JP2016092591A - 超音波デバイスユニット並びにプローブおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】配線が細線化されても、超音波素子に時間遅れなく瞬時に電圧を供給することができる超音波デバイスユニットを提供する。【解決手段】超音波デバイスユニットＤＶではフレキシブルプリント基板３２はループ形状に形成される。フレキシブルプリント基板３２上に、少なくとも１超音波素子に共通に接続される第１端子および第２端子を有する超音波デバイス１７は実装される。フレキシブルプリント基板３２には、第１端子から第１端部４６に向かって延びて外部接続端子に接続される第１配線と、第２端子から第２端部４７に向かって延びて第１端部４６および第２端部４７の継ぎ目の配線連結部を介して外部接続端子に接続される第２配線とが形成される。【選択図】図６

Description

本発明は、超音波デバイスユニット、並びに、それを利用したプローブ、電子機器および超音波画像装置等に関する。

特許文献１に開示されるように、超音波デバイスは超音波素子のアレイを有する。超音波素子のアレイには１対の端子列が接続される。個々の端子列には個別にフレキシブルプリント基板経由でコネクターが接続される。個々のコネクターに個別に電圧は供給される。

特開２０１３−１７５８７８号公報

解像度の向上にあたって超音波素子の微細化は進行すると考えられる。超音波素子の微細化は配線の細線化を誘引する。配線がさらに細線化されると、実質的に配線の電気抵抗が高まってしまう。その結果、超音波素子への電圧の供給に時間遅れが生じてしまうことがある。電圧のばらつきが懸念される。

本発明の少なくとも１つの態様によれば、配線が細線化されても、超音波素子に時間遅れなく瞬時に電圧を供給することができる超音波デバイスユニットは提供されることができる。

（１）本発明の一態様は、少なくとも１超音波素子に共通に接続される第１端子および第２端子を有する超音波デバイスと、第１端部および反対側の第２端部の間に前記超音波デバイスが実装され、前記第１端部および前記第２端部が相互に接続されてループ形状に形成されるフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板上に形成されて、前記第１端部および前記超音波デバイスの間に配置される外部接続端子と、前記フレキシブルプリント基板上に形成されて、前記第１端子から前記第１端部に向かって延びて前記外部接続端子に接続される第１配線と、前記フレキシブルプリント基板上に形成されて、前記第２端子から前記第２端部に向かって延びて前記第１端部および第２端部の継ぎ目の配線連結部を介して前記外部接続端子に接続される第２配線と、前記超音波デバイスの裏側に接合されて、前記超音波デバイスの厚み方向の平面視で前記フレキシブルプリント基板の輪郭よりも一部が外側に広がる輪郭を有する補強板とを備える超音波デバイスユニットに関する。

超音波素子にはそれぞれ第１配線経由および第２配線経由で共通の外部接続端子から電圧が供給される。超音波素子には第１端子および第２端子から確実に同一の電圧が印加される。二系統から電圧は供給されることから、第１配線や第２配線が細線化されても、超音波素子には時間遅れなく瞬時に電圧は供給されることができる。補強板は超音波デバイスの剛性を補強する。超音波デバイスの耐衝撃性は高められる。補強板は例えば超音波デバイスのヤング率よりもよりも大きいヤング率を有する素材から形成されればよい。例えばプローブや電子機器、超音波画像装置に組み付ける際には、超音波デバイスユニットでは補強板がフレキシブルプリント基板の外側に広がることから、プローブや電子機器、超音波画像装置の筐体に対して補強板は位置決めの機能を有することができる。

（２）前記第１端部および前記第２端部は相互に重ねられ、重ねられた部分において前記第１端部および前記第２端部は相互に結合されるとともに前記配線連結部が形成されて前記フレキシブルプリント基板単独で前記ループ形状は構成されればよい。こうして１枚のフレキシブルプリント基板から簡単にループ形状は形成されることができる。第１配線や第２配線の形成や外部接続端子の形成、超音波デバイスの実装は平たいフレキシブルプリント基板上で実施されることができ、第１配線や第２配線の形成や外部接続端子の形成、超音波デバイスの実装にあたって製造工程の複雑化は回避されることができる。

（３）前記フレキシブルプリント基板は、前記第１端部の縁に隣接して区画され、前記外部接続端子が配置される第１平板部と、前記第１平板部に第１屈曲部を介して連続し、前記超音波デバイスが配置される第２平板部と、前記第２平板部に第２屈曲部を介して連続し前記第２端部に隣接して区画され前記第１平板部に重ねられ、前記外部接続端子が配置される第３平板部とを有してもよい。第２平板部は第１屈曲部および第２屈曲部に連続することから、第２平板部は超音波デバイスの大きさに見合った最小限の大きさに形成されることができる。こうして超音波デバイスユニットの省スペース化は実現されることができる。

（４）前記補強板は、前記平面視において前記超音波素子と重なる位置に空間を有してもよい。超音波素子から超音波デバイスの裏側に超音波が漏れても、超音波の反射は回避されることができる。こうして超音波素子では反射波による不要な振動は防止される。超音波の誤検出は回避されることができる。空間は超音波の減衰に寄与する材料で充填されてもよい。

（５）前記平面視において前記超音波素子と重なる位置には前記超音波デバイスおよび補強板の間に接着層が配置されてもよい。補強板は超音波デバイスに接着剤で固着されることができる。接着剤は接着層として超音波の減衰に寄与することができる。したがって、超音波素子から超音波デバイスの裏側に超音波が漏れても、超音波の反射は回避されることができる。こうして超音波素子では反射波による不要な振動は防止される。超音波の誤検出は回避されることができる。

（６）前記補強板は、前記フレキシブルプリント基板が重ねられる平坦面と、前記平坦面に直交する仮想平面に沿って広がって、前記平坦面に重ねられた前記フレキシブルプリント基板の側縁が突き当てられる壁面を有するガイドと、前記ガイドに沿って区画され、前記平坦面の縁から窪んで前記平坦面から前記ガイドを隔てる溝とを有してもよい。超音波デバイスユニットの組み立てにあたって補強板の平坦面にフレキシブルプリント基板は重ねられる。このとき、溝の働きでガイドの壁面は平坦面よりも下方に広がることから、フレキシブルプリント基板は確実にガイドの壁面に突き当てられることができる。こうしてフレキシブルプリント基板は確実に正しい位置で補強板に重ねられることができる。こうした位置決めに基づき第１端部および第２端部は相互に位置合わせられることができる。第１端部の第２配線と第２端部の第２配線とは高い精度で相互に位置決めされることができる。こうして継ぎ目の配線連結部を介して第２配線は確実に形成されることができる。

（７）前記補強板は、外周に窪み状の位置合わせ部を備えてもよい。超音波デバイスユニットの組み立てにあたって超音波デバイスの表面には音響レンズが結合される。音響レンズは超音波デバイスの超音波素子に位置合わせされる。窪みは音響レンズの位置合わせにあたって役立つ。

（８）前記第１端子および前記第２端子の間には共通に接続される配線を有する複数の前記超音波素子を含む素子列が連結されてもよい。素子列には素子列の両側から電圧が印加される。その結果、素子列内の配線が細線化されても、個々の超音波素子には時間遅れなく瞬時に電圧は供給されることができる。

（９）超音波デバイスユニットはプローブの構成として利用されることができる。このとき、プローブは、超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットを支持する筐体とを備えればよい。

（１０）超音波デバイスユニットは電子機器の構成として利用されることができる。このとき、電子機器は、超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットに接続されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理する処理装置とを備えればよい。

（１１）超音波デバイスユニットは超音波画像装置の構成として利用されることができる。このとき、超音波画像装置は、超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットの出力から生成される画像を表示する表示装置とを備えればよい。

一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置を概略的に示す外観図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。 第１実施形態に係る超音波デバイスユニットの拡大平面図である。 超音波デバイスユニットの裏面の拡大斜視図である。 超音波デバイスの拡大平面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。 フレキシブルプリント基板の表面の拡大平面図である。 図２の拡大部分断面図である。 超音波デバイスユニットの位置決めの様子を概略的に示す拡大平面図である。 図６に対応し、第２実施形態に係る超音波デバイスユニットの拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。以下の本件発明の説明においては、超音波デバイスの超音波出射面側を表側と呼び、その反対側を超音波デバイスの裏側として説明する。

（１）超音波診断装置の全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置（超音波画像装置）１１の構成を概略的に示す。超音波診断装置１１は装置端末（処理部）１２と超音波プローブ（プローブ）１３とを備える。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４で相互に接続される。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４を通じて電気信号をやりとりする。装置端末１２にはディスプレイパネル（表示装置）１５が組み込まれる。ディスプレイパネル１５の画面は装置端末１２の表面で露出する。装置端末１２では、超音波プローブ１３で検出された超音波に基づき画像が生成される。画像化された検出結果がディスプレイパネル１５の画面に表示される。

超音波プローブ１３は筐体１６を有する。筐体１６には超音波デバイスユニットＤＶが嵌め込まれる。超音波デバイスユニットＤＶは超音波デバイス１７を備える。超音波デバイス１７は音響レンズ１８を備える。音響レンズ１８の外表面には部分円筒面１８ａが形成される。部分円筒面１８ａは平板部１８ｂで囲まれる。平板部１８ｂの外周は全周で途切れなく筐体１６に結合される。音響レンズ１８は例えばシリコーン樹脂から形成される。音響レンズ１８は生体の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。超音波デバイス１７は表面から超音波を出力するとともに超音波の反射波を受信する。

（２）第１実施形態に係る超音波デバイスユニットの構成
図２に示されるように、超音波プローブ１３の筐体１６は表面側の第１体２１と裏面側の第２体２２とから形成される。第２体２２は収容空間を囲む壁体２３を有する。壁体２３の頂上面には受け面２３ａが規定される。受け面２３ａは１平面で構成される。受け面２３ａに超音波デバイスユニットＤＶが受け止められる。超音波デバイスユニットＤＶの外周面は、受け面２３ａに直交する垂直面２４に沿って壁体２３の外周面と面一に連続する。

第１体２１は平板部２６を備える。平板部２６には窓孔２７が形成される。窓孔２７から音響レンズ１８は開放される。窓孔２７の外側で平板部２６の外縁には囲み壁２８が形成される。囲み壁２８は第２体２２の壁体２３の周囲に嵌め合わせられる。超音波デバイスユニットＤＶの外周面は壁体２３の外周面と面一に連続することから、囲み壁２８の内側には超音波デバイスユニットＤＶが嵌め込まれることができる。同時に、第１体２１は第２体２２の受け面２３ａとの間に超音波デバイスユニットＤＶを挟み込む。こうした嵌め合わせに基づき超音波デバイスユニットＤＶは超音波プローブ１３の筐体１６内に位置ずれなく固定されることができる。

ここでは、超音波デバイスユニットＤＶは補強板３１と補強板３１に巻かれるフレキシブルプリント基板（以下「フレキ板」という）３２とから形成される。フレキ板３２に超音波デバイス１７は実装される。補強板３１の表面には平坦面３３が形成される。平坦面３３にはフレキ板３２が重ね合わせられる。平坦面３３の両側にはガイド３４が形成される。ガイド３４は平坦面３３に直交する仮想平面内で広がる壁面３５を有する。壁面３５には、平坦面３３に重ね合わせられたフレキ板３２の側縁が突き当てられる。平坦面３３からの壁面３５の高さはフレキ板３２の板厚に一致することから、ガイド３４は超音波デバイス１７の高さの位置出しに利用されることができる。ガイド３４の頂上面には第１体２１の平板部２６が密着する。

図３に示されるように、ガイド３４の壁面３５には突起３６が形成される。突起３６に対応してフレキ板３２には切り欠き３７が形成される。フレキ板３２の側縁が壁面３５に突き当てられると、突起３６は切り欠き３７に進入する。突起３６は切り欠き３７に嵌め合わせられる。突起３６および切り欠き３７の働きで壁面３５に沿ってフレキ板３２の移動は阻止される。こうして突起３６および切り欠き３７は壁面３５に沿った方向に補強板３１に対してフレキ板３２の位置決めを実現する。

ガイド３４の外側で補強板３１の外周には窪み（窪み状の位置合わせ部）３８が形成される。窪み３８は、例えば、補強板３１の平坦面３３に直交する軸心を有する半円柱形に形成される。窪み３８には、例えば半円柱形の曲率に対応する円筒面を有する突起（図示されず）が受け入れられることができる。こうして突起は超音波デバイスユニットＤＶに対して位置決めされることができる。

フレキ板３２は第１屈曲部４１および第２屈曲部４２の間に広がる表側平板部（第２平板部）４３を有する。表側平板部４３は補強板３１の平坦面３３に重ねられる。第１屈曲部４１は補強板３１の縁に倣って湾曲する。第２屈曲部４２は同様に補強板３１の縁に倣って湾曲する。表側平板部４３には開口４４が形成される。開口４４を囲むフレキ板３２の縁の裏側に超音波デバイス１７は固定される。開口４４から音響レンズ１８は臨む。

図４に示されるように、フレキ板３２は第１端部４６および第２端部４７を有する。第１屈曲部４１と第１端部４６との間に裏側平板部４８が形成される。裏側平板部４８は、第１端部４６の縁に隣接して区画される第１平板部を構成する。裏側平板部４８は第１屈曲部４１を介して表側平板部４３に連続する。

第２屈曲部４２と第２端部４７との間に接合平板部４９が形成される。接合平板部４９は、第２端部４７の縁に隣接して区画される第３平板部を構成する。接合平板部４９は第２屈曲部４２を介して表側平板部４３に連続する。裏側平板部４８は接合平板部４９に重ねられ接合される。その結果、フレキ板３２は補強板３１に巻かれてループ形状に形成される。裏側平板部４８にはコネクター５１が実装される。

（３）超音波デバイスの構成
図５は超音波デバイス１７の平面図を概略的に示す。超音波デバイス１７は基体５２を備える。基体５２の表面（第１面）には素子アレイ５３が形成される。素子アレイ５３はアレイ状に配置された薄膜型超音波トランスデューサー素子（以下「素子」という）５４の配列で構成される。配列は複数行複数列のマトリクスで形成される。その他、配列では千鳥配置が確立されてもよい。千鳥配置では偶数列の素子５４群は奇数列の素子５４群に対して行ピッチの２分の１でずらされればよい。奇数列および偶数列の一方の素子数は他方の素子数に比べて１つ少なくてもよい。

個々の素子５４は振動膜５５を備える。図５では振動膜５５の膜面に直交する方向の平面視（基板の厚み方向からの平面視）で振動膜５５の輪郭が点線で描かれる。振動膜５５上には圧電素子５６が形成される。圧電素子５６は上電極５７、下電極５８および圧電体膜５９で構成される。個々の素子５４ごとに上電極５７および下電極５８の間に圧電体膜５９が挟まれる。これらは下電極５８、圧電体膜５９および上電極５７の順番で重ねられる。超音波デバイス１７は１枚の超音波トランスデューサー素子チップ（基板）として構成される。

基体５２の表面には複数本の第１導電体６１が形成される。第１導電体６１は配列の行方向に相互に平行に延びる。１行の素子５４ごとに１本の第１導電体６１が割り当てられる。１本の第１導電体６１は配列の行方向に並ぶ素子５４の圧電体膜５９に共通に接続される。第１導電体６１は個々の素子５４ごとに上電極５７を形成する。第１導電体６１の両端は１対の引き出し配線６２にそれぞれ接続される。引き出し配線６２は配列の列方向に相互に平行に延びる。したがって、全ての第１導電体６１は同一長さを有する。こうしてマトリクス全体の素子５４に共通に上電極５７は接続される。第１導電体６１は例えばイリジウム（Ｉｒ）で形成されることができる。ただし、第１導電体６１にはその他の導電材が利用されてもよい。

基体５２の表面には複数本の第２導電体６３が形成される。第２導電体６３は配列の列方向に相互に平行に延びる。１列の素子５４ごとに１本の第２導電体６３が割り当てられる。１本の第２導電体６３は配列の列方向に並ぶ素子５４の圧電体膜５９に共通に配置される。第２導電体６３は個々の素子５４ごとに下電極５８を形成する。第２導電体６３には例えばチタン（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）およびチタン（Ｔｉ）の積層膜が用いられることができる。ただし、第２導電体６３にはその他の導電材が利用されてもよい。

列ごとに素子５４の通電は切り替えられる。こうした通電の切り替えに応じてリニアスキャンやセクタースキャンは実現される。１列の素子５４は同時に超音波を出力することから、１列の個数すなわち配列の行数は超音波の出力レベルに応じて決定されることができる。行数は例えば１０〜１５行程度に設定されればよい。図中では省略されて５行が描かれる。配列の列数はスキャンの範囲の広がりに応じて決定されることができる。列数は例えば１２８列や２５６列に設定されればよい。図中では省略されて８列が描かれる。上電極５７および下電極５８の役割は入れ替えられてもよい。すなわち、マトリクス全体の素子５４に共通に下電極が接続される一方で、配列の列ごとに共通に素子５４に上電極が接続されてもよい。

基体５２の輪郭は、相互に平行な１対の直線で仕切られて対向する第１辺５２ａおよび第２辺５２ｂを有する。第１辺５２ａと素子アレイ５３の輪郭との間に１ラインの第１端子アレイ６４ａが配置される。第２辺５２ｂと素子アレイ５３の輪郭との間に１ラインの第２端子アレイ６４ｂが配置される。第１端子アレイ６４ａは第１辺５２ａに平行に１ラインを形成することができる。第２端子アレイ６４ｂは第２辺５２ｂに平行に１ラインを形成することができる。第１端子アレイ６４ａは１対の上電極端子６５および複数の下電極端子（第１端子）６６で構成される。同様に、第２端子アレイ６４ｂは１対の上電極端子６７および複数の下電極端子（第２端子）６８で構成される。１本の引き出し配線６２の両端にそれぞれ上電極端子６５、６７は接続される。引き出し配線６２および上電極端子６５、６７は素子アレイ５３を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。１本の第２導電体６３の両端にそれぞれ下電極端子６６、６８は接続される。こうして下電極端子６６、６８の間には第２導電体６３で直列に順に接続された複数の素子５４を含む素子列が確立される。第２導電体６３および下電極端子６６、６８は素子アレイ５３を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。ここでは、基体５２の輪郭は矩形に形成される。基体５２の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい。

基体５２にはフレキ板３２が連結される。フレキ板３２の表側平板部４３は開口４４の両側で第１端子アレイ６４ａおよび第２端子アレイ６４ｂにそれぞれ覆い被さる。フレキ板３２には開口４４および第１端部４６の間で上電極端子６５および下電極端子６６に個別に対応して導電線すなわち第１配線７１が形成される。第１配線７１は上電極端子６５および下電極端子６６に個別に向き合わせられ個別に接合される。第１配線７１は、第１端子アレイ６４ａの下電極端子６６からフレキ板３２の第１端部４６に向かって延びる第１信号線を形成する。同様に、フレキ板３２には開口４４および第２端部４７の間で上電極端子６７および下電極端子６８に個別に対応して導電線すなわち第２配線７３が形成される。第２配線７３は上電極端子６７および下電極端子６８に個別に向き合わせられ個別に接合される。第２配線７３は、第２端子アレイ６４ｂの下電極端子６８からフレキ板３２の第２端部４７に向かって延びる第２信号線を形成する。

図６に示されるように、基体５２は基板７５および被覆膜７６を備える。基板７５の表面７５ａに一面に被覆膜７６が積層される。基板７５には個々の素子５４ごとに開口部７７が形成される。開口部７７は、基板７５の裏面７５ｂから刳り抜かれて基板７５を貫通する空間を区画する。開口部７７は基板７５に対してアレイ状に配置される。開口部７７が配置される領域の輪郭は素子アレイ５３の輪郭に相当する。基板７５は例えばシリコン基板で形成されればよい。

隣接する２つの開口部７７の間には仕切り壁７８が区画される。隣接する開口部７７は仕切り壁７８で仕切られる。仕切り壁７８の壁厚みは開口部７７の間隔に相当する。仕切り壁７８は相互に平行に広がる平面内に２つの壁面を規定する。壁厚みは２つの壁面の距離に相当する。すなわち、壁厚みは壁面に直交して壁面の間に挟まれる垂線の長さで規定されることができる。

被覆膜７６は、基板７５の表面に積層される酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層７９と、酸化シリコン層７９の表面に積層される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）層８１とで構成される。被覆膜７６は開口部７７に接する。こうして開口部７７の輪郭に対応して被覆膜７６の一部が振動膜５５を形成する。振動膜５５は、被覆膜７６のうち、開口部７７に臨むことから基板７５の厚み方向に膜振動することができる部分である。酸化シリコン層７９の膜厚は共振周波数に基づき決定されることができる。

振動膜５５の表面に下電極５８、圧電体膜５９および上電極５７が順番に積層される。圧電体膜５９は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されることができる。圧電体膜５９にはその他の圧電材料が用いられてもよい。ここでは、第１導電体６１の下で圧電体膜５９は完全に第２導電体６３を覆う。圧電体膜５９の働きで第１導電体６１と第２導電体６３との間で短絡は回避されることができる。

基体５２の表面には音響整合層８２が積層される。音響整合層８２は素子アレイ５３を覆う。音響整合層８２の膜厚は振動膜５５の共振周波数に応じて決定される。音響整合層８２には例えばシリコーン樹脂膜が用いられることができる。音響整合層８２は第１端子アレイ６４ａおよび第２端子アレイ６４ｂの間の空間に収まる。音響整合層８２の縁は基体５２の第１辺５２ａおよび第２辺５２ｂから離れる。音響整合層８２は基体５２の輪郭よりも小さい輪郭を有する。

音響整合層８２上に音響レンズ１８が配置される。音響レンズ１８は音響整合層８２の表面に密着する。音響レンズ１８は音響整合層８２の働きで基体５２に接着される。音響レンズ１８の部分円筒面１８ａは第１導電体６１に平行な母線を有する。部分円筒面１８ａの曲率は、１筋の第２導電体６３に接続される１列の素子５４から発信される超音波の焦点位置に応じて決定される。音響レンズ１８は例えばシリコーン樹脂から形成される。音響レンズ１８は生体の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。

基体５２には保護膜８３が固定される。保護膜８３は例えばエポキシ樹脂といった遮水性を有する素材から形成される。ただし、保護膜８３はその他の樹脂材から形成されてもよい。保護膜８３は音響レンズ１８および音響整合層８２の側面に固着される。保護膜８３は、音響整合層８２とフレキ板３２との間で基体５２表面の第２導電体６３や引き出し配線６２に被さる。同様に、保護膜８３は、開口４４の周囲でフレキ板３２の表側平板部４３に被さる。

基体５２の裏面には補強板３１が固定される。補強板３１の表面に基体５２の裏面が重ねられる。補強板３１は超音波デバイス１７の裏面で開口部７７を閉じる。補強板３１はリジッドな基材を備えることができる。ここでは、仕切り壁７８は接合面で補強板３１に結合される。補強板３１は個々の仕切り壁７８に少なくとも１カ所の接合域で接合される。接合にあたって接着剤は用いられることができる。接着剤は補強板３１の表面に一面に接着層８４として形成される。こうして平面視において素子５４と重なる位置には超音波デバイス１７および補強板３１の間に接着層８４が配置される。

図６から明らかなように、補強板３１の裏側では第２端部４７に第１端部４６は重ねられる。重ねられた部分で第１端部４６および第２端部４７は相互に結合される。こうしてフレキ板３２単独でループ形状は構成される。

図７に示されるように、フレキ板３２の裏面には第１裏面配線８５および第２裏面配線８６が形成される。フレキ板３２の表面には表面配線８７が形成される。第１裏面配線８５は開口４４の縁から第１屈曲部４１を通過して第１端部４６まで延びる。第１裏面配線８５には裏側平板部４８上で外部接続端子８８が形成される。こうして開口４４の縁から外部接続端子８８まで延びる第１裏面配線８５で第１配線７１は形成される。外部接続端子８８にコネクター５１が実装される。

第２裏面配線８６は開口４４の反対側の縁から第２屈曲部４２をを通過して第２端部４７に向かって延びる。第２裏面配線８６は開口４４の縁と第２端部４７との間で貫通ビア８９に接続される。表面配線８７は貫通ビア８９から第２端部４７まで延びる。フレキ板３２がループ形状に加工されると、接合平板部４９の表面に裏側平板部４８の裏面が密着することから、表面配線８７と第１裏面配線８５とが密着する配線連結部を介して両者は連結される。表面配線８７および第１裏面配線８５は相互に導通する。こうして、第２裏面配線８６、表面配線８７、および、第１端部４６から外部接続端子８８まで延びる第１裏面配線８５で第２配線７３は構成される。第２配線７３は、下電極端子６８から第２端部４７に向かって延び、第２端部４７および第１端部４６の継ぎ目の配線連結部を介して外部接続端子８８に接続される。

（４）超音波診断装置の動作
次に超音波診断装置１１の動作を簡単に説明する。超音波の送信にあたって圧電素子５６にはパルス信号が供給される。パルス信号は下電極端子６６、６８および上電極端子６５、６７を通じて列ごとに素子５４に供給される。個々の素子５４では下電極５８および上電極５７の間で圧電体膜５９に電界が作用する。圧電体膜５９は超音波の周波数で振動する。圧電体膜５９の振動は振動膜５５に伝わる。こうして振動膜５５は超音波振動する。その結果、被検体（例えば人体の内部）に向けて所望の超音波ビームは発せられる。

超音波の反射波は振動膜５５を振動させる。振動膜５５の超音波振動は所望の周波数で圧電体膜５９を超音波振動させる。圧電体膜５９の圧電効果に応じて圧電素子５６から電圧が出力される。個々の素子５４では上電極５７と下電極５８との間で電位が生成される。電位は下電極端子６６、６８および上電極端子６５、６７から電気信号として出力される。こうして超音波は検出される。

超音波の送信および受信は繰り返される。その結果、リニアスキャンやセクタースキャンは実現される。スキャンが完了すると、出力信号のデジタル信号に基づき画像が形成される。形成された画像はディスプレイパネル１５の画面に表示される。

超音波デバイス１７の素子５４にはそれぞれ第１配線経由および第２配線経由で共通の外部接続端子８８から電圧が供給される。素子５４には下電極端子６６および下電極端子６８から確実に同一の電圧が印加される。二系統から電圧は供給されることから、第１配線や第２配線が細線化されても、素子５４には時間遅れなく瞬時に電圧は供給されることができる。特に、下電極端子６６および下電極端子６８の間には直列に相互に接続された複数の素子５４を含む素子列が連結される。素子列には素子列の両側から電圧が印加される。その結果、素子列内の第２導電体６３や下電極５８が細線化されても、個々の素子５４には時間遅れなく瞬時に電圧は供給されることができる。

超音波デバイスユニットＤＶでは、第１端部４６および第２端部４７は相互に重ねられ、重ねられた部分で第１端部４６および第２端部４７は相互に結合される。こうしてフレキ板３２単独でループ形状は構成される。したがって、第１配線や第２配線の形成や外部接続端子８８の形成、超音波デバイス１７の実装は平たいフレキ板３２上で実施されることができ、第１配線や第２配線の形成や外部接続端子８８の形成、超音波デバイス１７の実装にあたって製造工程の複雑化は回避されることができる。

本実施形態では、フレキ板３２の表側平板部４３に超音波デバイス１７は実装され、フレキ板３２の裏側平板部４８にコネクター５１は実装される。表側平板部４３は第１屈曲部４１および第２屈曲部４２に連続することから、表側平板部４３は超音波デバイス１７の大きさに見合った最小限の大きさに形成されることができる。こうして超音波デバイスユニットＤＶの省スペース化は実現されることができる。

超音波デバイス１７の裏側には補強板３１が接合される。補強板３１は超音波デバイス１７の剛性を補強する。超音波デバイス１７の耐衝撃性は高められる。補強板３１は例えば超音波デバイス１７のヤング率よりもよりも大きいヤング率を有する素材から形成されればよい。

超音波デバイス１７では素子５４の裏側で超音波デバイス１７および補強板３１の間に接着層８４が介在する。補強板３１は超音波デバイス１７に接着剤で固着される。接着層８４は超音波の減衰に寄与する。したがって、素子５４から超音波デバイス１７の裏側に超音波が漏れても、超音波の反射は回避されることができる。こうして素子５４では反射波による不要な振動は防止される。超音波の誤検出は回避されることができる。

（５）超音波デバイスユニットの製造方法
フレキ板３２は用意される。図７に示されるように、フレキ板３２には第１端部４６および第２端部４７の間で開口４４が形成される。フレキ板３２には第１裏面配線８５、外部接続端子８８、第２裏面配線８６、貫通ビア８９および表面配線８７が形成される。これらはめっき成膜その他一般的な形成方法で形成されることができる。貫通ビア８９は表面側の表面配線８７と裏面側の第２裏面配線８６とを相互に接続する。

第１端部４６および第２端部４７の間でフレキ板３２には超音波デバイス１７が実装される。基板７５に個々の素子５４が形成された後に基板７５の表面にフレキ板３２は重ねられる。第１裏面配線８５に第１端子アレイ６４ａの上電極端子６５および下電極端子６６は接合される。第２裏面配線８６に第２端子アレイ６４ｂの上電極端子６７および下電極端子６９が接合される。こうして個々の素子５４と第１配線７１および第２配線７３との間で導通が確立される。素子アレイ５３は開口４４に臨む。同様に、フレキ板３２の外部接続端子８８にコネクター５１は実装される。

フレキ板３２は補強板３１に取り付けられる。図３に示されるように、取り付けにあたってフレキ板３２の側縁はガイド３４の壁面３５に突き当てられる。このとき、壁面３５の突起３６にフレキ板３２の切り欠き３７は嵌め合わせられる。こうして補強板３１に対してフレキ板３２は位置合わせされる。フレキ板３２の表側平板部４３は補強板３１の平坦面３３に重ねられる。

フレキ板３２は補強板３１の形状に倣って折り曲げられる。こうして第１屈曲部４１および第２屈曲部４２は形成される。補強板３１の裏面にフレキ板３２の接合平板部４９および裏側平板部４８は重ねられる。重ねられた部分で第１端部４６および第２端部４７は相互に結合される。こうしてフレキ板３２単独でループ形状は確立される。

ここでは、例えば図８に示されるように、補強板３１にはガイド３４の壁面３５に沿って溝９２が区画されてもよい。溝９２は、平坦面３３の縁から窪んで平坦面３３からガイド３４の壁面３５を隔てる。溝９２の働きでガイド３４の壁面３５は平坦面３３よりも下方に広がることから、フレキ板３２は確実にガイド３４の壁面３５に突き当てられることができる。こうしてフレキ板３２は確実に正しい位置で補強板３１に重ねられることができる。こうした位置決めに基づき第１端部４６および第２端部４７は相互に位置合わせられることができる。第１端部４６の第１裏面配線８５と第２端部４７の表面配線８７とは高い精度で相互に位置決めされることができる。こうして継ぎ目の配線連結部を介して第２配線７３は確実に形成されることができる。

補強板３１にフレキ板３２が取り付けられると、図９に示されるように、補強板３１は治具９３にセットされる。治具９３は窪み３８に対応する突起９４を備える。突起９４は、例えば窪み３８の曲率に対応した円筒面を有する円柱に形作られる。突起９４には同様に音響レンズ１８が位置合わせされる。こうして素子アレイ５３に対して音響レンズ１８は正しい位置で接合される。音響レンズ１８の接合にあたって素子アレイ５３の表面には音響整合層８２の素材の流動体が塗布されればよい。音響整合層８２は音響レンズ１８と基板７５とを相互に接着する。

こうして製造された超音波デバイスユニットＤＶは超音波プローブ１３の筐体１６に組み込まれる。超音波デバイスユニットＤＶは筐体１６の第２体２２に対して位置決めされる。位置決めにあたって例えば補強板３１の窪み３８は利用されることができる。前述と同様に、予め突起に対して第２体２２は位置決めされていればよい。超音波デバイスユニットＤＶは壁体２３の受け面２３ａにセットされる。第２体２２に第１体２１が結合されると、超音波デバイスユニットＤＶは筐体１６内に固定される。

図３から明らかなように、補強板３１は少なくともガイド３４でフレキ板３２よりも外側に広がる。ここでは、補強板３１の横幅（部分円筒面１８ａの母線の方向）はフレキ板３２の横幅よりも大きい。したがって、超音波プローブ１３や超音波診断装置１１の筐体に対して補強板３１は位置決めの機能を有することができる。こうして補強板３１は筐体と補強板３１との干渉のリスクを低減する役割を果たし、好ましくは、補強板３１は超音波デバイス１７よりも大きく、より好ましくは、フレキ板３２は超音波デバイス１７よりも大きいとともに、補強板３１はフレキ板３２よりも大きい。

（６）第２実施形態に係る超音波デバイスユニット
図１０に示されるように、補強板には素子アレイ５３の裏側で開口９５が形成されてもよい。開口９５は個々の素子５４の裏側に空間を確保する。開口９５は、平面視において素子５４と重なる位置に配置される。こうした空間は超音波の減衰を誘引する。素子５４から超音波デバイス１７の裏側に超音波が漏れても、超音波の反射は回避されることができる。こうして素子５４では反射波による不要な振動は防止される。超音波の誤検出は回避されることができる。空間は超音波の減衰に寄与する材料で充填されてもよい。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、超音波診断装置１１、超音波プローブ１３、筐体１６、超音波デバイス１７等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。

１１ 電子機器としての超音波画像装置（超音波診断装置）、１２ 処理部（装置端末）、１３ プローブ（超音波プローブ）、１５ 表示装置（ディスプレイパネル）、１６ 筐体、１７ 超音波デバイス、３１ 補強板、３２ フレキシブルプリント基板、３３ 平坦面、３４ ガイド、３５ 壁面、３８ 位置合わせ部（窪み）、４１ 第１屈曲部、４２ 第２屈曲部、４３ 第２平板部（表側平板部）、４６ 第１端部、４７ 第２端部、４８ 第１平板部（裏側平板部）、４９ 第３平板部（接合平板部）、５４ 超音波素子（薄膜型超音波トランスデューサー素子）、６６ 第１端子（下電極端子）、６８ 第２端子（下電極端子）、７１ 第１配線、７３ 第２配線、８４ 接着層、８８ 外部接続端子、９２ 溝、９５ 空間（開口）、ＤＶ 超音波デバイスユニット。

Claims (11)

1. 少なくとも１超音波素子に共通に接続される第１端子および第２端子を有する超音波デバイスと、
   第１端部および反対側の第２端部の間に前記超音波デバイスが実装され、前記第１端部および前記第２端部が相互に接続されてループ形状に形成されるフレキシブルプリント基板と、
   前記フレキシブルプリント基板上に形成されて、前記第１端部および前記超音波デバイスの間に配置される外部接続端子と、
   前記フレキシブルプリント基板上に形成されて、前記第１端子から前記第１端部に向かって延びて前記外部接続端子に接続される第１配線と、
   前記フレキシブルプリント基板上に形成されて、前記第２端子から前記第２端部に向かって延びて前記第１端部および第２端部の継ぎ目の配線連結部を介して前記外部接続端子に接続される第２配線と、
   前記超音波デバイスの裏側に接合されて、前記超音波デバイスの厚み方向の平面視で前記フレキシブルプリント基板の輪郭よりも一部が外側に広がる輪郭を有する補強板と、
   を備えることを特徴とする超音波デバイスユニット。
2. 請求項１に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記第１端部および前記第２端部は相互に重ねられ、重ねられた部分において前記第１端部および前記第２端部は相互に結合されるとともに前記配線連結部が形成されて前記フレキシブルプリント基板単独で前記ループ形状は構成されることを特徴とする超音波デバイスユニット。
3. 請求項２に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記フレキシブルプリント基板は、
   前記第１端部の縁に隣接して区画され、前記外部接続端子が配置される第１平板部と、
   前記第１平板部に第１屈曲部を介して連続し、前記超音波デバイスが配置される第２平板部と、
   前記第２平板部に第２屈曲部を介して連続し前記第２端部に隣接して区画され前記第１平板部に重ねられ、前記外部接続端子が配置される第３平板部と
   を有することを特徴とする超音波デバイスユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記補強板は、前記平面視において前記超音波素子と重なる位置に空間を有することを特徴とする超音波デバイスユニット。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記平面視において前記超音波素子と重なる位置には前記超音波デバイスおよび補強板の間に接着層が配置されることを特徴とする超音波デバイスユニット。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記補強板は、前記フレキシブルプリント基板が重ねられる平坦面と、前記平坦面に直交する仮想平面に沿って広がって、前記平坦面に重ねられた前記フレキシブルプリント基板の側縁が突き当てられる壁面を有するガイドと、前記ガイドに沿って区画され、前記平坦面の縁から窪んで前記平坦面から前記ガイドを隔てる溝と、を有することを特徴とする超音波デバイスユニット。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記補強板は、外周に窪み状の位置合わせ部を備えることを特徴とする超音波デバイスユニット。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記第１端子および前記第２端子の間には共通に接続される配線を有する複数の前記超音波素子を含む素子列が連結されることを特徴とする超音波デバイスユニット。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットを支持する筐体とを備えることを特徴とするプローブ。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットに接続されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理する処理装置とを備えることを特徴とする電子機器。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットの出力から生成される画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする超音波画像装置。

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