸収するバッキング部材が設けられる。アレイ振動子とバッキング部材との間に、共振層、反射層等が設けられることもある。

アレイ振動子として、一次元アレイ振動子の他、二次元アレイ振動子が知られている。二次元アレイ振動子は、通常、生体内の三次元空間に対して超音波を送受波する場合に用いられる。二次元アレイ振動子の背面側に設けられるバッキング部材は、一般に、二次元アレイ振動子を構成する複数の振動素子に対して複数のシグナルラインを接続するための二次元リードアレイを含む。二次元リードアレイは、二次元的に配列された複数のリードで構成される。

例えば、特許文献１には、二次元リードアレイを備えたバッキング部材の構造に係る発明が開示されている。なお、特許文献２には、バッキング部材の一部が凸形状に形成された振動子を有する超音波トランスデューサが記載されており、特許文献３には、集積回路にフリップチップバンプを介して結合された音響素子のアレイを有する超音波トランスデューサが記載されている。

特開２０１５−２２８９３２号公報特許第５８２０５１１号公報特表２００８−５０９７７４号公報

特許文献１に開示される超音波探触子は、二次元アレイ振動子の背面側に設けられるバッキング部材のバッキング作用を向上させ、また、そのバッキング部材に含まれている二次元リードアレイの電気的特性を向上させることができる画期的なものである。

本願の発明者らは、特許文献１に開示される画期的な超音波探触子のさらなる改良技術について研究開発を重ねてきた。

本発明の目的は、二次元アレイ振動子を備えた超音波探触子の構造に関する改良技術を提供することにある。

上記目的にかなう好適な超音波探触子は、二次元的に配列された複数の振動素子からなる二次元アレイ振動子と、前記二次元アレイ振動子の背面側に設けられ、前記複数の振動素子に電気的に接続される複数のリードを備えるバッキング部材と、前記バッキング部材の背面に設けられ、前記複数のリードに電気的に接続される複数のリード電極と、前記バッキング部材側の表面に複数の信号電極が設けられた信号処理層と、前記バッキング部材の背面に設けられた前記複数のリード電極と前記信号処理層の表面に設けられた前記複数の信号電極とを電気的に接続する複数のバンプと、を有することを特徴とする。

上記構成の超音波探触子は、バッキング部材の背面に設けられた複数のリード電極と信号処理層の表面に設けられた複数の信号電極を備えており、複数のリード電極と複数の信号電極が電気的に接続される。例えば、互いに対応関係にある各リード電極と各信号電極が電気的に接続される。複数のリード電極が設けられるバッキング部材の背面と、複数の信号電極が設けられる信号処理層の表面は、互いに平行であることが望ましい。例えば、バッキング部材の背面と信号処理層の表面が完全に平行であれば、複数のリード電極と複数の信号電極とを直接的に接続することが比較的容易になる。しかし、例えば材質や製造方法の相違などの影響により、バッキング部材の背面と信号処理層の表面を完全に平行にすることは難しい。一方の面に対して他方の面が反ってしまうと、例えばバッキング部材の背面が平坦であるにも関わらず信号処理層の表面に反りがあると、これら２つの面（バッキング部材の背面と信号処理層の表面）に設けられた各リード電極と各信号電極までの距離が面内において均一ではなくなるため、複数のリード電極と複数の信号電極を直接的に接続することが難しくなる。上記構成の超音波探触子によれば、複数のバンプを介して複数のリード電極と複数の信号電極が電気的に接続されるため、例えば、各リード電極と各信号電極までの距離が面内において不均一な場合でも、例えば複数のバンプの少なくとも一部が互いに高さを異ならせることにより、その不均一さが複数のバンプにより解消または低減され、複数のリード電極と複数の信号電極との間の電気的な接続の確実性を高めることができる。したがって、各バンプは、各リード電極と各信号電極までの距離に応じて高さを変化させることが望ましい。例えば、各バンプは、バッキング部材と信号処理層とを接合する際に、接合により高さを変化させるのに適した材質と形状を備えることが望ましい。例えば、各バンプの材質としては金（Ａｕ）などの金属が好適であり、各バンプの形状としては凸形状などが好適である。例えば、複数の信号電極上に複数のバンプが設けられ、各バンプがバッキング部材側に先細りの凸形状であれば、いくつかのバンプが、対応するリード電極に押しつぶされ、または、対応するリード電極に突き刺さるなどにより、各信号電極から各リード電極までの距離である高さを変化させつつ、各信号電極と各リード電極を電気的に接続することが可能になる。

望ましい具体例において、前記各バンプは前記各リード電極と前記各信号電極との間に配置されて当該各リード電極と当該各信号電極とを電気的に接続することを特徴とする。

望ましい具体例において、前記各バンプは、前記各リード電極側が先細りの凸形状であることを特徴とする。

望ましい具体例において、前記各バンプは、前記各信号電極上に載置され当該各信号電極に電気的に接続されることを特徴とする。

望ましい具体例において、前記複数のバンプのうちの少なくとも一つが前記各リード電極に突き刺さって当該各リード電極に電気的に接続されることを特徴とする。

望ましい具体例において、前記複数のバンプのうちの少なくとも一つが前記各リード電極に接触しつつ押し潰されて当該各リード電極に電気的に接続されることを特徴とする。

望ましい具体例において、前記超音波探触子は、前記各バンプの前記各リード電極側に設けられ、前記各バンプと前記各リード電極とを電気的に接続する導電性ペーストをさらに有することを特徴とする。

望ましい具体例において、前記超音波探触子は、前記バッキング部材の背面と前記信号処理層の表面との間に充填され、前記バッキング部材と前記信号処理層とを構造的に接続する硬化収縮剤をさらに有することを特徴とする。

望ましい具体例において、前記硬化収縮材は、音響減衰用充填材と音響散乱用充填材の少なくとも一方が添加された樹脂であることを特徴とする。

また、上記目的にかなう好適な超音波探触子の製造方法は、二次元アレイ振動子を構成する複数の振動素子に電気的に接続される複数のリードを内蔵し、前記複数のリードに電気的に接続される複数のリード電極を背面に備えたバッキング部材を製作する工程と、複数の信号電極を表面に備えた信号処理層を製作する工程と、前記複数の信号電極の表面に複数のバンプを形成する工程と、前記バッキング部材の背面側と前記信号処理層の表面側とを接合する工程と、を有し、前記接合する工程において、前記バッキング部材の背面に設けられた前記複数のリード電極と前記信号処理層の表面に設けられた前記複数の信号電極とが前記複数のバンプを介して電気的に接続されることを特徴とする。

本発明により、二次元アレイ振動子を備えた超音波探触子の構造に関する改良技術が提供される。例えば、複数のバンプを介して複数のリード電極と複数の信号電極が電気的に接続される構成を採用した本発明の好適な態様によれば、各リード電極と各信号電極までの距離が面内において不均一な場合でも、その不均一さが複数のバンプにより解消または低減され、複数のリード電極と複数の信号電極との間の電気的な接続の確実性を高めることができる。

本発明の具体例である超音波探触子の振動子アセンブリを示す図である。バッキング部材と中継基板の接続部分の構造を説明するための図である。各バンプの接続状態の具体例を示す図である。中継基板の反りを示す図である。本発明に係る製造方法の具体例を示すフローチャートである。

本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。但し、以下に図面に基づいて説明する超音波探触子（本超音波探触子）は、本発明を実施するための形態として好適な具体例の一つであり、本発明はその具体例のみに限定されない。

本超音波探触子は体表当接型であり、例えば心臓などの診断に利用することができる。もちろん、以下に説明する本超音波探触子の構造が体腔内挿入型の探触子に適用されてもよい。本超音波探触子は振動子アセンブリ（振動子ユニット）を備えており、例えばケーブルを介した有線接続により又はケーブルを省略した無線接続により、超音波診断装置本体との間で信号を遣り取りする。

図１は、本超音波探触子が備える振動子アセンブリ１０の具体例を示す図である。図１は、ＸＹＺ直交座標系における振動子アセンブリ１０のＺＸ断面を示すものである。Ｚ軸及びＸ軸に直交する軸としてＹ軸がある。振動子アセンブリ１０は、二次元アレイ振動子１２を有している。二次元アレイ振動子１２は、例えばＸＹＺ直交座標系において、Ｘ方向及びＹ方向に整列した複数の振動素子１４により構成される。

各振動素子１４は、送信信号を超音波に変換し、また、生体内から得られる超音波の反射波を受信信号に変換するものである。図１の具体例において、各振動素子１４は圧電体１４ａとハードバッキング（ＨＢ）１４ｂにより構成される。圧電体１４ａは圧電材料などにより構成される。ハードバッキング１４ｂはタングステンなどにより構成され、圧電体１４ａが発生する振動の固定端として機能する。なお、各振動素子１４がｃＭＵＴなどによって構成されてもよい。また、複数の振動素子１４同士の間（二次元アレイ振動子１２の中にある隙間）には、音響的隔絶性をもった目詰め材を充填することが望ましい。

二次元アレイ振動子１２により超音波ビームが形成され、それは電子的に走査される。これにより、複数の二次元データ取得空間（ビーム走査面）、つまり三次元データ取得空間が形成される。電子走査方式として電子セクタ走査方式等が知られている。二次元アレイ振動子１２の上側（生体側）には例えば銅箔からなるグランド電極を介して整合層１８が設けられている。なお、整合層１８は、Ｘ方向及びＹ方向に整列した複数の整合素子によって構成されてもよい。また、複数の整合層１８が積層されてもよい。整合層１８の上面側には必要に応じて保護層又は音響レンズが設けられる。それらの上面が送受波面を構成する。その送受波面は生体表面に接触する面である。

二次元アレイ振動子１２の背面側（非生体側）には直方体形状をもったバッキング部材２０が設けられている。バッキング部材２０は、二次元アレイ振動子１２から背面側に放射された無用な超音波を吸収しあるいは減衰させる作用を発揮する本体２２を有する。本体２２はバッキング作用を発揮する材料によって構成される。本実施形態に係るバッキング部材２０は、複数のリード２４を内蔵したリードバッキングである。

図１に示す具体例において、複数のリード２４は互いに平行であり、各リード２４は直線的な形態を有している。各リード２４は銅その他の導電性材料により構成される。各リード２４は対応する各振動素子１４に電気的に接続されるシグナルライン（信号線）に相当する。複数のリード２４は、複数の振動素子１４と同じ配列でＸ方向及びＹ方向に二次元的に配列され、複数のリード２４により二次元リードアレイが構成される。

バッキング部材２０の背面側（図１において下側）には信号処理層が設けられる。図１の具体例において、信号処理層は中継基板４０と電子回路５０を積層した構造である。中継基板４０は、多層基板で構成され、それは配列変換機能等を発揮するものである。中継基板４０には図示されていない１又は複数のＦＰＣが接続される。個々のＦＰＣは電子回路５０に接続されるシグナルライン列を有する。中継基板４０を除外して、バッキング部材２０に電子回路５０を接続することも可能である。電子回路５０は例えばＩＣとして構成される。電子回路５０は、チャンネルリダクション機能を発揮するものであり、複数の送信信号を生成し、また複数の受信信号を処理する。電子回路５０は望ましくはサブビームフォーマーとして機能する。

バッキング部材２０の背面（図１において下側のＸＹ平面）には、複数のリード２４に電気的に接続される複数のリード電極が設けられる。複数のリード電極は、複数のリード２４と同じ配列でＸ方向及びＹ方向に二次元的に配列され、複数のリード電極により二次元リード電極アレイが構成される。また、信号処理層を構成する中継基板４０のバッキング部材２０側の表面（図１において上側のＸＹ平面）には複数の信号電極が設けられる。複数の信号電極も、複数のリード２４と同じ配列でＸ方向及びＹ方向に二次元的に配列され、複数の信号電極により二次元信号電極アレイが構成される。

そして、バッキング部材２０の背面に設けられた複数のリード電極と中継基板４０の表面に設けられた複数の信号電極が、複数のバンプ３０を介して電気的に接続される。複数のバンプ３０は、複数のリード電極と複数の信号電極の間に配置される。複数のバンプ３０も、複数のリード２４と同じ配列でＸ方向及びＹ方向に二次元的に配列され、複数のバンプ３０により二次元バンプアレイが構成される。

バッキング部材２０の背面と中継基板４０の表面の間には硬化収縮材３４が充填され、硬化収縮材３４によりバッキング部材２０と中継基板４０が構造的に接続される。バッキング部材２０と中継基板４０の接続部分の構造（接続構造）については後に詳述する。

また、図１の具体例では、中継基板４０と電子回路５０の間にも半田などの複数のバンプが設けられ、さらに、中継基板４０と電子回路５０の間に充填された硬化収縮材により中継基板４０と電子回路５０が構造的に接続される。なお、図１においては、振動子アセンブリ１０を収容しているケースが図示省略されている。

図２は、バッキング部材２０と中継基板４０の接続部分の構造を説明するための図である。図１に示したように、バッキング部材２０と中継基板４０との間には複数のバンプ３０が設けられている。それら複数のバンプ３０のうちの１つとその近傍の拡大図が図２に示されている。

各バンプ３０は、バッキング部材２０の背面に設けられた各リード電極２６と中継基板４０の表面に設けられた各信号電極４４を電気的に接続する。各リード２４は各振動素子１４（図１）に電気的に接続され、各リード２４と各リード電極２６も電気的に接続される。さらに、各バンプ３０により各リード電極２６と各信号電極４４が電気的に接続される。これにより、各振動素子１４から各信号電極４４までのシグナルライン（信号の伝送経路）が形成される。

各バンプ３０は、例えば金属等の導電性の材量で形成される。各バンプ３０の材質としては金（Ａｕ）が好適である。また、各バンプ３０の形状としては凸形状が好適である。図２の具体例において、各バンプ３０は、上側に凸の形状である。つまり、図２の各バンプ３０は、中継基板４０の各信号電極４４側を土台とし、バッキング部材２０の各リード電極２６側に先細りの凸形状である。なお、各バンプ３０は１つの部材で形成されてもよいし、例えば下側（各信号電極４４側）から上側（各リード電極２６側）に向かって徐々に小さくなる複数の部材を積み重ねて形成されてもよい。

各バンプ３０の各リード電極２６側には導電性ペースト３２が設けられる。導電性ペースト３２は、接着作用を有することが望ましく、例えば銀（Ａｇ）を含んだエポキシ樹脂などが好適な具体例である。各バンプ３０と各リード電極２６が接触することにより各バンプ３０と各リード電極２６の電気的な接続が実現され、さらに導電性ペースト３２の導電作用と接着作用により、各バンプ３０と各リード電極２６の電気的な接続がより良好になる。

図２の具体例において、中継基板４０は多層基板で構成される。多層基板を構成する各基板は基板導体４６を備えており、階層の異なる基板導体４６同士がビア４８を介して電気的に接続される。ビア４８は例えばスルーホール内に銅（Ｃｕ）などの導体が埋め込まれたものである。中継基板４０の表面に、つまり図２の具体例における最上層基板の表面に、各信号電極４４が設けられる。

バッキング部材２０の背面と中継基板４０の表面との間には硬化収縮材３４（アンダーフィル）が充填される。硬化収縮材３４は、例えばエポキシ樹脂等により形成され、硬化収縮材３４が加熱されて硬化収縮することによりバッキング部材２０と中継基板４０が構造的に接続される。なお、バッキング部材２０側に設けられる圧電体１４ａ（図１）の分極を保護するため、硬化収縮材３４は、摂氏８０度程度で硬化収縮することが望ましい。また、硬化収縮材３４に、例えば音響減衰用の充填材や音響散乱用の充填材を添加してもよい。これにより、バッキング部材２０の背面から漏れ出た超音波を吸収しあるいは減衰させる作用が発揮される。

各リード２４ごとに設けられる各リード電極２６は、対応するリード２４の直下とその近傍を含む領域に広がりをもって形成される。但し、隣り合うリード電極２６同士は、互いに電気的に分離され、望ましくは構造的にも分離される。図２の具体例では、各リード２４の直下において各リード電極２６と各バンプ３０が接続されている。なお、各バンプ３０は、対応する各リード電極２６に接続でき、且つ、他のリード電極２６に接続されない限りにおいて、各リード２４の直下になくてもよい。

さらに、各バンプ３０は、対応する各リード電極２６に接触しつつ押し潰されてそのリード電極２６に電気的に接続されてもよいし、対応する各リード電極２６に突き刺さってそのリード電極２６に電気的に接続されてもよい。

図３は、各バンプ３０の接続状態の具体例を示す図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）には、各バンプ３０による各リード電極２６と各信号電極４４の接続例が図示されている。各バンプ３０は、例えば、対応する各信号電極４４上に形成されてから、対応する各リード電極２６に接続される。例えば、図３において、各バンプ３０の上側から、対応する各リード電極２６がそのバンプ３０に接続される。

図３（Ａ）は、各バンプ３０がその形状をほぼ維持または完全に維持した状態で、対応する各リード電極２６と各信号電極４４とを電気的に接続する具体例を示している。図３（Ａ）の具体例では、各信号電極４４から各リード電極２６までの距離（高さ）が各バンプ３０の当初の高さとほぼ同じ又は完全に同じｈ_Ａとなる。

これに対し、図３（Ｂ）は、各バンプ３０が対応する各リード電極２６に接触しつつ押し潰されてそのリード電極２６と対応する各信号電極４４とを電気的に接続する具体例を示している。図３（Ｂ）の具体例では、各バンプ３０の先端側つまりリード電極２６側が潰されており、各信号電極４４から各リード電極２６までの距離（高さ）が各バンプ３０の当初の高さよりも低い（小さい）ｈ_Ｂとなる。なお、各バンプ３０の潰れ方によって高さｈ_Ｂは変化する。

また、図３（Ｃ）は、各バンプ３０が対応する各リード電極２６に突き刺さってそのリード電極２６と対応する各信号電極４４とを電気的に接続する具体例を示している。図３（Ｃ）の具体例では、各バンプ３０の先端側がリード電極２６に突き刺さっており、各信号電極４４から各リード電極２６までの距離（高さ）が各バンプ３０の当初の高さよりも低い（小さい）ｈ_Ｃとなる。各バンプ３０の突き刺さり方によって高さｈ_Ｃは変化する。例えば各バンプ３０が潰されつつリード電極２６に突き刺さってもよい。

なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの場合にも各バンプ３０の各リード電極２６側には導電性ペースト３２（図３において図示省略のため図２参照）が設けられ、導電性ペースト３２の導電作用と接着作用により各バンプ３０と各リード電極２６との間の良好な電気的接続が実現される。

図３に示す具体例のように、各バンプ３０の接続状態に応じて各信号電極４４から各リード電極２６までの距離（高さ）が変化する接続構成は、バッキング部材２０の背面と中継基板４０の表面を完全に平行にすることが難しい状況において好適である。例えば、バッキング部材２０の背面に対して中継基板４０の表面が反ってしまう場合に好適である。

図４は、中継基板４０の反りを示す図である。図４には、バッキング部材２０に対して凹状に反った中継基板４０の具体例が図示されている。図４に示す具体例では、中継基板４０が凹状に反っているため、中継基板４０の表面からバッキング部材２０の背面までの距離（高さ）が面内において不均一になる。例えば、中継基板４０の中央部分では高さがｈ_１であるのに対し、バッキング部材２０の端部分では高さがｈ_３（ｈ_３＜ｈ_１）となり、中央部分と端部分の間の中間部分では高さがｈ_２（ｈ_３＜ｈ_２＜ｈ_１）となる。したがって中継基板４０の表面に設けられた各信号電極４４（図２）とバッキング部材２０の背面に設けられた各リード電極２６（図２）までの距離（高さ）も面内において不均一になる。

そのため、図４の具体例において、例えば、複数のリード電極２６と複数の信号電極４４を直接的に接続しようとすると、バッキング部材２０の端部分において各リード電極２６と各信号電極４４が接続できたとしても、中継基板４０の中央部分では各リード電極２６と各信号電極４４との間に隙間が生じて電気的な接続が実現できない。

これに対し、図１〜図３を利用して説明したように、複数のバンプ３０で構成される二次元バンプアレイを介して、複数のリード電極２６と複数の信号電極４４とを間接的に接続することにより、複数のリード電極２６と複数の信号電極４４との間の不均一な高さを二次元バンプアレイによって吸収することができる。

例えば、中継基板４０の中央付近（図４において高さｈ_１の部分とその近傍）における各バンプ３０が、図３（Ａ）の具体例にように、その形状（高さ）をほぼ維持した状態で対応する各リード電極２６と各信号電極４４とを電気的に接続する。また、バッキング部材２０の端近傍（図４において高さｈ_３の部分とその近傍）における各バンプ３０が、図３（Ｂ）の具体例のように潰され、または、図３（Ｃ）の具体例のように突き刺さることにより、その形状（高さ）を変化させつつ対応する各リード電極２６と各信号電極４４とを電気的に接続する。もちろん、中央部分と端部分の間の中間部分（例えば図４において高さｈ_２の部分とその近傍）における各バンプ３０も、図３（Ｂ）の具体例または図３（Ｃ）の具体例のように、その形状（高さ）を変化させつつ対応する各リード電極２６と各信号電極４４とを電気的に接続する。

したがって、二次元バンプアレイを構成する複数のバンプ３０の当初の高さ、つまり、複数のリード電極２６に接続される前における複数のバンプ３０の高さが均一であったとしても、複数のリード電極２６への接続状態（図３参照）に応じて各バンプ３０の高さが変化し、複数のリード電極２６と複数の信号電極４４との間の不均一な高さを二次元バンプアレイによって吸収することができる。

なお、例えば、バッキング部材２０に対して中継基板４０が凸状に反った場合でも、複数のリード電極２６と複数の信号電極４４との間の不均一な高さを二次元バンプアレイによって吸収することができる。

また、複数のバンプ３０の当初の高さを異ならせるようにしてもよい。例えば、図４に示す具体例のように中継基板４０が凹状に反る場合には、その反りの状態に応じて、中央付近（図４において高さｈ_１の部分とその近傍）における各バンプ３０を当初から比較的高く形成するようにしてもよい。

図５は、本超音波探触子の製造方法の具体例を示すフローチャートである。図５のフローチャートに従って各工程について説明する。なお、図１〜図４に符号を付した部分（構成）については、以下の説明において図１〜図４の符号を利用する。

Ｓ５０１では、バッキング部材２０が製作される。例えば、二次元アレイ振動子１２を構成する複数の振動素子１４に電気的に接続される複数のリード２４を内蔵し、複数のリード２４に電気的に接続される複数のリード電極２６を背面に備えたバッキング部材２０（図１参照）が製作される。

Ｓ５０２では、二次元アレイ振動子１２が製作される。例えば、バッキング部材２０の生体側（図１においてバッキング部材２０の上側）に、ハードバッキング（ＨＢ）１４ｂの層と圧電体１４ａの層の積層体が形成され、その積層体が二次元的に分割されて複数の振動素子１４が形成される。

こうして、Ｓ５０１とＳ５０２の工程により、二次元アレイ振動子１２の背面側にバッキング部材２０を設けた振動子積層体が形成される。なお、振動子積層体を形成するにあたっては、例えば、特許文献１（特開２０１５−２２８９３２号公報）に詳述される製造方法を利用してもよい。

Ｓ５０３では、中継基板４０と電子回路５０が接合される。例えば、中継基板４０と電子回路５０の間に複数の半田バンプが設けられ、さらに、中継基板４０と電子回路５０の間に硬化収縮材が充填され、中継基板４０と電子回路５０が構造的に接続される。

Ｓ５０４では、中継基板４０が備える複数の信号電極４４上に複数のバンプ３０が形成される。例えば、中継基板４０の各信号電極４４側を土台とし、先端側（図２において上側）に先細りの凸形状の各バンプ３０が形成される。

こうして、Ｓ５０３とＳ５０４の工程により、中継基板４０の表面に複数のバンプ３０が設けられた信号処理層が形成される。

そして、Ｓ５０５において複数のバンプ３０の先端側（図２において上側）に導電性ペーストが塗布されてから、Ｓ５０６においてバッキング部材２０の背面側と中継基板４０の表面側とが接合される。Ｓ５０６の接合においては、各バンプ３０とそれに対応する各リード電極２６が接触するようにバッキング部材２０と中継基板４０が位置合わせされ、バッキング部材２０の背面に設けられた複数のリード電極２６と中継基板４０の表面に設けられた複数の信号電極４４が複数のバンプ３０を介して電気的に接続される。

その後、Ｓ５０７において、バッキング部材２０の背面と中継基板４０の表面との間には硬化収縮材３４（アンダーフィル）が充填され、硬化収縮材３４が加熱されて硬化収縮することによりバッキング部材２０と中継基板４０が構造的に接続される。

なお、図５のフローチャートにおいて、振動子積層体の製作（Ｓ５０１，Ｓ５０２）の前に信号処理層の製作（Ｓ５０３，Ｓ５０４）が行われてもよいし、振動子積層体の製作の少なくとも一部と信号処理層の製作の少なくとも一部が同時に実行されてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

１０振動子アセンブリ、１２二次元アレイ振動子、１４振動素子、２０バッキング部材、２４リード、２６リード電極、３０バンプ、４０中継基板、４４信号電極、５０電子回路。

Claims

二次元的に配列された複数の振動素子からなる二次元アレイ振動子と、
前記二次元アレイ振動子の背面側に設けられ、前記複数の振動素子に電気的に接続される複数のリードを備えるバッキング部材と、
前記バッキング部材の背面に設けられ、前記複数のリードに電気的に接続される複数のリード電極と、
前記バッキング部材側の表面を有し、その表面に複数の信号電極が設けられた基板と、前記基板の背面に硬化収縮材により接続された電気回路と、
前記複数の信号電極上に設けられ、前記複数のリード電極と前記複数の信号電極とを電気的に接続する複数のバンプと、
を有し、
前記基板の表面が反っており、これにより前記複数のリード電極と前記複数の信号電極との間の距離が前記基板における中央部分から端部分にかけて変化しており、
前記複数のバンプの高さが、前記複数のリード電極と前記複数の信号電極との間の距離の変化に応じて変化している、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１に記載の超音波探触子において、
前記各バンプは、前記各リード電極側に先細りの凸形状である、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１に記載の超音波探触子において、
前記複数のバンプのうちの少なくとも一つがそれに接触したリード電極に突き刺さって当該リード電極に電気的に接続される、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１に記載の超音波探触子において、
前記複数のバンプのうちの少なくとも一つがそれに接触したリード電極に押し潰されて当該リード電極に電気的に接続される、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１に記載の超音波探触子において、
前記各バンプの前記各リード電極側に設けられ、前記各バンプと前記各リード電極とを電気的に接続する導電性ペーストをさらに有する、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項１に記載の超音波探触子において、
前記バッキング部材の背面と前記信号処理層の表面との間に充填され、前記バッキング部材と前記基板とを構造的に接続する硬化収縮材をさらに有する、
ことを特徴とする超音波探触子。
請求項６に記載の超音波探触子において、
前記硬化収縮材は、音響減衰用充填材と音響散乱用充填材の少なくとも一方が添加された樹脂である、
ことを特徴とする超音波探触子。
二次元アレイ振動子を構成する複数の振動素子に電気的に接続される複数のリードを内蔵し、前記複数のリードに電気的に接続される複数のリード電極を背面に備えたバッキング部材を製作する工程と、
基板の表面に対して複数の信号電極を設ける工程と、
前記基板の背面に対して硬化収縮材により電気回路を接合する工程と、
前記複数の信号電極の表面に均一の高さを有する複数のバンプを形成する工程と、
前記複数のリード電極と前記複数の信号電極とを前記複数のバンプを介して接合する工程と、
を有し、
前記接合する工程において、前記基板の表面が反っており、前記複数のリード電極への前記複数のバンプの接触により前記複数のバンプの高さが非均一となる、
ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。