超声波转换器、超声波探头、超声波转换器的制造方法

摘要

本发明提供一种即使超声波转换器中的压电元件个数增加也能够避免难于与超声波诊断装置主体的连接的事态，同时能够可靠地进行超声波转换器的超声波发射接收的超声波转换器。在超声波转换器中，配置有在压电元件的背面设有贯通电极的基板，在该基板的另一衬底材料侧设有电子电路，将该贯通电极和电子电路的电极连接。该电子电路对来自压电元件的电信号进行加法处理以减少信号路径。

权利要求

1.一种超声波转换器，其特征在于，具备：多个超声波振子，在超声波的发射方向侧的前面设有前面电极，在所述前面的相反侧的面即背面设有背面电极，且具有压电性；

基板，配置于所述超声波振子的所述背面侧，与所述背面电极直接或者间接地连接；

电子电路，连接于所述基板的所述背面电极侧的面的相反侧的面，经由所述基板在与各所述超声波振子之间通有信号路径；以及衬底材料，配置于所述超声波振子的所述背面侧，以在与所述超声波振子之间夹持所述基板及所述电子电路的方式设置。

2.如权利要求1所述的超声波转换器，其特征在于，在所述基板上，在与所述背面电极分别对应的位置设有从所述发射方向侧的面向相反侧的面贯通的贯通电极，所述电子电路的端子电极在与所述基板侧的面的所述贯通电极对应的位置与所述基板连接，通过将所述贯通电极和所述端子电极导通，将所述背面电极和所述电子电路导通。

3.如权利要求2所述的超声波转换器，其特征在于，所述电子电路为裸片，

所述基板为具有可挠性的柔性印制电路板，在不与所述背面电极重合且与所述电子电路重合的部分具备与所述电子电路连接的端子。

4.如权利要求1所述的超声波转换器，其特征在于，在所述电子电路中的自所述衬底材料向所述超声波振子的方向的长度为0.05mm～

0.3mm这一范围。

5.如权利要求1所述的超声波转换器，其特征在于，所述衬底材料由声阻抗为10MRayl～15MRayl这一范围的材料构成。

6.如权利要求5所述的超声波转换器，其特征在于，所述衬底材料的材料是在多孔质陶瓷中含浸有环氧树脂、氨基甲酸乙酯或者硅酮树脂的材料。

7.如权利要求1所述的超声波转换器，其特征在于，具备背面匹配层，设于所述电子电路和所述衬底材料之间，声阻抗比所述衬底材料小，且从所述衬底材料向所述超声波振子的方向的长度比所述电子电路短。

8.如权利要求7所述的超声波转换器，其特征在于，所述背面匹配层由聚酰亚胺或者聚酯的薄膜构成。

9.如权利要求1所述的超声波转换器，其特征在于，在所述超声波振子和所述基板之间，设有声阻抗比所述超声波振子高且具有导电性的匹配层。

10.一种具有超声波转换器的超声波探头，其特征在于，所述超声波转换器具备：

多个超声波振子，在超声波的发射方向侧的前面设有前面电极，在所述前面的相反侧的面即背面设有背面电极，且具有压电性；

基板，配置于所述超声波振子的所述背面侧，与所述背面电极直接或者间接地连接；

电子电路，连接于所述基板的所述背面电极侧的面的相反侧的面，经由所述基板在与各所述超声波振子之间通有信号路径；以及衬底材料，配置于所述超声波振子的所述背面侧，以在与所述超声波振子之间夹持所述基板及所述电子电路的方式设置。

11.一种超声波转换器的制造方法，

所述超声波转换器具有：

多个超声波振子，被二维排列，在超声波的发射方向侧的前面设有接地电极，在所述前面的相反侧的面即背面设有信号电极；

衬底材料，进行所述超声波振子的声衰减，配置于所述超声波振子的背面侧；以及布线基板，设有与所述接地电极共同连接的布线图案，所述制造方法的特征在于，具备：

在单一的压电材料块的所述背面按纵横且大致相等的间隔形成未到达所述前面的深度的切口的工序；

在形成有所述切口的所述压电材料块的背面涂敷用于粘接所述衬底材料的粘接剂的工序；

将涂敷有所述粘接剂的所述背面和所述衬底材料压接而将所述压电材料块和所述衬底材料粘接的工序；

通过对粘接有所述衬底材料的所述压电材料块从所述前面侧沿所述切口形成分割槽，将所述压电材料块分割为所述二维排列的多个超声波振子的工序；以及通过对利用所述分割得到的所述多个超声波振子接合所述布线基板，将所述超声波振子各自的所述接地电极共同连接于所述布线图案的工序。

说明书

超声波转换器、超声波探头、超声波转换器的制造方法

[0001] 本申请基于2010年1月28日提交的日本专利申请第2010-16114号并要求享受其优先权，后者的全部内容以引用的方式并入于此。

技术领域

[0002] 本发明的实施方式涉及超声波探头、超声波转换器及超声波转换器的制造方法。

背景技术

[0003] 超声波成像装置(ultrasound imaging apparatus)为了利用超声波探头(ultrasound probe)取得受检体的所期望的诊断部位的信息而向该部位发射超声波。另外，利用超声波探头接收来自声阻抗(acoustic impedance)不同的受检体的组织边界的反射波。这样，超声波成像装置利用超声波探头扫描超声波取得受检体的体内组织的信息进行图像化。诊断者等可通过该图像进行诊断。超声波探头向受检体等发射超声波，且具有用于接收反射波的超声波转换器。

[0004] 近年来，有使用使超声波探头中的一维阵列(1D array)的超声波转换器(ultrasound transducer)旋转或者摇摆的方法的超声波探头。另外，还有使用了将超声波振子(ultrasound vibrator)、压电元件(piezoelectric transducer)等排列成矩阵状的二维阵列的超声波转换器的电子扫描式(electronic scanning method)的超声波探头。利用这些超声波探头可推进进行在三维的超声波图像收集、显示的系统的研究。三维超声波图像对在二维图像中易看漏的部位的诊断有用。另外，根据三维超声波图像，可得到适于诊断及计测的断层像，可期待诊断精度的提高。

[0005] 作为这样的超声波探头之一例，有在其把持部的内部内藏有进行电信号的发射接收的电子电路。配置于该超声波探头内的电子电路分别与超声波转换器中的超声波振子连接。而且，该电子电路基于来自超声波成像装置主体的控制信号，产生发射脉冲并分别发射到超声波振子。另外，该电子电路对通过超声波转换器转换的电信号实施束紧处理等。该电子电路将进行了束紧处理的信号发送到超声波成像装置主体。作为超声波探头的其他例，是经由可变更连接图案的构成的开关，以多个超声波振子为一组可进行共同连接。通过该构成，将多个超声波振子一并连接于超声波成像装置主体的发射接收电路。

[0006] 在此，参照图1～图6说明上述的现有超声波探头及超声波转换器之一例。图1～图6是表示设于超声波探头的现有的超声波转换器、电子电路以及将它们连接的布线基板的概略图。

[0007] 如图1所示，在超声波转换器300中，将超声波振子314排列成二维状。另外，与超声波振子314分别对应地将第一声匹配层310邻接配置。另外，在第一声匹配层310的超声波振子314侧的面的相反侧配置第二声匹配层311。即，如图1所示，在超声波转换器300中，以将超声波振子314、第一声匹配层310及第二声匹配层311依次层叠的方式配置。
另外，如图1所示，在二维配置的超声波振子314中的第一声匹配层310侧的相反侧的面(以下，称为“背面”)相对于多个超声波振子314整体设有具有吸音性的衬底材料(backing material)318。这样，超声波转换器300依次层叠衬底材料318、超声波振子314、第一声匹配层310、第二声匹配层311，并向该层叠方向发射超声波。

[0008] 另外，如图1所示，在超声波转换器300中的超声波振子314和第一声匹配层310的边界面形成有接地电极312。另外，以下将该边界面称为“前面”。另外，在超声波振子314和衬底材料318的边界面设有信号电极316。另外，以下将该边界面称为“背面”。通过将接地电极312和信号电极316设为异性电极，将一个超声波振子314夹持于极性不同的电极，可通过来自电子电路的电信号驱动该超声波振子314。

[0009] 在这样的现有的超声波转换器300中，如图2所示，接地电极(ground electrode)312和发射接收电路通过形成于柔性印制电路板(Flexible PrintedCircuits/FPC)322的布线图案(wiring pattern)(未图示)进行连接。即，与超声波振子314的接地电极312邻接的第一声匹配层310和第二声匹配层311具有导电性。接地电极312和柔性印制电路板322的布线图案经由它们连接，且这些布线图案共同连接并导入电子电路。

[0010] 另一方面，如图3所示，超声波转换器300中的信号电极(signal electrode)316和发射接收电路通过形成于柔性印制电路板321进行连接。但是，在二维阵列的超声波转换器中，由于超声波振子二维排列，因而与一维阵列的超声波转换器相比较增加了超声波振子的元件数(例如，10～100倍)。由此也使布线图案个数大幅度增加。

[0011] 例如图3所示，在超声波转换器300中，为了连接超声波振子314的各信号电极316和布线图案321，在柔性印制电路板320形成连接焊盘321a。因此，在柔性印制电路板
320中的与各超声波振子314的连接面按二维排列的多个超声波振子314的个数形成连接焊盘321a。但是，在多个连接焊盘321a之间，还必须按超声波振子314的个数形成布线图案321(参照图3)。在这样的构成中，造成布线图案321及连接焊盘321a的间距非常密，非常难以实现。作为这样的现有的超声波转换器的例子，有专利文献1。

[0012] 因此，在如图1～图3所示的现有的超声波转换器300中，在衬底材料318和超声波振子314之间配置有柔性印制电路板320，通过该布线图案实现与后段的发射接收电路连接的构成。因此，将超声波振子314的二维阵列整体分割为多个模块，在每个模块上设有柔性印制电路板320。

[0013] 即，如图4所示，将多个超声波振子314做成按规定数单位归拢在一起的模块，将该模块排列成二维状而形成超声波转换器300。这样，通过在由超声波振子314的群构成的每个模块分配柔性印制电路板320，来减少分配于各模块的布线图案321的个数。由此，可进行与各模块对应配置的中继基板330上的发射接收电路332、334和信号电极316的连接。

[0014] 在如该图4所示的超声波转换器300中，模块间夹有柔性印制电路板320、322。例如在图4所示的超声波振子314的模块间合计设有4个柔性印制电路板320、322。因此，与模块内的超声波振子314间的间距L1(图4)相比较，造成邻接的模块间的超声波振子314的间距L2长。即，造成配置于某模块端的元件和配置于邻接的其它模块端的元件的间隔增大在模块间夹有柔性印制电路板320、322的量。

[0015] 但是，若这样加大超声波振子314间的间距，则因旁瓣造成的人为因素的影响变大，有可能在超声波成像的可靠性上产生问题。另外，若超声波振子314间夹有多个柔性印制电路板320、322，则有可能使模块彼此的位置精度恶化。其结果是，对脉冲的延迟控制造成不利影响，有时使超声波的收敛·偏转的精度恶化。另外，由于在超声波转换器的制造工序增加形成超声波振子模块的工序，因而，造成制造工序繁杂，同时使成本变高。另外，因柔性印制电路板320、322的增加而有可能使超声波探头大型化。

[0016] 于是，相对于如该图1～图3、图4所示的超声波转换器300，有提案提出了一种如下构成的超声波转换器，其在衬底材料中埋设电极引线，在与衬底材料中的与超声波辐射方向侧相反侧的面使电极引线露出(例如，专利文献2)。关于这样的超声波转换器，参照图5说明超声波振子的电极和超声波成像装置的连接构成。图5是表示现有的超声波转换器的构成的概略剖面图。

[0017] 在图5所示的超声波转换器300中，将与超声波振子314的信号电极316连接的针状电极325埋设于衬底材料318。电极引线325从与衬底材料318中的超声波振子314的边界穿过衬底材料318内而从相反侧的端面露出。另外，在该构成中，与衬底材料318的该端面邻接地配置有电子电路336。另外，将电子电路336和在衬底材料318的端面露出电极引线325的端部导电粘接，通过连接电子电路336和电极引线325，可导通信号电极316和电子电路336。

[0018] 在图5所示的超声波转换器300中，将来自二维排列的多个超声波振子314的信号通过电子电路336进行束紧处理，之后，将其传输到超声波成像装置主体侧。因此，根据图5中的超声波转换器300，不需要像图4的超声波转换器那样形成超声波振子314的模块，可防止造成形成于柔性印制电路板320上的布线图案的间距过于致密的事态。

[0019] 但是，在图5所示的超声波转换器300中，由于将电极引线325埋设于衬底材料318而产生以下问题。即，虽然衬底材料318是为超声波振子314的声衰减(acoustic damping：声阻尼)而设置，但是，难以以不对衬底材料318原有的声特性带来影响的方式埋设电极引线。另外，即使可靠地实现了该作业，其制造工序也繁杂。

[0020] 另外，必须避免电极引线325间的交调失真(cross talk)。但是，由于以与超声波振子314的排列间距大致相同的间隔形成电极引线325，因而难以为了避免交调失真而确保电极引线325的间隔。另外，衬底材料318为超声波振子314的声衰减而以具有一定程度长度的方式构成，但是，若埋设于衬底材料318的电极引线325的长度变长，则有可能易于产生交调失真。另外，以使电极引线325的两端从衬底材料318的各端面露出的方式进行处理的工序非常繁杂。

[0021] 除上述的图2、图4、图5所示的超声波转换器之外，以往还有提案提出了如下构成的超声波转换器，其相对于超声波振子314的背面直接配置连接电子电路327(例如，参照图6、专利文献3)。如图6所示，在该超声波转换器300中，以与超声波振子314中的信号电极316的背面侧邻接的方式配置电子电路327。另外，在电子电路327和衬底材料318之间配置有柔性印制电路板320。在该超声波转换器300中，各超声波振子314的信号电极316与电子电路327连接。因此，电子电路327进行将许多信号束紧的处理。处理后的信号经由配置于电子电路327的另一背面的柔性印制电路板320进行传输。因此，在如图6所示的超声波转换器300中，不需要在衬底材料318中埋设电极引线，且在超声波振子314的正下方进行减少信号路径数的处理，因而解除了与电信号的传输的布线有关的困难。

[0022] 专利文献1：日本特开2005-342337号公报

[0023] 专利文献2：日本特开2002-27593号公报

[0024] 专利文献3：日本特表2007-515268号公报

[0025] 如图6所示的现有的超声波转换器300的电子电路327从连接于前面侧的信号电极316接收信号的输入，向连接于背面侧的柔性印制电路板320的布线图案输出信号。因此，在电子电路327中，前面侧及背面侧两面必须有电极。关于超声波转换器300，作为用于实现这样的电子电路的半导体工艺，例如有硅贯通电极(TSV/Through Silicon Via)。

[0026] 在此，在如图6所示的超声波转换器300中，超声波振子314和衬底材料318之间配置有电子电路327。电子电路327由半导体物质(硅等)构成。该半导体物质在声阻抗等声特性这一点上有可能与超声波振子314及衬底材料不适合。例如，硅的声阻抗(acoustic characteristic impedance)Z为19.5MRayl左右。与此相对，一般的PZT系压电材料的超声波振子314的声阻抗为35MRayl左右，在硅与其之间存在大的差异。这样的情况下，因边界面的反射率变大有时产生因反射波造成的不利影响。其结果是，有可能对超声波转换器的超声波发射接收造成障碍。

[0027] 因此，在图6的超声波转换器300中，从电子电路327的前面侧至背面侧的方向的长度极短，即电子电路327的厚度极薄，由此，必须尽可能降低对超声波发射接收的电子电路327的声特性的影响以避免对超声波成像造成障碍的事态。

[0028] 但是，在电子电路327的厚度这一点上，难以减小电子电路327的声影响，同时实现连接信号电极316和柔性印制电路板320的布线图案的硅贯通电极。即，若使形成的电子电路327薄以降低声影响，则难以使用硅贯通电极，且难以取得电子电路327两面的连接。相反，若在电子电路327中使用硅贯通电极，则电子电路327的厚度增加，有可能因该声影响而对超声波发射接收造成障碍。

发明内容

[0029] 本发明是鉴于以上的问题点而设立的，其目的在于，提供一种能够可靠地进行超声波转换器的超声波发射接收的超声波转换器。

[0030] 根据实施方式，超声波转换器具备多个超声波振子，其在超声波发射方向侧的前面及该前面侧的相反侧的面即背面分别设有前面电极及背面电极，同时具有压电性。另外，具备配置于所述超声波振子的所述背面侧且与所述背面电极直接或者间接连接的基板。另外，具备连接于所述基板的所述背面电极侧的面的相反侧的面且经由该基板在与所述各个超声波振子之间使信号路径通过的电子电路。另外，还具备配置于所述超声波振子的所述相反侧，同时以在与该超声波振子之间夹持所述基板及所述电子电路的方式设置的衬底材料。

[0031] 根据实施方式，在超声波转换器中，在超声波振子的背面设置基板，在该基板的另一衬底材料侧设置电子电路，在该电子电路经由基板在与各个超声波振子之间通过信号路径。由于为了电子电路的电信号的输入输出不需要在电子电路形成贯通电极，因而可降低电子电路的声影响，其结果是，可以避免对超声波的发射接收造成障碍的担忧。

附图说明

[0032] 图1是表示设于超声波探头的现有的超声波转换器及连接该超声波转换器和电子电路的布线基板的概略立体图；

[0033] 图2是表示设于超声波探头的现有的超声波转换器及连接该超声波转换器和电子电路的布线基板的概略立体图；

[0034] 图3是表示设于超声波探头的现有的超声波转换器中的衬底材料和布线基板及布线图案的概略立体图；

[0035] 图4是表示设于超声波探头的现有的超声波转换器、电子电路及将它们连接的布线基板的概略剖面图；

[0036] 图5是表示设于超声波探头的现有的超声波转换器、电子电路、将它们连接的布线引线及布线基板的概略剖面图；

[0037] 图6是表示设于超声波探头的现有的超声波转换器、电子电路及将它们连接的布线基板的概略剖面图；

[0038] 图7是从侧方看到的本实施方式的超声波转换器的状态的概略剖面图；

[0039] 图8是图7中的超声波转换器的概略A-A剖面图；

[0040] 图9是表示在实施方式的超声波转换器中，连接背面电极、柔性印制电路板及电子电路的状态的图8的概略部分放大剖面图；

[0041] 图10A是表示在实施方式的超声波转换器的制造工序中，进行了柔性印制电路板的连接焊盘和电子电路的端子电极的定位的状态的概略剖面图；

[0042] 图10B是表示在实施方式的超声波转换器的制造工序中，进行了图10A的定位后将连接焊盘和导电连接部连接的状态的概略剖面图。

具体实施方式

[0043] 该实施方式的目的在于，提供一种能够可靠地进行超声波的发射接收的超声波转换器。

[0044] 该实施方式的超声波转换器具备：与压电元件的背面电极直接或者间接连接的基板、连接于基板的背面电极侧的相反侧的面且经由基板在与各压电元件之间通过信号路径的电子电路、在与压电元件之间以夹持基板及电子电路的方式设置的衬底材料。

[0045] 下面，参照图7～10B说明实施方式的超声波转换器及超声波探头。

[0046] 图7是从侧方看到的本实施方式的超声波转换器100的状态的概略剖面图。图8是图7的超声波转换器100的概略A-A剖面图。下面，说明该超声波转换器100的构成。另外，在各图所示的超声波转换器中，超声波振子114的排列数不同，但该排列数只不过是概念上的表示。

[0047] (超声波转换器的概略构成)

[0048] 如图7所示，在超声波转换器100中，第一声匹配层110与超声波振子(压电元件等)114邻接配置。另外，第二声匹配层111与第一匹配层110中的超声波振子114的相反侧的面邻接配置。另外，衬底材料118(负荷材料相)设于超声波振子114中的第一声匹配层110侧的相反侧。在衬底材料118和超声波振子114之间，从超声波振子114侧向衬底材料118侧依次设有柔性印制电路板120、电子电路(117a、117b)及背面匹配层130。

[0049] 另外，如图7所示，在超声波振子114中，在与第一声匹配层110邻接的前面设有前面电极112。另外，在该前面的相反侧的背面设有背面电极116。在本实施方式中，例如也可以将前面电极112设为接地电极。另外，也可以通过形成于如图8所示的布线基板123上的布线图案(未图示)将各前面电极做成共同连接的构成。

[0050] 布线基板123上的布线图案经由如图8所示的导电粘接部124与柔性印制电路板120的布线图案连接。导电粘接部124用于将布线基板123和柔性印制电路板120导通。根据这样的构成，经由这些布线图案在超声波发射接收主体和前面电极112之间传输信号。

[0051] 在超声波转换器100中，经由柔性印制电路板120及布线基板123向前面电极112和背面电极116施加电压。该施加电压以从超声波成像装置发射的信号为基础。各超声波振子114将该施加电压转换为超声波脉冲。转换后的超声波脉冲经由第一声匹配层110、第二声匹配层111及声透镜(未图示)送到受检体。超声波转换器100接收来自受检体的反射波，将该反射波转换为信号。该信号经由背面电极116分别发送到对应的电子电路117a或者电子电路117b。电子电路117a、117b对该信号实施加法处理减少信号路径的个数。而且，电子电路117a、117b将进行了处理的信号经由柔性印制电路板120传输到超声波成像装置主体。详情将进行后述。

[0052] 另外，作为超声波振子114可以是使用PZT(锆钛酸铅/Pb(Zr，Ti)O3)、钛酸钡(BaTiO3)、PZNT(Pb(Znl/3Nb2/3)O3-PbTiO3)单晶、PMNT(Pb(Mgl/3N b2/3)O3-PbTiO3)单晶等的压电元件等。另外，柔性印制电路板120相当于“基板”之一例。下面，说明超声波转换器100的各部构成。

[0053] (超声波振子-衬底材料间的构成)

[0054] 参照图7～图9说明超声波转换器100中的超声波振子114背面和衬底材料118前面之间的构成。图9是图8的概略部分放大剖面图，表示背面电极116、柔性印制电路板120及电子电路117a、117的连接状态。

[0055] 如图7及图8所示，与超声波振子114的背面邻接地设有柔性印制电路板120。作为柔性印制电路板120，使用所谓的FPC(Flexible Printed Circuits)。另外，在柔性印制电路板120上形成未图示的布线图案。柔性印制电路板120通过该布线图案，从超声波成像装置主体接收用于进行超声波脉冲的发送的信号。另外，柔性印制电路板120通过该布线图案将从受检体接收到的信号向超声波成像装置主体发送。在本实施方式中，在柔性印制电路板120的衬底材料118侧的面设有布线图案。但是，设置布线图案的位置不限于衬底材料118侧的面，也可以是超声波振子114侧的面，另外，也可以是这两面。另外，柔性印制电路板120的前面和背面之间的导通通过通路孔(through hole)或者通孔(via hole)等进行。

[0056] 另外，如图7及图8所示，在柔性印制电路板120上，与其衬底材料118侧邻接地设有电子电路117a、117b。作为电子电路117a、117b例如使用厚度约0.05mm～0.3mm的裸片(bare chip或者bare die)。若将电子电路117a、117b的厚度设为0.05mm～0.3mm左右，则即使是由硅片(silicon wafer)构成的裸片，也能够最大可能降低因超声波振子114及衬底材料118之间的声特性的差异而对超声波发射接收的影响。由此，可避免对超声波成像造成障碍的事态。

[0057] 另外，对电子电路117a、117b，上述的厚度范围的下限值即“约0.05mm”为制造界限的例示。与此相对，上限值即“约0.3mm”为超声波振子114及衬底材料118之间的声阻抗的差异的允许范围。

[0058] 另外，如图7及图8所示，电子电路117a、117b配置于超声波振子114和衬底材料118之间。另外，电子电路117a和电子电路117b相对于从衬底材料118至超声波振子114的方向并排配置于垂直相交的方向。这样，在并排配置电子电路117a、117b的情况下，如图
7及图8所示，电子电路117a的长度和电子电路117b的长度之和比从超声波振子114的二维阵列整体的一端至另一端的长度长。下面，有时将电子电路117a、117b的至少一方称为“电子电路117”。

[0059] 作为第一例，可将电子电路17作为开关电路(switch circuit)构成。该情况下，例如可将超声波转换器100中的所有的超声波振子114的二维排列整体分割为M×N个多个块(子阵列(subarray)等)，以通过该电子电路117进行超声波的发射接收控制的方式构成。该情况下，可大幅度消减发送到整相加法(phasing and addition)电路(未图示)的信号路径的个数。

[0060] 作为一例，超声波转换器100由3072个超声波振子114的二维阵列构成，考虑通过电子电路117将该二维阵列分割为16个块进行控制的情况。该情况下，来自超声波振子114的背面电极116的信号路径的个数为3072条。电子电路117将3072条信号路径捆扎为16个而减少为192条。因此，在二维阵列的超声波转换器100中，即使超声波振子114的个数庞大，也不会使柔性印制电路板120的布线图案的间距过于狭小。其结果是，超声波振子114和进行整相加法的发射接收电路(波束收敛等)之间的布线变得容易。另外，可避免布线图案间的交调失真。

[0061] 作为第二例，还可以以电子电路117为整相加法电路构成。该情况下，电子电路117接收由各超声波振子114进行了转换的信号并进行放大，对多个信号线的每一个实施按规定的延迟量进行延迟的延迟处理，之后，通过实施将该多条信号线束为一条的加法处理而进行整相加法，进而，进行数字信号化做成接收数据。另外，电子电路117进行的处理处理不限定于此，也可以以将各超声波振子114转换的信号进行数字化之后进行整相加法的方式构成。

[0062] 即，电子电路117将数字化后的检测信号暂时存储于存储器，之后，通过依次变更用于使来自规定深度的超声波反射波收敛的收敛用延迟时间和超声波反射波的接收指向性，而对该检测信号赋予用于扫描受检体的偏向用延迟时间。另外，电子电路117对进行了这样的聚束(beam forming)的输出，实施将从整相加法处理即规定方向得到的接收信号与相位一起进行加法的处理。这样进行了整相加法的检测信号经由电子电路117a、117b各柔性印制电路板120的连接部分，送到柔性印制电路板120的布线图案(未图示)。另外，还将该检测信号传输到超声波成像装置主体。通过这样将电子电路117a、117b作为整相加法电路，可大幅度降低柔性印制电路板120的布线图案的个数，安装更加容易。

[0063] 作为电子电路117的第三例，可以以电子电路117为低噪声放大器(lownoise amplifier)(LNA)、滤波器或者A/D转换器(A/D(analog-digital)converter)构成。在将电子电路117作为低噪声放大器构成的情况下，电子电路117通过设定的增益对来自各超声波振子114的信号进行放大。另外，在将电子电路117作为滤波器构成的情况下，对接收到的信号实施规定的滤波处理。另外，在将电子电路117作为A/D转换器构成的情况下，对接收到的信号实施数字化处理。也可以使电子电路117只保持低噪声放大器、滤波器或者A/D转换器中的任一种功能，或者也可以是它们的任意组合。

[0064] 作为电子电路117的第四例，还可以以电子电路117为发射电路构成。在该构成中，电子电路117作为按规定的速率频率(rate frequency)fr Hz(周期，1/fr秒)反复产生用于形成发射超声波的速率脉冲(rate pulse)的脉冲发生电路发挥作用。另外，电子电路117将超声波在每个信道收敛为束状，且为了确定指向性作为将必要的延迟时间赋予速率脉冲的发送延迟电路而发挥作用。另外，触发发生电路按基于速率脉冲的定时，作为对超声波振子施加驱动脉冲的触发发生电路而发挥作用。另外，还可以使用将上述的第一例～第四例任意组合的电子电路117。

[0065] 电子电路117、柔性印制电路板120和超声波振子114的背面电极116通过如图9所示的结构进行连接。即，在柔性印制电路板120的前面侧按与超声波转换器100中的超声波振子114的二维排列相同的排列设有连接焊盘(未图示)。另外，该连接焊盘设有如图9所示的贯通电极121(通路孔或者通孔)。由此，将柔性印制电路板120前面侧的连接焊盘通过贯通电极121与柔性印制电路板120背面侧(衬底材料118侧)导通。

[0066] 另外，如图9所示，在柔性印制电路板120的背面侧，与贯通电极121的设置位置对应地设有连接焊盘122。因此，将连接焊盘122与贯通电极121对应地配列，同时，按与超声波振子114对应的排列将其排列在该背面侧。另外，在相同的一电子电路117a的前面侧按与柔性印制电路板120的背面侧的连接焊盘122对应的排列设有第一端子电极117c。同样，在另一电子电路117b上按与连接焊盘122对应的排列设有第一端子电极117d。另外，本实施方式的第一端子电极117c、117d相当于“端子电极”之一例。

[0067] 第一端子电极117c、117d在与柔性印制电路板120的连接焊盘122之间进行定位后，例如通过倒装片安装，如图9及图10所示通过导电连接部119进行连接。导电连接部119由导电性的补片等构成。另外，虽然未图示，但是为了确保柔性印制电路板120和电子电路117的机械的连接强度，可在导电连接部119的周围通过树脂等将柔性印制电路板120和电子电路117粘接加强。

[0068] 因此，电子电路117a、117b通过第一端子电极117c、117d、导电连接部119、连接焊盘122、贯通电极121、柔性印制电路板120的前面侧的连接焊盘(未图示)与各超声波振子114的背面电极116导通。

[0069] 另外，在电子电路117a、117b的前面侧的与背面电极116不重合的部分设有第二端子电极117e、117f。所谓该“不重合的部分”是指在超声波振子114的二维排列中比处于最外侧的超声波振子114或者列还外侧的意思。例如，按在图8中的说明，所谓“不重合的部分”是指比右端的超声波振子114还靠近右侧的部分及比左端的超声波振子114还靠近左侧的部分。换言之，所谓“不重合的部分”是指与不存在超声波振子114的部分相重合的部分。另外，在超声波振子114的二维排列的外侧配列有不受驱动的元件(对声无效的元件)的情况下，该不受驱动的元件和电子电路117a、117b的前面侧的重合的部分也包含于“不重合的部分”。

[0070] 第二端子电极117e、117f将电子电路117a、117b处理的检测信号输出到柔性印制电路板120的布线图案。即，与第一端子电极117c、117d同样，第二端子电极117e、117f通过导电连接部119与柔性印制电路板120的连接焊盘122导通。另外，省略了第二端子电极117f的图示。将与第二端子电极117e、117f连接的连接焊盘122连接于柔性印制电路板120的布线图案。从电子电路117a、117b输出的信号经由该布线图案传输到超声波成像装置主体侧。

[0071] 另外，与本实施方式的第二端子电极117e、117f连接的连接焊盘122相当于“端子”之一例。

[0072] 本实施方式中的电子电路117a、117b的构成为，只在超声波振子114侧的前面使第一端子电极117c、117d及第二端子电极117e、117f露出。因此，不需要在电子电路117a、117b形成贯通电极(通路孔、通孔等)，且不需要在背面侧露出电极。因此，在作为电子电路117使用硅片的裸片的情况下，例如通过研磨背面侧的硅层，可形成例如50μm程度的极薄的芯片。结果可最低限度地降低对超声波的发射接收的影响，可避免对超声波成像造成障碍的事态。

[0073] 综上所述，当超声波转换器100接收来自受检体的反射波时，发挥如下作用。首先，将接收到的反射波通过各超声波振子114转换为电信号。该电信号从背面电极116经由柔性印制电路板120的前面侧连接焊盘(未图示)通过贯通电极121。另外，该信号从贯通电极121传输到柔性印制电路板120的连接焊盘122。传输到连接焊盘122的电信号通过导电连接部119及第一端子电极117c、117d传输到电子电路117a、117b。电子电路117a、117b进行上述的任一处理。通过电子电路117a、117b汇总的信号通过电子电路117a、117b的第二端子电极117e、117f输出到对应的连接焊盘122。

[0074] 另外，如图8所示，在电子电路117a、117b的另一背面侧即电子电路117a、117b和衬底材料118之间，设有背面匹配层130。背面匹配层130的形成比电子电路117a、117b更薄。背面匹配层130使用声阻抗小于衬底材料118，且比电子电路117a、117b轻的材料。作为具有这样的特性的材料，有时将聚酰亚胺树脂、聚酯树脂等树脂成型为薄片状。根据这样的背面匹配层130，可降低衬底材料118和电子电路117之间的声特性的差异。其结果是，即使在超声波振子114和衬底材料118之间存在柔性印制电路板120及电子电路117这一结构体，也能够降低或者消除因声特性的不匹配而引起的对超声波发射接收的影响。

[0075] 另外，例如利用下面的构成将柔性印制电路板120和超声波成像装置主体连接。即，在柔性印制电路板120的一端侧设有电缆连接基板，且对该电缆连接基板连接有连接到超声波成像装置主体的电缆的另一端。另外，将电缆连接基板的插件和柔性印制电路板
120的布线图案连接。根据这样的构成，由电子电路117a、117b汇总的信号经由柔性印制电路板120的布线图案、电缆连接基板、电缆而传输到超声波成像装置主体。

[0076] 另外，在本实施方式的超声波转换器100中，对超声波振子114的背面电极116直接连接柔性印制电路板120的前面侧连接焊盘(未图示)，但是不限定于此。例如还可以采用在超声波振子114的背面侧设置具有导电性的中间匹配层(未图示)，使背面电极116和柔性印制电路板120的前面侧连接焊盘导通的构成。作为该中间匹配层，与由PZNT单晶及PMNT单晶形成的超声波振子114相比，使用高阻抗的材料。例如可使用碳化钨等重且硬的金属碳化物及铂·铱等重金属。另外，自衬底材料118至超声波振子114的方向的中间匹配层的长度即中间匹配层的厚度因其材料而不同，但是大致为1/4波长左右。通过设置中间匹配层，可避免超声波转换器110向背面侧发射超声波的事态，可提高超声波束的指向性。

[0077] (衬底材料)

[0078] 如图7及图8所示，所形成的与自衬底材料118至超声波振子114的方向垂直相交的方向的衬底材料118的长度比自超声波振子114的二维阵列整体的一端至另一端的长度大。这样，通过使形成的衬底材料118的宽度比超声波振子114宽，而从背面侧支承并排配置的电子电路117a、117b。

[0079] 另外，衬底材料118在发射超声波脉冲时，通过吸收发射到超声波发射方向的相反方向的超声波脉冲，来抑制各超声波振子114多余的振动。基于这样的观点，在作为电子电路117a、117b使用硅片的裸片的情况下，可使用多孔质陶瓷含浸环氧树脂等树脂的材料作为衬底材料118。这样的材料的衬底材料118(约10～15MRayl)可与硅片(约19Mrayl)匹配且得到充分的衰减。

[0080] (声匹配层)

[0081] 如图7及图8所示，超声波转换器100中，从超声波振子114的前面朝向超声波发射方向(图7、图8的X方向)依次层叠有第一声匹配层110及第二声匹配层111。第一声匹配层110和第二声匹配层111采用各超声波振子114和受检体之间的声阻抗的匹配。

[0082] 对采用以前面电极112为接地电极且通过形成于如图8所示的布线基板123上的布线图案(未图示)共同连接前面电极的构成的情况进行说明。该情况下，如图8所示，在第二声匹配层111的另一前面侧配置有布线基板123，且必须将布线基板123的布线图案和前面电极112导通。因此，第一声匹配层110及第二声匹配层111由具有导电性的材料形成，或者做成具有连接布线图案和前面电极112的引线等的构成。作为具有该导电性的材料例如可使用含碳的材料。

[0083] 这样，在第二声匹配层111的另一前面侧配置有布线基板123的情况下，由于超声波振子114和声匹配层(110、111)之间不夹杂多余的结构体，因而可降低因布线基板123的存在而引起的声影响。另外，在本实施方式中，设有两层声匹配层(110、111)，但是该层数并不限定于此，例如还可以只设有一层声匹配层。另外，在由以聚酰亚胺等为主材料的FPC构成布线基板123的情况下，基于声匹配这一点，认为正好可使用本实施方式的两层声匹配层。

[0084] 对前面电极112的信号的传输通过声匹配层(110、111)由布线基板123的布线图案进行。即，如图8所示，布线图案通过设于布线基板123的导电连接部124与柔性印制电路板120导通。另外，柔性印制电路板120的布线图案向超声波成像装置主体导通。

[0085] (制造工序)

[0086] 参照图7、图9及图10说明本实施方式的超声波转换器100的制造工序。图10A是表示在超声波转换器100的制造工序中进行柔性印制电路板120的连接焊盘122和电子电路117的导电连接部119的定位后的状态的概略剖面图。另外，图10B是表示图10A所示的工序后的将连接焊盘122和导电连接部119连接的状态的概略剖面图。

[0087] (步骤1)

[0088] 如图10A所示，在柔性印制电路板120上按与超声波振子114相同的排列将贯通电极121等形成于规定位置。进行柔性印制电路板120的连接焊盘122和电子电路117a、117b的第一端子电极117c、117d的定位、及连接焊盘122和第二端子电极117e、117f的定位。在第一端子电极117c、117d及第二端子电极117e、117f上形成补片等导电连接部119。

[0089] (步骤2)

[0090] 进行了电子电路117a、117b和柔性印制电路板120的定位后，通过倒装片安装等经由导电连接部119将连接焊盘122和第一端子电极117c、117d及第二端子电极117e、117f连接(图10B)。

[0091] (步骤3)

[0092] 各超声波振子114例如通过将压电材料块切成二维阵列状而形成。在切出前的阶段，在压电材料块的前面形成不进行分割的前面电极112。同样，在压电材料块的背面形成不进行分割的背面电极116。另外，对超声波振子114沿超声波的发射方向(图7、图8的X方向)依次分别层叠不进行分割的第一声匹配层110、第二声匹配层111。

[0093] (步骤4)

[0094] 相对超声波振子114(压电材料块)形成第一声匹配层110及第二声匹配层111后，得到分别层叠有不进行分割的超声波振子114、第一声匹配层110及第二声匹配层111的结构体(块)。在该结构体的至少背面侧形成用于根据超声波振子114的二维排列分割结构体的切口(分割切口)。该分割切口形成于行方向及列方向。另外，分割切口的深度为不至于完全分割结构体的程度即至结构体的中途的程度。

[0095] (步骤5)

[0096] 在结构体的背面侧形成分割切口后，接着将与柔性印制电路板120连接的电子电路117连接于衬底材料118。

[0097] (步骤5)

[0098] 接着，在形成有分割切口的结构体的背面侧设置用于粘接超声波振子114和柔性印制电路板120的粘接剂140。而且，将连接电子电路117及柔性印制电路板120的衬底材料118粘接于结构体。

[0099] (步骤6)

[0100] 将结构体和衬底材料118连接后，从第二声匹配层111侧沿层叠有声匹配层(110、111)和超声波振子114的方向(即如图7所示的X方向的相反方向)分割结构体。该分割沿预先形成的分割切口进行。

[0101] (步骤7)

[0102] 接着，如图8所示，在第二声匹配层111的另一前面侧配置布线基板123，通过形成于布线基板123的背面侧的布线图案(未图示)将前面电极112共同连接。

[0103] 在通过这样预先设置分割切口，分割由超声波振子114等构成的结构体时，可避免因错误而造成使柔性印制电路板120及电子电路117a、117b破损的事态。另外，还有粘接剂114进入分割切口而提高了粘接强度的优点。

[0104] 另外，以上说明的制造工序如下所示：连接电子电路117a、117b和柔性印制电路板120；形成结构体并形成分割切口；连接衬底材料118和电子电路117a、117b；在分割切口设置粘接剂140；连接衬底材料118和超声波振子114。但是，本实施方式的超声波转换器的制造工序不限于此。例如，也可以形成结构体并形成分割切口后，将电子电路117a、117b和柔性印制电路板120连接。另外，还可以在结构体上形成分割切口并设置粘接剂140后，进行连接衬底材料118和电子电路117a、117b的工序。

[0105] (作用·效果)

[0106] 对以上说明的实施方式的超声波转换器100的作用及效果进行说明。

[0107] 如上述说明所述，在本实施方式之一例的超声波转换器100中，电子电路117a、117b对信号进行加法处理，在减少信号路径个数后，向柔性印制电路板120输出信号。因此，即使超声波振子114的数量庞大，也不会使柔性印制电路板120的布线图案的间距过于狭窄。因此，超声波转换器100和电路(波束收敛等)的布线变得容易。另外，还可避免布线图案间的交调失真。

[0108] 另外，在本实施方式，电子电路117a、117b以只在超声波振子114侧的前面露出端子电极(117c、117d、117e、117f)的方式构成。因此，不需要在电子电路117a、117b形成通孔等贯通电极。另外，不需要在电子电路117a、117b的背面侧露出电极。由此，例如作为电子电路117a、117b使用裸片，通过研磨背面侧可形成极薄的芯片。其结果是，可最低限度地降低因声特性的差异对超声波发射接收的影响，可避免对超声波成像造成障碍的事态。

[0109] 另外，在作为电子电路117使用硅片的情况下，通过将多孔质陶瓷含浸有环氧树脂等树脂的材料用作衬底材料118，可进行衬底材料118和硅片之间的声阻抗的匹配。由此，可得到充分的衰减。

[0110] 另外，在电子电路117a、117b和衬底材料118之间配置有背面匹配层130。背面匹配层130例如将聚酰亚胺、环氧树脂等树脂成型于薄膜上。由此，可降低衬底材料118和电子电路117a、117b之间的声特性差异。其结果是，即使超声波振子114和衬底材料118之间存在柔性印制电路板120及电子电路117a、117b，也能够降低或者消除因声特性的不匹配而对超声波发射接收的影响。

[0111] 另外，以上说明的本实施方式的超声波转换器100，由于作为背面电极116的引出结构不需要采用在超声波振子114之间或者超声波振子114的块之间夹持多个布线引出用的基板的构成，因而可避免产生旁瓣的问题。

[0112] 上述记载的具体实施方式在各方面仅是示例，并不能限定于本发明的范围。因此，在不脱离本发明的精神或其主要特征的情况下能够以其他各种形式实施本发明。进而，属于权利要求书范围内的变形和变更都包括在本发明的范围内。