JPH0723500A - Two-dimension array ultrasonic wave probe - Google Patents
Two-dimension array ultrasonic wave probeInfo
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- JPH0723500A JPH0723500A JP18940293A JP18940293A JPH0723500A JP H0723500 A JPH0723500 A JP H0723500A JP 18940293 A JP18940293 A JP 18940293A JP 18940293 A JP18940293 A JP 18940293A JP H0723500 A JPH0723500 A JP H0723500A
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- piezoelectric vibrator
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置や超音
波探傷装置などの超音波画像装置に使用される超音波の
送受信を行うための超音波プローブに係り、特に圧電振
動子をマトリクス状に配列した２次元アレイ超音波プロ
ーブに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves used in an ultrasonic imaging apparatus such as an ultrasonic diagnostic apparatus or an ultrasonic flaw detector, and more particularly to a piezoelectric vibrator matrix. The present invention relates to a two-dimensional array ultrasonic probe arranged in a line.
【０００２】[0002]
【従来の技術】超音波診断装置は、圧電振動子を用いた
超音波プローブにより被検体内に超音波を照射し、音響
インピーダンス（超音波伝搬媒質の密度と音速との積）
が異なる部位からの反射波を同じ超音波プローブで検出
することにより被検体内の断層像を得る装置であり、医
用分野で多く使用されている。2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus irradiates ultrasonic waves into a subject with an ultrasonic probe using a piezoelectric vibrator, and acoustic impedance (product of density of ultrasonic wave propagation medium and sound velocity).
Is a device that obtains a tomographic image inside a subject by detecting reflected waves from different regions with the same ultrasonic probe, and is widely used in the medical field.
【０００３】断層像の情報を取得するためには、超音波
ビームを複数回送受して被検体内を走査する必要があ
る。走査法には、大きく分けて二種類の方法がある。一
つの方法は、単一の圧電振動子を有する超音波プローブ
を機械的に動かすメカニカル走査法であり、もう一つの
方法は、複数の圧電振動子を所定形状に配列したアレイ
型超音波プローブを用い、各振動子に印加する駆動パル
スに電子的に遅延時間を与えることにより、リニアまた
はセクタ状に走査を行う電子走査法である。後者の電子
走査法の方が高速走査が可能であり、高分解能の断層像
が得られるなどの理由から、現在の超音波診断装置では
主流となっている。In order to acquire the information of the tomographic image, it is necessary to transmit and receive the ultrasonic beam a plurality of times to scan the inside of the subject. Scanning methods are roughly classified into two types. One method is a mechanical scanning method that mechanically moves an ultrasonic probe having a single piezoelectric vibrator, and the other method is an array ultrasonic probe in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in a predetermined shape. This is an electronic scanning method in which a driving pulse applied to each transducer is electronically delayed to linearly or sectorally scan. The latter electronic scanning method has become the mainstream in the current ultrasonic diagnostic apparatus because it can perform high-speed scanning and can obtain a high-resolution tomographic image.
【０００４】電子走査法においては、圧電振動子の配列
方向である方位方向の分解能向上を図る技術として、超
音波受信時に各深さ位置に応じて受信ビームの集束を行
うダイナミックフォーカスや、送信時の集束点を変えて
超音波ビームの送受信を繰り返し行い、集束点付近の画
像をつなぎ合わせる多段フォーカスなどが知られてい
る。このように電子走査法によると、圧電振動子の配列
方向については分解能を向上させることができるが、圧
電振動子の配列方向と垂直な方向、すなわち深さ方向に
おいては音響レンズによる固定フォーカスであるため、
集束点近傍以外では超音波ビームの幅が広くなって分解
能が低下し、画像がぼけやすい。In the electronic scanning method, as a technique for improving the resolution in the azimuth direction, which is the arrangement direction of the piezoelectric vibrators, dynamic focus for focusing the reception beam according to each depth position at the time of ultrasonic wave reception, and for transmission There is known a multi-stage focus method in which ultrasonic beams are repeatedly transmitted and received by changing the focal point of the image, and images near the focal point are joined together. As described above, according to the electronic scanning method, the resolution can be improved in the arrangement direction of the piezoelectric vibrators, but the acoustic lens has a fixed focus in the direction perpendicular to the arrangement direction of the piezoelectric vibrators, that is, in the depth direction. For,
Except near the focal point, the width of the ultrasonic beam is widened and the resolution is lowered, so that the image is easily blurred.
【０００５】この欠点を解消するため、圧電振動子をマ
トリクス状に配列した２次元アレイ超音波プローブを用
い、口径の制御を行う可変口径や、圧電振動子の配列方
向と同様にダイナミックフォーカスや多段フォーカスを
適用して分解能を向上させる試みが提案されている。ま
た、２次元アレイ超音波プローブを用いれば、超音波ビ
ームを３次元的に制御できるため、従来からの１次元プ
ローブのようにプローブを配列方向と直角な方向に機械
的に移動させるといった複雑な操作を行うことなく立体
的な超音波画像を得ることが可能となり、診断能力は飛
躍的に向上することが予想される。In order to solve this drawback, a two-dimensional array ultrasonic probe in which piezoelectric vibrators are arranged in a matrix is used, and a variable aperture for controlling the aperture and a dynamic focus or multi-stage like the arrangement direction of the piezoelectric oscillators. Attempts have been proposed to apply focus to improve resolution. In addition, since the ultrasonic beam can be controlled three-dimensionally by using the two-dimensional array ultrasonic probe, it is complicated to mechanically move the probe in a direction perpendicular to the arrangement direction like a conventional one-dimensional probe. It is possible to obtain a three-dimensional ultrasonic image without any operation, and it is expected that the diagnostic ability will be dramatically improved.
【０００６】ところで、超音波プローブでは複数の圧電
振動子に信号の送受信のためのリード線を接続する必要
がある。従来の１次元アレイ超音波プローブは、フレキ
シブル配線基板などを圧電振動子の電極の端部に半田付
けなどで接続した後、振動子をダイシングすることによ
りアレイ状に分割していた。これに対し、上述したよう
な２次元アレイ超音波プローブでは圧電振動子をマトリ
クス状に分割するため、１次元アレイ超音波プローブの
ように電極端部からリード線を引き出す方法を用いるこ
とができない。In the ultrasonic probe, it is necessary to connect lead wires for transmitting and receiving signals to a plurality of piezoelectric vibrators. In a conventional one-dimensional array ultrasonic probe, a flexible wiring board or the like is connected to an end of an electrode of a piezoelectric vibrator by soldering or the like, and then the vibrator is diced to be divided into arrays. On the other hand, in the two-dimensional array ultrasonic probe as described above, since the piezoelectric vibrator is divided into a matrix, it is not possible to use the method of pulling out the lead wire from the electrode end portion unlike the one-dimensional array ultrasonic probe.
【０００７】そこで、２次元アレイ超音波プローブにお
いて、圧電振動子アレイの背面に一方向に沿って分割さ
れたバッキング材を配置し、それらのバッキング材の側
面に引き出し用のフレキシブルプリント基板を設け、こ
のプリント基板の端面に設けた引き出し端子に圧電振動
子の電極を半田付け等で接続する技術が特開昭６２−２
７９９号に開示されている。Therefore, in the two-dimensional array ultrasonic probe, backing materials divided in one direction are arranged on the back surface of the piezoelectric vibrator array, and flexible print boards for extraction are provided on the side surfaces of the backing materials. A technique for connecting the electrodes of the piezoelectric vibrator to the lead terminals provided on the end surface of the printed board by soldering or the like is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-2.
No. 799.
【０００８】この構造の２次元アレイ超音波プローブで
は、圧電振動子の背面側にバッキング材とフレキシブル
プリント基板を配置した後、圧電素子をフレキシブルプ
リント基板の引き出し端子にそれぞれ接続された部分が
マトリクス状に独立するように位置合わせして、超音波
送受波面側からマトリクス状に切断することになる。し
かし、この場合には圧電振動子の背面側にあるバッキン
グ材およびフレキシブルプリント基板が超音波送受波面
側から見えないため、マトリクス状に切断する際の位置
合わせが難しく、製造が容易でない。In the two-dimensional array ultrasonic probe of this structure, after the backing material and the flexible printed board are arranged on the back side of the piezoelectric vibrator, the piezoelectric elements are connected to the lead terminals of the flexible printed board in a matrix form. Independently, the ultrasonic wave transmitting / receiving surface side is cut in a matrix. However, in this case, since the backing material and the flexible printed circuit board on the back surface side of the piezoelectric vibrator cannot be seen from the ultrasonic wave transmitting / receiving surface side, it is difficult to perform alignment when cutting in a matrix shape, and manufacturing is not easy.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、圧電
振動子アレイの背面側に一方向に分割されたバッキング
材とフレキシブルプリント基板を配置した構造の従来の
２次元アレイ超音波プローブでは、圧電振動子を正しく
マトリクス状に切断することが難しく、製造が容易でな
いという問題があった。As described above, in the conventional two-dimensional array ultrasonic probe having the structure in which the backing material divided in one direction and the flexible printed board are arranged on the back side of the piezoelectric vibrator array, There is a problem that it is difficult to correctly cut the vibrator into a matrix shape, and the manufacture is not easy.
【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するためになされたもので、圧電振動子をマトリク
ス状に切断する際の位置合わせを容易として、製造が簡
単な２次元アレイ超音波プローブを提供することを目的
とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and facilitates the alignment when the piezoelectric vibrators are cut into a matrix shape, and makes it easier to manufacture a two-dimensional array. An object is to provide a sonic probe.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る２次元アレイ超音波プローブは、圧電
体層およびその両面に形成された第１および第２の電極
からなり、少なくとも圧電体層と第１の電極が複数の分
割溝によりマトリクス状に分割された圧電振動子アレイ
と、この圧電振動子アレイを支持すると共に、該圧電振
動子アレイの第１の電極に電気的に接続された引き出し
配線パターンを有し、かつ圧電振動子アレイの支持部分
に、圧電振動子アレイの分割溝と連続した切り込み溝を
厚み方向の途中まで形成した配線基板とを備えたことを
特徴とする。In order to solve the above problems, a two-dimensional array ultrasonic probe according to the present invention comprises a piezoelectric layer and first and second electrodes formed on both surfaces thereof, and at least A piezoelectric vibrator array in which a piezoelectric layer and a first electrode are divided into a matrix by a plurality of dividing grooves, and a piezoelectric vibrator array that supports the piezoelectric vibrator array and is electrically connected to the first electrode of the piezoelectric vibrator array. A wiring board having a connected lead-out wiring pattern, and a wiring board in which a supporting groove of the piezoelectric vibrator array is formed with a cut groove continuous with the dividing groove of the piezoelectric vibrator array in the middle of the thickness direction. To do.
【００１２】ここで、配線基板における切り込み溝の深
さは、５０μｍ〜５００μｍの範囲にあることが望まし
い。圧電振動子アレイと配線基板上の引き出し配線パタ
ーンとの接続は、例えば導電ペーストや厚み方向にのみ
導電性を有する異方性導電フィルムなどを用いて行われ
る。Here, the depth of the cut groove in the wiring board is preferably in the range of 50 μm to 500 μm. The connection between the piezoelectric vibrator array and the lead-out wiring pattern on the wiring board is performed using, for example, a conductive paste or an anisotropic conductive film having conductivity only in the thickness direction.
【００１３】また、本発明に係る他の２次元アレイ超音
波プローブは、圧電体層およびその両面に形成された第
１および第２の電極からなり、少なくとも圧電体層と第
１の電極がマトリクス状に分割された圧電振動子アレイ
と、第１の電極の圧電体層と反対側の面上に形成され、
厚み方向にのみ導電性を有する異方性導電層と、この異
方性導電層の第１の電極と反対側の面上に接続された引
き出し端子および該引き出し端子に接続された引き出し
配線パターンを有する配線基板とを備えたことを特徴と
する。Another two-dimensional array ultrasonic probe according to the present invention comprises a piezoelectric layer and first and second electrodes formed on both surfaces thereof, and at least the piezoelectric layer and the first electrode are in a matrix. Formed on the surface of the first electrode opposite to the piezoelectric layer,
An anisotropic conductive layer having conductivity only in the thickness direction, a lead terminal connected to the surface of the anisotropic conductive layer opposite to the first electrode, and a lead wiring pattern connected to the lead terminal are provided. And a wiring board having the same.
【００１４】[0014]
【作用】本発明による２次元アレイ超音波プローブで
は、圧電振動子アレイを支持する配線基板上に形成され
た引き出し配線パターンに圧電振動子アレイのマトリク
ス分割された第１の電極を接続することで、圧電振動子
アレイのリード線の引き出しが行われるため、引き出し
配線パターンを目印として圧電振動子をマトリクス状に
分割することができ、切断時の位置合わせが容易であ
る。In the two-dimensional array ultrasonic probe according to the present invention, the matrix-divided first electrodes of the piezoelectric oscillator array are connected to the lead-out wiring pattern formed on the wiring substrate supporting the piezoelectric oscillator array. Since the lead wires of the piezoelectric vibrator array are drawn out, the piezoelectric vibrators can be divided into a matrix with the lead-out wiring pattern as a mark, and the alignment at the time of cutting is easy.
【００１５】また、配線基板に圧電振動子アレイの分割
溝と連続した切り込み溝を形成しているため、この切り
込み溝によって圧電振動子間の音響的アイソレーション
がなされることにより、クロストークが低減され、超音
波プローブの音場特性が向上する。医用超音波診断装置
では超音波周波数として２ＭＨｚ以上が用いられ、超音
波波長は媒体によって異なるが、１００μｍ〜１ｍｍ程
度となる。従って、この切り込み溝の深さを超音波波長
の１／２以上、すなわち５０μｍ以上とすることによ
り、配線基板を媒体とする圧電振動子間のクロストーク
がより効果的に軽減される。また、この切り込み溝の深
さを５００μｍ以下に制限することにより、分離溝およ
び切り込み溝を加工する際の振動子の破損、折れや配線
パターンの切断を避けることができる。Further, since the wiring substrate is provided with a cut groove which is continuous with the divided groove of the piezoelectric vibrator array, the cut groove provides acoustic isolation between the piezoelectric vibrators, thereby reducing crosstalk. Therefore, the sound field characteristic of the ultrasonic probe is improved. The medical ultrasonic diagnostic apparatus uses an ultrasonic frequency of 2 MHz or more, and the ultrasonic wavelength is about 100 μm to 1 mm, although it varies depending on the medium. Therefore, by setting the depth of the cut groove to be ½ or more of the ultrasonic wavelength, that is, 50 μm or more, crosstalk between the piezoelectric vibrators using the wiring substrate as a medium can be more effectively reduced. Further, by limiting the depth of the cut groove to 500 μm or less, it is possible to avoid damage or breakage of the vibrator and cutting of the wiring pattern when processing the separation groove and the cut groove.
【００１６】本発明による他の２次元アレイ超音波プロ
ーブでは、圧電振動子アレイのマトリクス分割された第
１の電極の面に接して厚み方向、すなわち第１の電極の
面と垂直の方向にのみ導電性を有する異方性導電層を設
け、この異方性導電層の第１の電極と反対側の面上に配
線基板の引き出し端子を接続し、この引き出し端子に接
続された配線基板上の引き出し配線パターンによって圧
電振動子アレイのリード線の引き出しを行うため、圧電
振動子をマトリクス状に切断する際の位置合わせがラフ
であっても、圧電振動子アレイのマトリクス分割された
第１の電極と引き出し配線パターンとの接続が可能とな
る。In another two-dimensional array ultrasonic probe according to the present invention, the piezoelectric transducer array is in contact with the surface of the matrix-divided first electrode only in the thickness direction, that is, in the direction perpendicular to the surface of the first electrode. An anisotropic conductive layer having conductivity is provided, a lead terminal of the wiring board is connected to the surface of the anisotropic conductive layer opposite to the first electrode, and the lead terminal on the wiring board connected to the lead terminal is connected. Since the lead wires of the piezoelectric vibrator array are drawn by the lead-out wiring pattern, even if the alignment when cutting the piezoelectric vibrator into a matrix is rough, the matrix-divided first electrodes of the piezoelectric vibrator array are used. And the lead wiring pattern can be connected.
【００１７】さらに、この構成の２次元アレイ超音波プ
ローブによると、異方性導電層を可撓性材料で形成する
ことにより、圧電振動子アレイの配列形状が曲面状のい
わゆるコンベックスアレイプローブの場合でも、振動子
を異方性導電層に接合してからマトリクス状に切断した
後、バッキング材に接合することが可能となるため、容
易に２次元アレイを実現することができる。Further, according to the two-dimensional array ultrasonic probe of this construction, in the case of a so-called convex array probe in which the array shape of the piezoelectric vibrator array is curved by forming the anisotropic conductive layer with a flexible material. However, the vibrator can be bonded to the anisotropic conductive layer, cut into a matrix, and then bonded to the backing material, so that the two-dimensional array can be easily realized.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１９】（第１の実施例）図１は本発明の第１の実
施例に係る２次元アレイ超音波プローブ全体の構成を示
す斜視図であり、図２はその一部を切欠し拡大して示す
斜視図である。(First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view showing the entire structure of a two-dimensional array ultrasonic probe according to a first embodiment of the present invention, and FIG. FIG.
【００２０】図１および図２において、圧電振動子アレ
イ１０は圧電体層１１の両面に第１および第２の電極１
２，１３を被着し、全体をマトリクス状に分割したもの
である。In FIG. 1 and FIG. 2, the piezoelectric vibrator array 10 includes a first and second electrodes 1 on both surfaces of a piezoelectric layer 11.
2 and 13 are attached and the whole is divided into a matrix.
【００２１】一方、配線基板１４はリジッド部１５、フ
レキシブル部１６、引き出し配線パターン１７および外
部接続端子１８を有する。引き出し配線パターン１７は
フレキシブル部１６上に形成され、その一端は超音波診
断装置本体に至る外部接続端子１８に接続され、他端は
引き出し端子２０に接続されている。On the other hand, the wiring board 14 has a rigid portion 15, a flexible portion 16, a lead wiring pattern 17, and an external connection terminal 18. The lead-out wiring pattern 17 is formed on the flexible portion 16, one end of which is connected to an external connection terminal 18 leading to the ultrasonic diagnostic apparatus body, and the other end thereof is connected to a lead-out terminal 20.
【００２２】圧電振動子アレイ１０は、配線基板１４の
リジッド部１５上に第１の電極１２側、すなわち背面側
を下にして配置され、第１の電極１２はリジッド部１５
上に形成された引き出し端子２０と、導電性（ペース
ト）接着剤により接続され引き出し端子２０からリジッ
ド部１５を貫通した導電体からなるスルーホール２１に
よって、外部接続端子１８に電気的に接続される。な
お、配線基板１４は図では単層基板を示しているが、多
層基板を用いてもよい。The piezoelectric vibrator array 10 is arranged on the rigid portion 15 of the wiring board 14 with the first electrode 12 side, that is, the back side facing down, and the first electrode 12 is arranged on the rigid portion 15.
The lead terminal 20 formed above is electrically connected to the external connection terminal 18 by a through hole 21 made of a conductor which is connected by a conductive (paste) adhesive and penetrates the rigid portion 15 from the lead terminal 20. . Although the wiring board 14 is shown as a single-layer board in the figure, a multilayer board may be used.
【００２３】圧電振動子アレイ１０には、圧電体層１１
と第１および第２の電極１２，１３を貫通して、圧電振
動子をマトリクス状に分割するための分割溝２２が形成
されている。さらに、配線基板１４のリジッド部１５に
は、圧電振動子アレイ１０の分割溝２２と連続した切り
込み溝２３が厚み方向の途中まで、すなわちフレキシブ
ル部１６に到達しない深さまで形成されている。これら
分割溝２２および切り込み溝２３には、隣接する圧電振
動子間の音響的結合を小さくするための低硬度の樹脂が
充填されている。The piezoelectric vibrator array 10 includes a piezoelectric layer 11
A dividing groove 22 is formed through the first and second electrodes 12 and 13 to divide the piezoelectric vibrator into a matrix. Further, the rigid portion 15 of the wiring board 14 is formed with a cut groove 23 continuous with the dividing groove 22 of the piezoelectric vibrator array 10 to a midpoint in the thickness direction, that is, to a depth that does not reach the flexible portion 16. The division groove 22 and the cut groove 23 are filled with a resin having a low hardness for reducing acoustic coupling between the adjacent piezoelectric vibrators.
【００２４】圧電振動子アレイ１０の第２の電極１３
側、すなわち超音波送受波面側には、第２の電極１３を
全て共通に接続する共通電極２４が一様に形成されてい
る。さらに、この共通電極２４上には超音波プローブと
被検体（生体）との間の超音波送受信効率を高めるため
の音響マッチング層２５が形成されている。Second electrode 13 of piezoelectric vibrator array 10
On the side, that is, on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface side, a common electrode 24 that connects all of the second electrodes 13 in common is uniformly formed. Further, an acoustic matching layer 25 is formed on the common electrode 24 to enhance the ultrasonic transmission / reception efficiency between the ultrasonic probe and the subject (living body).
【００２５】次に、本実施例に基づく具体的な試作例に
ついて説明する。Next, a specific prototype example based on this embodiment will be described.
【００２６】圧電振動子アレイ１０を１２８×５チャネ
ルの振動子で構成し、これに対応して配線基板１４はリ
ジッド部１５とフレキシブル部１６を各々３層構造とし
て合計６層の配線基板とした。配線基板１４の全厚は、
８００μｍであった。この配線基板１４の面内方向の配
線パターン１７の引き回しは、圧電振動子アレイ１０と
接続する側から深さ２００μｍより浅いところではなさ
れておらず、圧電振動子アレイ１０と導通をとる電極パ
ッド２０からスルーホール２１が形成されている。リジ
ッド部１５には、ガラスエポキシ基板を用いた。The piezoelectric vibrator array 10 is composed of vibrators of 128 × 5 channels, and the wiring board 14 correspondingly has a rigid portion 15 and a flexible portion 16 each having a three-layer structure to form a wiring board having a total of six layers. . The total thickness of the wiring board 14 is
It was 800 μm. The routing of the wiring pattern 17 in the in-plane direction of the wiring board 14 is not performed at a depth of less than 200 μm from the side connected to the piezoelectric vibrator array 10, and the electrode pad 20 is electrically connected to the piezoelectric vibrator array 10. Through hole 21 is formed. A glass epoxy substrate was used for the rigid portion 15.
【００２７】この配線基板１４のリジッド部１５に、こ
れとほぼ同じ大きさの圧電体層およびその両面に形成さ
れた電極からなる圧電振動子を導電ペーストを用いて固
定した後、フレキシブル部１６上の引き出し配線パター
ン１７のピッチに合わせて、ダイシングソーにより圧電
振動子をマトリクス状に切断した。この際、リジッド部
１５に圧電振動子の分割溝２２と連続した切り込み溝２
３を１５０μｍの深さまで形成した。次いで、分割溝２
２および切り込み溝２３に、隣接振動子間の音響的結合
を小さくするためにゴム系、シリコーン樹脂系などの低
硬度の樹脂を充填した。After fixing a piezoelectric vibrator having a piezoelectric layer of approximately the same size and electrodes formed on both surfaces thereof to the rigid portion 15 of the wiring board 14 by using a conductive paste, the flexible portion 16 is fixed. The piezoelectric vibrators were cut into a matrix with a dicing saw in accordance with the pitch of the lead-out wiring pattern 17. At this time, the cut portion 2 which is continuous with the dividing groove 22 of the piezoelectric vibrator is provided in the rigid portion 15.
3 was formed to a depth of 150 μm. Then, the dividing groove 2
2 and the cut groove 23 were filled with a low hardness resin such as rubber or silicone resin in order to reduce acoustic coupling between the adjacent vibrators.
【００２８】この後、圧電振動子アレイ１０上に一様に
共通電極２４を形成した。共通電極２４の形成法は特に
限定されないが、蒸着法やスパッタ法を用いるのが一般
的である。次に、共通電極２４の上に例えばエポキシ樹
脂からなる音響マッチング層２５を形成した。なお、図
では音響マッチング層２５は単層であるが、２層以上で
も構わない。また、この音響マッチング層２５はクロス
トーク低減のため振動子の切断ピッチと合うように切断
しても良い。さらに、エポキシなどの樹脂に金属フィラ
を混入した導電性樹脂を用いることにより、音響マッチ
ング層と共通電極を兼ねて形成しても良い。After that, the common electrode 24 was uniformly formed on the piezoelectric vibrator array 10. The method for forming the common electrode 24 is not particularly limited, but a vapor deposition method or a sputtering method is generally used. Next, the acoustic matching layer 25 made of, for example, an epoxy resin was formed on the common electrode 24. Although the acoustic matching layer 25 is a single layer in the figure, it may be two or more layers. Further, the acoustic matching layer 25 may be cut so as to match the cutting pitch of the vibrator in order to reduce crosstalk. Furthermore, a conductive resin in which a metal filler is mixed with a resin such as epoxy may be used to form the acoustic matching layer also as the common electrode.
【００２９】一方、第１の比較例としてリジッド部１５
の切り込み溝２３の深さを２０μｍとした以外の仕様は
本実施例に基づく上記試作例と同じにした２次元アレイ
超音波プローブを作成した。On the other hand, as a first comparative example, the rigid portion 15
A two-dimensional array ultrasonic probe having the same specifications as those of the above-described prototype according to the present example was prepared except that the depth of the cut groove 23 was set to 20 μm.
【００３０】図３（ａ）（ｂ）に、本実施例に基づく試
作例および第１の比較例のエレメントファクタを比較し
て示す。エレメントファクタは、横軸に方位方向（アレ
イ方向）、縦軸に送受信超音波ビームのビーム強度をと
ったものである。第１の比較例では図３（ｂ）に示され
るように、隣接振動子間の音響的結合によるクロストー
クであることが明瞭な複数個の山が生じている。これに
対し、本実施例に基づく試作例では図３（ａ）に示され
るように、この山は極めて僅かであり、適切な深さ（１
５０μｍ）の切り込み溝２３を形成したことによる隣接
振動子間の音響的アイソレーションが十分にとれている
ことが明らかである。3 (a) and 3 (b) show the element factors of the prototype and the first comparative example based on this embodiment in comparison. In the element factor, the horizontal axis represents the azimuth direction (array direction), and the vertical axis represents the beam intensity of the transmitted / received ultrasonic beam. In the first comparative example, as shown in FIG. 3B, a plurality of peaks clearly showing crosstalk due to acoustic coupling between adjacent transducers are generated. On the other hand, in the prototype example based on this embodiment, as shown in FIG. 3A, the peaks are extremely small and the appropriate depth (1
It is clear that the acoustic isolation between the adjacent oscillators is sufficiently obtained by forming the cut groove 23 of 50 μm).
【００３１】次に、第２の比較例として配線基板１４の
リジッド部１５を試作例と同じ材質（ガラスエポキシ基
板）でかつ試作例より厚く形成し、切り込み溝２３の深
さを７００μｍにしてマトリクス分割した。本実施例に
基づく試作例では、１２８×５チャネルの振動子が全て
良好に切断できたが、この第２の比較例では約２０％の
振動子が破損した。このように切り込み溝２３を深くし
過ぎると、エレメントファクタはより改善されるが、振
動子の破損が生じ製造歩留りが低下するという欠点があ
る。なお、切り込み溝の深さを７００μｍにした１次元
アレイプローブでは振動子の破損や折れは生じなかった
ことから、マトリクス分割したことで振動子の破損や折
れはより顕著に生ずると考えられる。Next, as a second comparative example, the rigid portion 15 of the wiring substrate 14 is formed of the same material (glass epoxy substrate) as the prototype example and thicker than the prototype example, and the depth of the cut groove 23 is 700 μm to form a matrix. Split. In the prototype example based on this example, all the 128 × 5 channel oscillators could be cut well, but in this second comparative example, about 20% of the oscillators were damaged. If the cut groove 23 is made too deep in this way, the element factor is further improved, but there is a drawback that the oscillator is damaged and the manufacturing yield is reduced. It should be noted that since the oscillator was not damaged or bent in the one-dimensional array probe in which the depth of the cut groove was 700 μm, it is considered that the damage or bending of the vibrator was more significantly caused by the matrix division.
【００３２】発明者らの検討によれば、切り込み溝２３
の深さは十分なエレメントファクタを確保する上では５
０μｍ以上が望ましく、また振動子の破損や折れ防止の
観点からは５００μｍ以下であることが望ましいことが
確認された。According to the study by the inventors, the cut groove 23
Depth is 5 to secure sufficient element factor.
It was confirmed that the thickness is preferably 0 μm or more, and is preferably 500 μm or less from the viewpoint of preventing breakage and breakage of the vibrator.
【００３３】なお、上記実施例では振動子と配線基板１
４上の引き出し配線パターン１７との電気接続に導電ペ
ーストを用いたが、厚み方向にのみ導電性を有する異方
性導電フィルムを用いても構わない。また、配線基板１
４としてリジッド部１５とフレキシブル部１６を有する
ものを用いたが、全体をフレキシブルな材質で形成して
も良い。さらに、プローブを医師などが手で扱わず、大
きさに特に制限がない用途では、配線基板全体をリジッ
ドの材質で形成しても良い。In the above embodiment, the vibrator and the wiring board 1
Although the conductive paste is used for the electrical connection with the lead-out wiring pattern 17 on the wiring 4, an anisotropic conductive film having conductivity only in the thickness direction may be used. Also, the wiring board 1
Although the one having the rigid portion 15 and the flexible portion 16 is used as 4, the whole may be made of a flexible material. Furthermore, in applications where the probe is not handled by a doctor or the like and the size is not particularly limited, the entire wiring board may be formed of a rigid material.
【００３４】（第２の実施例）図４（ａ）（ｂ）に、本
発明の第２の実施例に係る２次元アレイ超音波プローブ
の側面図と上面図を示し、また図５に図４のＡ−Ａ′断
面の概略図を示す。この実施例はコンベックスアレイプ
ローブに適用した例であり、圧電振動子アレイ３０は表
面が外側に凸の曲面状に形成され、圧電体層３１とその
両面に被着された第１および第２の電極３２，３３から
なる。圧電体層３１と第１の電極３２はマトリクス状に
分割して構成され、第２の電極３３は共通電極となって
いる。(Second Embodiment) FIGS. 4A and 4B are a side view and a top view of a two-dimensional array ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a schematic view of the AA ′ cross section of FIG. This embodiment is an example applied to a convex array probe, and the surface of the piezoelectric vibrator array 30 is formed in a curved surface having an outward convex shape, and the piezoelectric layer 31 and the first and second piezoelectric layers 31 attached to both surfaces thereof. It is composed of electrodes 32 and 33. The piezoelectric layer 31 and the first electrode 32 are divided into a matrix, and the second electrode 33 is a common electrode.
【００３５】圧電振動子アレイ３０の第１の電極３２
側、すなわち背面側には可撓性の異方性導電層３４が設
けられている。この異方性導電層３４は、厚み方向（電
極３２の面に垂直な方向）にのみ導電性を有する材質か
らなり、バッキング材を兼ねている。この異方性導電層
３４の第１の電極３２と反対側の面上には、圧電振動子
アレイ３０の曲面に形成された方向と直交する方向に交
互に積層したバッキング材３５および配線基板３６の曲
面に形成された一端面が接している。The first electrode 32 of the piezoelectric vibrator array 30
On the side, that is, on the back side, a flexible anisotropic conductive layer 34 is provided. The anisotropic conductive layer 34 is made of a material having conductivity only in the thickness direction (direction perpendicular to the surface of the electrode 32) and also serves as a backing material. On the surface of the anisotropic conductive layer 34 opposite to the first electrode 32, a backing material 35 and a wiring board 36 are alternately laminated in a direction orthogonal to the direction formed on the curved surface of the piezoelectric vibrator array 30. The one end faces formed on the curved surface of are in contact with each other.
【００３６】配線基板３６には、引き出し配線パターン
３７が形成されると共に、配線パターン３７の一端側に
引き出し端子３８が接続され、この引き出し端子３８に
異方性導電層３４が密着している。また、引き出し配線
パターン３７の引き出し端子３８と反対側の他端は超音
波診断装置本体に至る外部接続端子となっている。A lead-out wiring pattern 37 is formed on the wiring board 36, a lead-out terminal 38 is connected to one end of the wiring pattern 37, and the anisotropic conductive layer 34 is in close contact with the lead-out terminal 38. The other end of the lead-out wiring pattern 37 opposite to the lead-out terminal 38 serves as an external connection terminal reaching the ultrasonic diagnostic apparatus main body.
【００３７】一方、圧電振動子アレイ３０の共通電極で
ある第２の電極３３側、すなわち超音波送受波面側には
音響マッチング層３９および音響レンズ４０が形成され
る。但し、音響レンズ４０については、レンズ方向の振
動子の配列数が十分多くなれば、電子的な超音波の集束
が可能となるため、その必要性が小さくなることは言う
までもない。また、第２の電極３３には共通電極取り出
し部４１が接続されている。On the other hand, an acoustic matching layer 39 and an acoustic lens 40 are formed on the second electrode 33 side, which is a common electrode of the piezoelectric vibrator array 30, that is, on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface side. However, needless to say, in the acoustic lens 40, if the number of transducers arranged in the lens direction is sufficiently large, electronic ultrasonic waves can be focused, and thus the necessity thereof is reduced. The common electrode lead-out portion 41 is connected to the second electrode 33.
【００３８】図６に、本実施例における特徴的な構成要
素である異方性導電層３４の具体的な構成例を示す。こ
の例に示す異方性導電層３４は、樹脂基材４２中に柱状
導電体４３を配列した状態となっている。ここで、樹脂
基材４２可撓性樹脂または超音波プローブを構成する他
の部分に影響を与えない程度の加熱で変形が可能な熱可
撓性の樹脂からなる。また、柱状導電体４３は圧電振動
子アレイ３０の第１の電極３２の配列間隔より細かい間
隔で配列されており、導電体幅は電極間ギャップより小
さくとっている。このため、第１の電極３２と異方性導
電層３４との接続の際、微妙なアライメントは必要とし
なくて済む。FIG. 6 shows a specific configuration example of the anisotropic conductive layer 34 which is a characteristic component in this embodiment. The anisotropic conductive layer 34 shown in this example is in a state in which the columnar conductors 43 are arranged in the resin base material 42. Here, the resin base material 42 is made of a flexible resin or a thermo-flexible resin that can be deformed by heating to such an extent that it does not affect other parts constituting the ultrasonic probe. Further, the columnar conductors 43 are arranged at intervals smaller than the arrangement interval of the first electrodes 32 of the piezoelectric vibrator array 30, and the conductor width is smaller than the inter-electrode gap. Therefore, when connecting the first electrode 32 and the anisotropic conductive layer 34, delicate alignment is not necessary.
【００３９】また、好ましくは異方性導電層３４には、
振動子間の音響的結合によるクロストークを低減する目
的で、使用する超音波波長と同程度以上の深さのギャッ
プが振動子間に位置した部分に設けられている。超音波
診断装置で現実に使用する超音波周波数が２ＭＨｚ以上
（２ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ程度）であることを考慮する
と、異方性導電層３４の厚みは０．５ｍｍ程度以上であ
ることが好ましく、かつバッキング材３６の曲率に合わ
せて変形が可能である程度以下であることが望ましい。Preferably, the anisotropic conductive layer 34 is composed of
For the purpose of reducing crosstalk due to acoustic coupling between the transducers, a gap having a depth equal to or greater than the ultrasonic wavelength used is provided in the portion located between the transducers. Considering that the ultrasonic frequency actually used by the ultrasonic diagnostic apparatus is 2 MHz or more (about 2 MHz to 10 MHz), the thickness of the anisotropic conductive layer 34 is preferably about 0.5 mm or more, and the backing is preferable. It is desirable that the material 36 be deformable in accordance with the curvature of the material 36 and be less than a certain degree.
【００４０】次に、異方性導電層３４の製造方法につい
て二つの例を示す。第一の製造方法では、まず柱状導電
体４３と同一の材料の板材またはシートに、圧電振動子
アレイ３０の第１の電極３２の配列ピッチ以下のピッチ
で、マトリクス状溝を形成する。このマトリクス状溝の
幅は電極３２間の分割溝の幅よりも大きくし、可能であ
れば切り残される導電体の幅が電極３２間の分割溝の幅
よりも小さいことが望ましい。また、マトリクス状溝の
深さは異方性導電層３４の所望とする厚み以上にする。Next, two examples of the method of manufacturing the anisotropic conductive layer 34 will be shown. In the first manufacturing method, first, matrix-shaped grooves are formed in a plate material or sheet made of the same material as the columnar conductors 43 at a pitch equal to or smaller than the arrangement pitch of the first electrodes 32 of the piezoelectric vibrator array 30. It is desirable that the width of the matrix-shaped groove is larger than the width of the dividing groove between the electrodes 32, and if possible, the width of the conductor left uncut is smaller than the width of the dividing groove between the electrodes 32. Further, the depth of the matrix-shaped groove is set to be equal to or larger than the desired thickness of the anisotropic conductive layer 34.
【００４１】次に、このマトリクス状溝に、硬化物が可
撓性であり、かつバッキング材として適した音響特性を
持つ、樹脂基材４２となる樹脂（例えばエポキシ樹脂）
を充填し、この樹脂を硬化させた後、マトリクス状溝を
入れ残した部分の導電体を削り取る。これにより、図６
に示したような異方性導電層３４を製造することができ
る。Next, a resin (for example, an epoxy resin), which becomes a resin base material 42, has a cured product which is flexible and has acoustic characteristics suitable as a backing material in the matrix grooves.
Is filled and the resin is hardened, and then the conductor in the portion where the matrix-shaped grooves are left is scraped off. As a result, FIG.
It is possible to manufacture the anisotropic conductive layer 34 as shown in FIG.
【００４２】異方性導電層３４の第二の製造方法によれ
ば、柱状導電体４３の径と同程度の厚みの導電体シート
と、柱状導電体４３間の樹脂幅の厚みを持ち樹脂基材４
３と同一材料からなる樹脂シートとを圧電振動子アレイ
３０の一方の振動子配列方向の長さまで交互に接着積層
し、硬化後、積層方向と直交する方向に異方性導電層３
４の所望とする厚さまでスライスしてシート状にする。According to the second method of manufacturing the anisotropic conductive layer 34, a conductive sheet having a thickness similar to the diameter of the columnar conductor 43 and a resin base having a resin width between the columnar conductors 43 is formed. Material 4
3 and a resin sheet made of the same material are alternately adhered and laminated to the length of one side of the piezoelectric oscillator array 30 in the oscillator arrangement direction, and after curing, the anisotropic conductive layer 3 is formed in a direction orthogonal to the lamination direction.
Slice to a desired thickness of 4 into sheets.
【００４３】この後、樹脂基材４２における柱状導電体
４３間の樹脂幅と同じ厚みでかつ樹脂基材４３と同一材
料からなる樹脂シートと、上述したスライスして得られ
たシートを交互に接着積層し、硬化後、積層方向と直交
する方向に異方性導電層３４の所望とする厚みにスライ
スすることで、図６に示したような異方性導電層３４を
製造することができる。Thereafter, a resin sheet having the same thickness as the resin width between the columnar conductors 43 in the resin base material 42 and made of the same material as the resin base material 43 and the above-mentioned sliced sheet are alternately bonded. After laminating, curing, and slicing to a desired thickness of the anisotropic conductive layer 34 in a direction orthogonal to the laminating direction, the anisotropic conductive layer 34 as shown in FIG. 6 can be manufactured.
【００４４】なお、異方性導電層３４の構成および製造
方法は、上述した例に限られないことは勿論である。Of course, the structure and manufacturing method of the anisotropic conductive layer 34 are not limited to the above-mentioned examples.
【００４５】次に、本実施例による２次元アレイ超音波
プローブの製造方法について説明する。まず、圧電体層
の両面に電極を形成した圧電振動子を異方導電性層３４
に例えば導電性接着剤で接合する。この接合は十分な接
着強度と電気的コンタクトが得られれば、特に方法を限
定するものではない。次に、圧電振動子を振動子配列数
の多い方向（長い方向）に切断して、短い方向の各アレ
イに分割する。このとき、圧電振動子に分割溝を異方性
導電層３４に達するまで切り込むことにより、振動子を
完全にマトリクス状に分割する。Next, a method of manufacturing the two-dimensional array ultrasonic probe according to this embodiment will be described. First, the piezoelectric vibrator in which electrodes are formed on both surfaces of the piezoelectric layer is used as the anisotropic conductive layer 34.
Are bonded to each other with a conductive adhesive, for example. This bonding is not particularly limited as long as sufficient adhesive strength and electrical contact can be obtained. Next, the piezoelectric vibrator is cut in a direction in which the number of arranged vibrators is long (long direction), and divided into arrays in short directions. At this time, the dividing grooves are cut into the piezoelectric vibrator until the anisotropic conductive layer 34 is reached, whereby the vibrator is completely divided into a matrix.
【００４６】次に、圧電振動子の分割溝および異方性導
電槽３４の切り込み溝に、隣接する圧電振動子間の音響
的結合を小さくするための低硬度の樹脂を充填し、その
樹脂が硬化した後、分割された超音波送受波面側の電極
を蒸着または導電性樹脂等で再接続して、共通電極であ
る第２の電極３３とし、これに導電板からなる共通電極
取り出し部４１を半田や導電性接着剤等で接続する。Next, the division groove of the piezoelectric vibrator and the cut groove of the anisotropic conductive tank 34 are filled with a low hardness resin for reducing acoustic coupling between the adjacent piezoelectric vibrators, and the resin is filled with the resin. After hardening, the divided electrodes on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface side are reconnected by vapor deposition or a conductive resin or the like to form the second electrode 33 which is a common electrode, and the common electrode lead-out portion 41 made of a conductive plate is attached to this. Connect with solder or conductive adhesive.
【００４７】次いで、第２の電極３３側である超音波送
受波面上に音響マッチング層３４を形成し、振動子の素
子数の多い方向の各アレイに分割する。このときの分割
溝も異方性導電層３４に達するまで切り込み、振動子を
完全にマトリクス状に分割する。バッキング材３５はコ
ンベックスアレイのための曲率を持たせてあり、素子数
の少ない方向の振動子の配列ピッチに合わせた幅に設定
されている。このバッキング材３５とリード取り出し用
にコンベックスアレイの曲率に合わせて引き出し端子３
８に曲率を持たせた配線基板３６とを交互に接着積層し
て構成し、これに異方性導電層３４をバッキング材３５
の曲率に合わせて変形させ、異方性導電フィルムやバン
プ等により接続し、配線基板３６上の引き出し端子３８
と振動子第１の電極３２との電気的コンタクトをとる。Next, the acoustic matching layer 34 is formed on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface on the second electrode 33 side, and is divided into each array in the direction in which the number of elements of the vibrator is large. The dividing groove at this time is also cut until reaching the anisotropic conductive layer 34, and the vibrator is completely divided into a matrix. The backing material 35 has a curvature for the convex array and is set to have a width that matches the array pitch of the transducers in the direction in which the number of elements is small. The backing material 35 and the lead-out terminal 3 for lead extraction according to the curvature of the convex array.
8 and the wiring board 36 having a curvature are alternately adhered and laminated, and the anisotropic conductive layer 34 is provided thereon with the backing material 35.
Of the lead-out terminals 38 on the wiring board 36 by connecting them with anisotropic conductive films or bumps.
And the vibrator first electrode 32 are electrically contacted.
【００４８】この場合、配線基板３６上の引き出し端子
３８の面積を対応する振動子の電極３２よりも小さい範
囲内でできるだけ大きく形成することで、引き出し端子
３８と異方性導電層３４との接続を容易にすることがで
きる。その後、振動子間の切断溝に素子間樹脂を充填
し、さらに音響マッチング層３９上に音響レンズ４０を
接着して製造することができる。In this case, the lead terminal 38 and the anisotropic conductive layer 34 are connected by forming the lead terminal 38 on the wiring substrate 36 as large as possible within a range smaller than the corresponding electrode 32 of the vibrator. Can be facilitated. After that, the cut groove between the vibrators can be filled with resin between elements, and the acoustic lens 40 can be further adhered onto the acoustic matching layer 39 to manufacture.
【００４９】上述した本実施例の２次元アレイ超音波プ
ローブにおいては、振動子の第１の電極３２からのリー
ド取り出しを電極３２と直交する方向に行うことができ
るため、振動子を各エレメントに完全に分割することが
でき、エレメント間のクロストークを小さくすることが
できる。In the above-described two-dimensional array ultrasonic probe of the present embodiment, the lead can be taken out from the first electrode 32 of the vibrator in the direction orthogonal to the electrode 32, so that the vibrator is provided in each element. It can be completely divided, and crosstalk between elements can be reduced.
【００５０】また、電極３２を柔軟性のある異方性導電
層３４を介してリード引き出し用の配線基板３６上の引
き出し配線パターン３７に接続しているため、コンベッ
クスアレイプローブのようにバッキング材３５の形状が
曲率を持っているような場合でも、容易に接続が可能と
なる。Further, since the electrode 32 is connected to the lead-out wiring pattern 37 on the lead-leading wiring board 36 via the flexible anisotropic conductive layer 34, the backing material 35 like a convex array probe is used. Even if the shape of has a curvature, connection can be easily performed.
【００５１】さらに、異方性導電層３４を図６に示した
ように柱状導電体４３を振動子の配列ピッチ以下で配列
して構成することで、微妙なアライメントを必要とする
ことなく、振動子との接続後の切断ができる。異方性導
電層３４と配線基板３６の引き出し端子３８との接続に
おいても、接続に異方性導電フィルムやバンプ等を使用
することで、同様に微妙なアライメントを必要とせずに
接合することが可能となる。Further, as shown in FIG. 6, the anisotropic conductive layer 34 is formed by arranging the columnar conductors 43 at an array pitch of the oscillators or less, so that the vibration can be performed without the need for delicate alignment. Can disconnect after connecting with a child. Also in the connection between the anisotropic conductive layer 34 and the lead-out terminal 38 of the wiring board 36, by using an anisotropic conductive film, a bump or the like for the connection, it is possible to perform the bonding without the need for delicate alignment. It will be possible.
【００５２】なお、上記実施例では図６に示した構造の
異方性導電層３４において、樹脂基材４２に可撓性樹脂
を用いると説明したが、例えば超音波プローブを構成す
る他の部分に影響を与えない程度の加熱で変形が可能な
熱可撓性の樹脂でもよい。また、コンベックスアレイプ
ローブでなく、通常の平坦な形状の２次元アレイ超音波
プローブの場合には、異方性導電層３４は特に可撓性も
しくは熱可撓性を有する必要はない。In the above embodiment, the anisotropic conductive layer 34 having the structure shown in FIG. 6 has been described as using the flexible resin as the resin base material 42. However, for example, other portions constituting the ultrasonic probe. It may be a thermo-flexible resin that can be deformed by heating to such an extent that it does not affect. Further, in the case of a normal flat two-dimensional array ultrasonic probe instead of the convex array probe, the anisotropic conductive layer 34 does not need to have flexibility or heat flexibility.
【００５３】（第３の実施例）図７に、本発明の第３の
実施例に係る２次元アレイ超音波プローブの要部の斜視
図を示す。図７において、圧電振動子アレイ５０は圧電
体層５１とその両面に被着された第１および第２の電極
５２，５３からなり、圧電体層５０と第１の電極５２は
マトリクス状に分割して構成され、第２の電極５３は共
通電極となっている。(Third Embodiment) FIG. 7 shows a perspective view of a main part of a two-dimensional array ultrasonic probe according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 7, a piezoelectric vibrator array 50 is composed of a piezoelectric layer 51 and first and second electrodes 52 and 53 attached to both surfaces thereof, and the piezoelectric layer 50 and the first electrode 52 are divided into a matrix. The second electrode 53 is a common electrode.
【００５４】圧電振動子アレイ５０の振動子の配列数の
少ない方向の両端には、引き出し用パッド５４が設けら
れる。第１の電極５２上には、配列数の少ない方向に沿
って一列に引き出し用パッド５４まで絶縁層５５が形成
され、この絶縁層５５の電極５２上にコンタクトホール
５６が設けられている。絶縁層５５上にはコンタクトホ
ール５６と引き出し用パッド５４とを電気的に接続する
ように、配線パターン５７が被着形成される。このと
き、配線パターン５７の引き出し方向の中心位置から対
称な位置にある電極からの引き出しは、同一の引き出し
用パッド５４に引き出すようにする。Lead-out pads 54 are provided at both ends of the piezoelectric vibrator array 50 in the direction in which the number of arranged vibrators is small. On the first electrode 52, an insulating layer 55 is formed in a row along the direction in which the number of arrays is small up to the extraction pad 54, and a contact hole 56 is provided on the electrode 52 of the insulating layer 55. A wiring pattern 57 is deposited on the insulating layer 55 so as to electrically connect the contact hole 56 and the lead-out pad 54. At this time, the lead-outs from the electrodes at positions symmetrical with respect to the center position of the wiring pattern 57 in the lead-out direction are led out to the same lead-out pad 54.
【００５５】引き出し用パッド５４は、電極５２と同一
面から振動子の側面上に延在され、バッキング材５８の
側面に形成されたリード取り出し用基板５９上のパッド
６０との接続は、この電極４２の側面部で行われる。本
実施例では、電極４２とパッド６０との接続にワイヤ６
１によるワイヤボンディングを用いている。The lead-out pad 54 extends from the same surface as the electrode 52 onto the side surface of the vibrator, and is connected to the pad 60 on the lead-out substrate 59 formed on the side surface of the backing material 58 by this electrode. 42 on the side. In this embodiment, the wire 6 is used to connect the electrode 42 and the pad 60.
Wire bonding according to No. 1 is used.
【００５６】ここで、絶縁層５５としてはその厚みが振
動子により発生する超音波の周波数領域において超音波
プローブの特性にほとんど影響しない程度に、使用する
超音波波長より十分薄く（好ましくは超音波波長の２０
分の１程度以下）、しかもその厚みにおいて配線パター
ン５７と電極５２間に電気的クロストークの生じにくい
程度に誘電率が圧電体層５１のそれより十分小さい（好
ましくは圧電体層５１の誘電率の５０分の１程度以下）
材料、例えばポリイミド樹脂を使用する。Here, the thickness of the insulating layer 55 is sufficiently thinner than the wavelength of the ultrasonic wave to be used (preferably the ultrasonic wave) so that the thickness of the insulating layer 55 hardly affects the characteristics of the ultrasonic probe in the frequency range of the ultrasonic wave generated by the vibrator. 20 wavelength
The dielectric constant is sufficiently smaller than that of the piezoelectric layer 51 (preferably the dielectric constant of the piezoelectric layer 51) so that electrical crosstalk is less likely to occur between the wiring pattern 57 and the electrode 52 in its thickness. About 1/50 or less)
A material such as a polyimide resin is used.
【００５７】一方、圧電振動子アレイ５０の第２の電極
５３は一様に形成された共通電極であり、振動子配列数
の少ない方向に引き出されて共通電極取り出し部６２に
接続されている。さらに、第２の電極５３上には音響マ
ッチング層６３が形成されている。On the other hand, the second electrode 53 of the piezoelectric vibrator array 50 is a uniformly formed common electrode, which is drawn out in the direction in which the number of arranged vibrators is small and is connected to the common electrode extraction portion 62. Further, an acoustic matching layer 63 is formed on the second electrode 53.
【００５８】本実施例の２次元アレイ超音波プローブに
よれば、マトリックス状に分割された電極５２上に、電
気的なクロストークが生じ難く、かつ音響的な影響もほ
とんどない程度の厚みと誘電率を有する絶縁層５５を介
して、引き出し用パッド５４までの配線パターン５７を
設けているため、音響的な特性の劣化を受けることなく
電極５２から配線パターン５７を引き出すことができ
る。According to the two-dimensional array ultrasonic probe of this embodiment, electrical crosstalk is hardly generated on the electrodes 52 divided into a matrix, and there is almost no acoustic influence. Since the wiring pattern 57 up to the extraction pad 54 is provided via the insulating layer 55 having a certain ratio, the wiring pattern 57 can be extracted from the electrode 52 without being deteriorated in acoustic characteristics.
【００５９】また、配線パターン５７を電極５２の一つ
の幅内に形成しているため、圧電振動子アレイ５０の一
方向については、通常のアレイプローブと同様に完全に
分割することができる。圧電振動子アレイ５０の他の方
向についても、振動子を予め分割し、分割した振動子間
に樹脂を充填した後に電極を形成することで、振動子間
の音響的なアイソレーションをとることができるため、
振動子間の音響的クロストークも通常のプローブと同様
のレベルにすることができる。Since the wiring pattern 57 is formed within one width of the electrode 52, one direction of the piezoelectric vibrator array 50 can be completely divided in the same manner as a normal array probe. Also in the other directions of the piezoelectric vibrator array 50, the vibrators are divided in advance, and the electrodes are formed after the divided vibrators are filled with resin, whereby acoustic isolation between the vibrators can be obtained. Because you can
The acoustic crosstalk between the oscillators can be set to the same level as that of a normal probe.
【００６０】さらに、引き出し用パッド５４をマトリッ
クス状に分割した電極５２の面と同一面から振動子側面
に延在させて形成したことにより、絶縁層５５上の配線
パターン５７を同一面上に形成でき、引き出しは比較的
引き出しやすい側面で行うことができる。Further, the lead-out pad 54 is formed so as to extend from the same surface as the surface of the electrodes 52 divided into a matrix shape to the side surface of the vibrator, so that the wiring pattern 57 on the insulating layer 55 is formed on the same surface. It is possible to pull out, and the pulling out can be performed on the side where pulling out is relatively easy.
【００６１】また、２次元アレイとしての目的を可変口
径および可変焦点に限定した場合、マトリクス分割され
た電極５２のうち、振動子の配列数の少ない方向に対称
な位置にある電極を同一の引き出し用パッド５４に引き
出すことで、パッド５４の数を最小限にすることがで
き、絶縁層５５上の配線パターン５７についてもより簡
素化することができる。Further, when the purpose of the two-dimensional array is limited to the variable aperture and the variable focus, of the matrix-divided electrodes 52, the electrodes at the symmetrical positions in the direction in which the number of arrayed transducers is small are extracted the same. The number of pads 54 can be minimized by pulling out to the pads for use 54, and the wiring pattern 57 on the insulating layer 55 can be further simplified.
【００６２】なお、本実施例においては圧電振動子アレ
イ５０の圧電体層５１および第１の電極５２を振動子配
列数の少ない方向にも分割しているが、同方向において
は電極５２のみを分割することも可能である。In this embodiment, the piezoelectric layer 51 and the first electrode 52 of the piezoelectric vibrator array 50 are also divided in the direction in which the number of arranged vibrators is small. However, in the same direction, only the electrode 52 is divided. It is also possible to divide.
【００６３】また、図では構成を分かり易くするために
圧電振動子アレイの振動子配列数の少ない方向の振動子
（電極）の数を３つとしたが、これに限るものではな
い。例えば振動子の分割数を５つ以上にした場合、引き
出し用パッド５４の数は３つ以上必要となるわけである
が、引き出し用パッドは電気的に分割することが可能で
あり、引き出しにワイヤボンディングを用いる場合、１
つのパッド面積をボンディングに必要なだけ確保すれ
ば、例えば図８（ａ）（ｂ）に示すように引き出し用パ
ッド５４を複数個に分割することにより必要なパッド数
を確保できる。図８（ａ）は引き出し用パッド５４を２
個に分割した例、図８（ｂ）は３個に分割した例であ
る。In the figure, the number of vibrators (electrodes) in the direction in which the number of vibrators arranged in the piezoelectric vibrator array is small is three in order to make the configuration easy to understand, but the number is not limited to this. For example, if the number of divided vibrators is five or more, the number of extraction pads 54 is required to be three or more. However, the extraction pads can be electrically divided and a wire can be used for extraction. When using bonding, 1
If one pad area is secured as necessary for bonding, the required number of pads can be secured by dividing the lead-out pad 54 into a plurality as shown in FIGS. 8A and 8B, for example. In FIG. 8A, two drawer pads 54 are provided.
8B is an example of division into three pieces, and FIG. 8B is an example of division into three pieces.
【００６４】さらに、本実施例では引き出し用パッド５
４の数の減少と配線パターン５７の簡素化のために、配
線パターン５７の引き出し方向の中心位置から対称な位
置にある電極５２を同一の引き出し用パッド５４に引き
出すようにしたが、２次元アレイ超音波プローブを２次
元スキャンに使用するような用途では、電極５２の各々
から個別にリードを引き出す必要がある。このような場
合には、引き出し用パッドを電極５２の数だけ確保する
ことが必要となるので、図８（ａ）（ｂ）のような構成
が有利となる。Further, in this embodiment, the drawing pad 5 is used.
In order to reduce the number of wirings 4 and to simplify the wiring pattern 57, the electrodes 52 at symmetrical positions from the center position of the wiring pattern 57 in the drawing direction are drawn to the same drawing pad 54. In applications where the ultrasound probe is used for two-dimensional scanning, it is necessary to individually pull out the leads from each of the electrodes 52. In such a case, it is necessary to secure the number of extraction pads as many as the number of electrodes 52. Therefore, the configuration shown in FIGS. 8A and 8B is advantageous.
【００６５】[0065]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば圧
電振動子アレイを支持する配線基板上に形成された引き
出し配線パターンに圧電振動子アレイのマトリクス分割
された第１の電極を接続することで、圧電振動子アレイ
のリード線の引き出しを行うため、引き出し配線パター
ンを目印として圧電振動子をマトリクス状に分割するこ
とができ、切断時の位置合わせが容易であり、しかも配
線基板に圧電振動子アレイの分割溝と連続した切り込み
溝を形成しているため、この切り込み溝によって圧電振
動子間の音響的アイソレーションがなされることによ
り、クロストークが低減され、音場特性の良好な２次元
アレイ超音波プローブを提供することができる。As described above, according to the present invention, the matrix-divided first electrodes of the piezoelectric vibrator array are connected to the lead-out wiring pattern formed on the wiring substrate supporting the piezoelectric vibrator array. Since the lead wires of the piezoelectric vibrator array are pulled out, the piezoelectric vibrators can be divided into a matrix shape by using the lead-out wiring pattern as a mark, the alignment at the time of cutting is easy, and the piezoelectric substrate Since a cut groove that is continuous with the dividing groove of the vibrator array is formed, acoustic cuts are made between the piezoelectric vibrators by the cut groove to reduce crosstalk and to improve the sound field characteristics. A dimensional array ultrasound probe can be provided.
【００６６】また、本発明によれば圧電振動子アレイの
マトリクス分割された第１の電極の面に接して厚み方向
にのみ導電性を有する異方性導電層を設け、この異方性
導電層の第１の電極と反対側の面上に配線基板の引き出
し端子を接続し、この引き出し端子に接続された配線基
板上の引き出し配線パターンによって圧電振動子アレイ
のリード線の引き出しを行うため、圧電振動子をマトリ
クス状に切断する際の位置合わせを厳密に行うことな
く、圧電振動子アレイのマトリクス分割された電極と引
き出し配線パターンとの接続が可能となり、さらに異方
性導電層を可撓性材料で形成することにより、コンベッ
クスアレイプローブの場合でも、振動子を異方性導電層
に接合してからマトリクス状に切断した後、バッキング
材に接合することで容易に２次元アレイを得ることが可
能な２次元アレイ超音波プローブを提供することができ
る。Further, according to the present invention, an anisotropic conductive layer having conductivity only in the thickness direction is provided in contact with the surface of the matrix-divided first electrodes of the piezoelectric vibrator array. The lead-out terminal of the wiring board is connected to the surface of the wiring board opposite to the first electrode, and the lead wire of the piezoelectric vibrator array is drawn out by the lead-out wiring pattern on the wiring board connected to the lead-out terminal. It is possible to connect the matrix-divided electrodes of the piezoelectric vibrator array to the lead-out wiring patterns without strict alignment when cutting the vibrator into a matrix, and to make the anisotropic conductive layer flexible. By using a material, even in the case of a convex array probe, it is possible to bond the oscillator to the anisotropic conductive layer, cut it into a matrix, and then bond it to the backing material. It is possible to provide a two-dimensional array ultrasonic probe capable of obtaining a two-dimensional array to easily.
【図１】本発明の第１の実施例に係る２次元アレイ超音
波プローブの斜視図FIG. 1 is a perspective view of a two-dimensional array ultrasonic probe according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施例の要部の構成をより詳しく示す一部切
欠した斜視図FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing in more detail the configuration of a main part of the embodiment.
【図３】同実施例および比較例の２次元アレイ超音波プ
ローブのエレメントファクタ特性を比較して示す図FIG. 3 is a diagram showing a comparison of element factor characteristics of the two-dimensional array ultrasonic probes of the example and the comparative example.
【図４】本発明の第２の実施例に係る２次元アレイ超音
波プローブの一部切欠した平面図および斜視図FIG. 4 is a partially cutaway plan view and perspective view of a two-dimensional array ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention.
【図５】図４のＡ−Ａ′線に沿う断面図5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
【図６】同実施例における異方性導電層の構造を示す斜
視図FIG. 6 is a perspective view showing a structure of an anisotropic conductive layer in the example.
【図７】本発明の他の実施例に係る２次元アレイ超音波
プローブの斜視図FIG. 7 is a perspective view of a two-dimensional array ultrasonic probe according to another embodiment of the present invention.
【図８】同実施例に係る変形例を示す要部の斜視図FIG. 8 is a perspective view of a main part showing a modified example of the embodiment.
１０…圧電振動子アレイ １１…圧電体層 １２…第１の電極 １３…第２の電
極 １４…配線基板 １５…リジッド
部 １６…フレキシブル部 １７…配線パタ
ーン １８…外部接続端子 １９…接続部 ２０…引き出し端子 ２１…スルーホ
ール ２２…分割溝 ２３…切り込み
溝 ２４…共通電極 ２５…音響マッ
チング層 ３０…圧電振動子アレイ ３１…圧電体層 ３２…第１の電極 ３３…第２の電
極 ３４…異方性導電層 ３５…バッキン
グ材 ３６…配線基板 ３７…配線パタ
ーン ３８…引き出し端子 ３９…音響マッ
チング層 ４０…音響レンズ ４１…共通電極
取り出し部 ４２…樹脂基材 ４３…柱状導電
体 ５０…圧電振動子アレイ ５１…圧電体層 ５２…第１の電極 ５３…第２の電
極 ５４…引き出し用パッド ５５…絶縁層 ５６…コンタクトホール ５７…配線パタ
ーン ５８…バッキング材 ５９…リード取
り出し用基板 ６０…パッド ６１…ワイヤ ６２…共通電極 ６３…共通電極
取り出し部10 ... Piezoelectric vibrator array 11 ... Piezoelectric layer 12 ... First electrode 13 ... Second electrode 14 ... Wiring board 15 ... Rigid part 16 ... Flexible part 17 ... Wiring pattern 18 ... External connection terminal 19 ... Connection part 20 ... Lead-out terminal 21 ... Through hole 22 ... Dividing groove 23 ... Notch groove 24 ... Common electrode 25 ... Acoustic matching layer 30 ... Piezoelectric vibrator array 31 ... Piezoelectric layer 32 ... First electrode 33 ... Second electrode 34 ... Anisotropic Conductive layer 35 ... Backing material 36 ... Wiring board 37 ... Wiring pattern 38 ... Lead-out terminal 39 ... Acoustic matching layer 40 ... Acoustic lens 41 ... Common electrode extraction part 42 ... Resin base material 43 ... Columnar conductor 50 ... Piezoelectric vibrator array 51 ... Piezoelectric layer 52 ... First electrode 53 ... Second electrode 54 ... Lead-out pad 55 ... Insulating layer 56 ... Contact hole 57 ... Wiring pattern 58 ... Backing material 59 ... Lead extraction substrate 60 ... Pad 61 ... Wire 62 ... Common electrode 63 ... Common electrode extraction section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 富男 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Tomio Ono 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated Toshiba Research and Development Center
Claims (2)
および第２の電極からなり、少なくとも圧電体層と第１
の電極が複数の分割溝によりマトリクス状に分割された
圧電振動子アレイと、 この圧電振動子アレイを支持すると共に、該圧電振動子
アレイの前記第１の電極に電気的に接続された引き出し
配線パターンを有し、かつ該圧電振動子アレイの支持部
分に前記分割溝と連続した切り込み溝を厚み方向の途中
まで形成した配線基板とを備えたことを特徴とする２次
元アレイ超音波プローブ。1. A piezoelectric layer and a first layer formed on both sides of the piezoelectric layer.
And a second electrode, at least the piezoelectric layer and the first electrode.
Of the piezoelectric vibrator array in which the electrodes of the piezoelectric vibrator array are divided into a matrix by a plurality of dividing grooves, and lead-out wiring that supports the piezoelectric vibrator array and is electrically connected to the first electrode of the piezoelectric vibrator array. A two-dimensional array ultrasonic probe having a pattern, and a wiring board having a cut groove continuous with the dividing groove in the support portion of the piezoelectric vibrator array and formed halfway in the thickness direction.
および第２の電極からなり、少なくとも圧電体層と第１
の電極がマトリクス状に分割された圧電振動子アレイ
と、 前記第１の電極の前記圧電体層と反対側の面上に形成さ
れ、厚み方向にのみ導電性を有する異方性導電層と、 この異方性導電層の前記第１の電極と反対側の面上に接
続された引き出し端子および該引き出し端子に接続され
た引き出し配線パターンを有する配線基板とを備えたこ
とを特徴とする２次元アレイ超音波プローブ。2. A piezoelectric layer and a first layer formed on both sides of the piezoelectric layer.
And a second electrode, at least the piezoelectric layer and the first electrode.
A piezoelectric vibrator array in which the electrodes are divided in a matrix, and an anisotropic conductive layer formed on the surface of the first electrode opposite to the piezoelectric layer and having conductivity only in the thickness direction, A two-dimensional structure comprising: a lead-out terminal connected to a surface of the anisotropic conductive layer opposite to the first electrode; and a wiring board having a lead-out wiring pattern connected to the lead-out terminal. Array ultrasonic probe.
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