特開 2023-100471 超音波プローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023100471

(43)【公開日】2023-07-19

(54)【発明の名称】超音波プローブ

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20230711BHJP

   H04R 1/40 20060101ALI20230711BHJP

   G01N 29/24 20060101ALI20230711BHJP

【ＦＩ】

A61B8/00

H04R1/40 330

G01N29/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022001180

(22)【出願日】2022-01-06

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】須藤 正昭

(72)【発明者】

【氏名】宮城 武史

(72)【発明者】

【氏名】多木 真

【テーマコード（参考）】

2G047

4C601

5D019

【Ｆターム（参考）】

2G047AC13

2G047BA03

2G047EA07

2G047GB02

2G047GB22

4C601EE16

4C601GB06

4C601GB18

4C601GB19

4C601GB20

4C601GB30

5D019AA17

5D019FF04

(57)【要約】

【課題】放熱性を向上させること。
【解決手段】超音波プローブは、音響素子部と、集積回路と、中継基板と、を備える。前記音響素子部は、超音波を送受信する複数の音響素子が並べて配置される。前記集積回路は、複数の前記音響素子によって送受信される前記超音波に関するデータ処理を実行する。前記中継基板は、前記音響素子部と前記集積回路との間に配置され、前記音響素子部と前記集積回路とを接続する配線を有する。前記中継基板は、音響減衰層と、熱伝導層と、を備える。前記音響減衰層は、前記音響素子からの超音波を減衰させる。前記熱伝導層は、金属材料及び炭素材料の少なくとも一方を含み、前記音響減衰層よりも前記集積回路に近い位置に位置し、前記中継基板の外部に設けられた部品に接続される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を送受信する複数の音響素子が並べて配置された音響素子部と、
複数の前記音響素子によって送受信される前記超音波に関するデータ処理を実行する集積回路と、
前記音響素子部と前記集積回路との間に配置され、前記音響素子部と前記集積回路とを接続する配線を有する中継基板と、
を備え、
前記中継基板は、
前記音響素子からの超音波を減衰させる音響減衰層と、
金属材料及び炭素材料の少なくとも一方を含み、前記音響減衰層よりも前記集積回路に近い位置に位置し、前記中継基板の外部に設けられた部品に接続された熱伝導層と、
を備える超音波プローブ。

【請求項2】

前記中継基板は、前記音響素子部と接続するための接続部と、前記集積回路と接続するための接続部との配置の差異を補正する、導体により形成された導体層を有し、
前記配線は、前記導体層を介して、前記音響素子部又は前記集積回路による面に対して垂直に直交する方向に形成される、
請求項１に記載の超音波プローブ。

【請求項3】

前記導体層は、前記音響減衰層又は前記熱伝導層の表面に形成される、
請求項２に記載の超音波プローブ。

【請求項4】

前記導体層は、前記音響減衰層と前記熱伝導層との間に形成される、
請求項２又は請求項３に記載の超音波プローブ。

【請求項5】

前記導体層は、前記音響素子部と前記音響減衰層との間、又は前記熱伝導層と前記集積回路との間に形成される、
請求項２又は請求項３に記載の超音波プローブ。

【請求項6】

前記導体層は、前記音響減衰層内に形成される、
請求項２に記載の超音波プローブ。

【請求項7】

前記熱伝導層は、前記導体層及び前記配線を覆う絶縁体により形成された絶縁部を備える、
請求項２から請求項５の何れか一項に記載の超音波プローブ。

【請求項8】

前記音響減衰層は、絶縁体により前記配線が覆われている、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の超音波プローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波プローブに関する。

【0002】

従来、超音波診断装置の超音波プローブは、被検体に対して超音波を送受信する音響素子を有する。また、超音波プローブは、被検体の反対方向に伝搬した超音波を減衰させる音響減衰層と、音響素子が送受信した超音波に関するデータ処理を実行する集積回路とを備える。集積回路は、データ処理に伴い発熱する。

【0003】

しかしながら、超音波プローブは、患者などの被検体に当てて使用される医療機器であるため、表面温度が電気安全規格などにより定められている。そのため、超音波プローブは、表面温度が規定値以上にならないように、集積回路のデータ処理を制限して使用している。言い換えると、超音波プローブの放熱性が、画質の向上を妨げる要因になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－０９２４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、放熱性を向上させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る超音波プローブは、音響素子部と、集積回路と、中継基板と、を備える。前記音響素子部は、超音波を送受信する複数の音響素子が並べて配置される。前記集積回路は、複数の前記音響素子によって送受信される前記超音波に関するデータ処理を実行する。前記中継基板は、前記音響素子部と前記集積回路との間に配置され、前記音響素子部と前記集積回路とを接続する配線を有する。前記中継基板は、音響減衰層と、熱伝導層と、を備える。前記音響減衰層は、前記音響素子からの超音波を減衰させる。前記熱伝導層は、金属材料及び炭素材料の少なくとも一方を含み、前記音響減衰層よりも前記集積回路に近い位置に位置し、前記中継基板の外部に設けられた部品に接続される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る超音波プローブの内部構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係る中継基板の一例を示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態の変形例１に係る中継基板の一例を示す断面図である。

【図5】図５は、第１実施形態の変形例２に係る中継基板の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、実施形態に関する超音波プローブについて説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。

【0009】

まず、第１の実施形態に係る超音波プローブ２０が適用された超音波診断装置１の構成の一例について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の一例を示すブロック図である。超音波診断装置１は、装置本体１０と、超音波プローブ２０と、ディスプレイ３０と、入力装置４０とを有する。

【0010】

超音波プローブ２０は、装置本体１０と着脱自在に接続される。超音波プローブ２０から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射される。そして、反射された超音波は、エコー（反射波）として超音波プローブ２０で受信される。例えば、超音波プローブ２０は、２次元アレイプローブである。

【0011】

ディスプレイ３０は、超音波診断装置１のユーザが入力装置４０を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像等を表示したりする。ディスプレイ３０は、液晶モニタやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）モニタ等によって実現される。

【0012】

入力装置４０は、トラックボール、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、ジョイスティック等により実現される。入力装置４０は、超音波診断装置１のユーザからの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して、受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置４０は、超音波プローブ２０を制御するための各種設定要求を受け付けて、制御回路１６に転送する。

【0013】

装置本体１０は、超音波プローブ２０による超音波の送受信を制御して、超音波プローブ２０が受信したエコーに基づくエコー信号に基づいて、超音波画像を生成する装置である。装置本体１０は、図１に示すように、送受信回路１１と、Ｂモード処理回路１２と、ドプラ処理回路１３と、画像生成回路１４と、記憶回路１５と、制御回路１６とを有する。

【0014】

送受信回路１１は、制御回路１６による制御を受けて、超音波プローブ２０と装置本体１０との間で各種データ等の送受信を行う。例えば、送受信回路１１は、Ａ／Ｄ変換器と受信ビームフォーマとを有する。送受信回路１１が超音波プローブ２０から出力されたサブアレイごとのエコー信号を受信すると、まず、Ａ／Ｄ変換器が、エコー信号をデジタルデータに変換する。受信ビームフォーマは、サブアレイごとのデジタルデータに対して整相加算処理を行ってエコーデータを生成し、生成したエコーデータをＢモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３に送信する。

【0015】

Ｂモード処理回路１２は、送受信回路１１から出力されたエコーデータを受信する。そして、Ｂモード処理回路１２は、受信したエコーデータに対して対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。Ｂモード処理回路１２は、例えば、プロセッサにより実現される。

【0016】

ドプラ処理回路１３は、送受信回路１１から出力されたエコーデータを受信する。そして、ドプラ処理回路１３は、受信したエコーデータから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。ドプラ処理回路１３は、例えば、プロセッサにより実現される。

【0017】

画像生成回路１４は、Ｂモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像生成回路１４は、Ｂモード処理回路１２が生成したＢモードデータからエコーの強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像生成回路１４は、ドプラ処理回路１３が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。画像生成回路１４は、例えば、プロセッサにより実現される。

【0018】

記憶回路１５は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、記憶回路１５は、画像生成回路１４が生成した超音波画像を記憶する。また、記憶回路１５は、Ｂモード処理回路１２やドプラ処理回路１３が生成したデータを記憶してもよい。

【0019】

制御回路１６は、超音波診断装置１の処理全体を制御する。例えば、制御回路１１１は、送受信回路１０１を介して超音波プローブ２０を制御することで、超音波走査を制御する。

【0020】

なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路１５に保存されたプログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行することで機能を実現する。なお、記憶回路１５にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。

【0021】

次に、超音波診断装置１に接続された超音波プローブ２０について説明する。図２は、第１の実施形態に係る超音波プローブ２０の内部構成の一例を示す図である。

【0022】

超音波プローブ２０は、音響素子部２１０と、中継基板２２０と、集積回路２３０とを備える。なお、図２に示す超音波プローブ２０には、音響レンズや筐体やケーブルなどの部材は省略されている。

【0023】

音響素子部２１０は、複数の音響素子２１２がプリント回路基板２１１にマトリクス状に並べて配置される。音響素子２１２は、超音波を送受信する素子である。例えば、音響素子２１２は、圧電素子と、整合層とを有する。圧電素子は、電圧がかけられた場合に変形することにより超音波を発生させ、超音波を受信した場合に電気信号に変換する。整合層は、圧電素子と被検体Ｐとの間の音響インピーダンスの差を小さくして超音波の反射を抑制する。プリント回路基板２１１は、マトリクス状に整列された複数の音響素子２１２が配置される基板である。

【0024】

中継基板２２０は、音響素子部２１０と集積回路２３０との間に配置され、音響素子部２１０と集積回路２３０とを接続する配線を有する。また、中継基板２２０は、音響減衰層２４０、及び熱伝導層２５０を備える。

【0025】

集積回路２３０は、複数の音響素子２１２によって送受信される超音波に関するデータ処理を実行する。更に詳しくは、集積回路２３０は、中継基板２２０を介して、音響素子２１２によって送受信される超音波に関する情報を取得する。そして、集積回路２３０は、超音波に関する情報に対して、超音波に関するデータ処理を実行する。

【0026】

音響減衰層２４０は、音響素子部２１０の背面に設けられ、音響素子２１２からの超音波を減衰させる層である。音響減衰層２４０は、音響減衰部２４１を有する。音響減衰部２４１は、例えばタングステンやタングステンカーバイドなどの金属の粒子を樹脂で固めることにより形成される。

【0027】

また、音響減衰層２４０は、音響減衰部２４１を貫通する貫通孔に第１配線２４２が挿入されている。第１配線２４２は、複数の音響素子２１２が整列された音響素子部２１０の接続Ｐａｄなどの接続部と、集積回路２３０の接続Ｐａｄなどの接続部とを電気的に接続するために、音響減衰部２４１を貫通する配線である。第１配線２４２は、半田などの導体により形成された第１バンプ２４３を介して、音響素子部２１０の接続部と接続される。また、第１配線２４２は、音響減衰部２４１に電流が漏れることを防止するために、配線絶縁被膜２４４に覆われていることが好ましい。配線絶縁被膜２４４は、絶縁体により形成された被膜である。

【0028】

熱伝導層２５０は、金属材料及び炭素材料の少なくとも一方を含み、音響減衰層２４０よりも集積回路２３０に近い位置に位置し、中継基板２２０の外部に設けられた部品に接続される。すなわち、熱伝導層２５０は、集積回路２３０等が発生させた熱を外部まで移動させる層である。熱伝導層２５０は、熱伝導部２５１を有する。熱伝導部２５１は、例えば、金属材料及び炭素材料の少なくとも一方を含むシートである。また、中継基板２２０の外部に設けられた部品に接続される。外部に設けられた部品とは、例えば、金属ブロックや、筐体や、ケーブルなどの放熱する部品である。これにより、熱伝導部２５１は、集積回路２３０等が発生させた熱を外部まで移動させる。よって、熱伝導層２５０は、超音波プローブ２０が被検体Ｐと接触する面の温度上昇を抑制することができる。

【0029】

また、熱伝導層２５０は、熱伝導部２５１を貫通する貫通孔に第２配線２５２が挿入されている。第２配線２５２は、複数の音響素子２１２が整列された音響素子部２１０と接続するための接続Ｐａｄや端子などの接続部と、集積回路２３０と接続するための接続Ｐａｄや端子などの接続部とを電気的に接続するために、熱伝導部２５１を貫通する配線である。第２配線２５２は、半田などの導体により形成された第２バンプ２５４を介して、集積回路２３０の接続部と接続される。

【0030】

ここで、熱伝導部２５１は、金属材料や炭素材料などの導体を含んでいる。そのため、熱伝導部２５１は、導体層２６０及び第２配線２５２を覆う絶縁体により形成された絶縁部２５３を備える。これにより、熱伝導部２５１は、第２配線２５２間で短絡してしまうことを防止する。

【0031】

中継基板２２０は、音響素子部２１０と接続するための接続部と、集積回路２３０と接続するための接続部との配置の差異を補正する、導体により形成された導体層２６０を有する。導体層２６０は、音響減衰層２４０又は熱伝導層２５０の表面に形成される。ここで、音響素子部２１０の端子が配置される箇所と、集積回路２３０の端子が配置される箇所とは、異なっている。言い換えると、音響素子部２１０及び集積回路２３０と平行な方向、つまりＸ軸方向において、音響素子部２１０の端子と、集積回路２３０の端子とは異なる位置に配置されている。そこで、導体層２６０は、音響減衰層２４０と熱伝導層２５０との間に形成される。そして、導体層２６０は、Ｘ軸方向に広がることにより第１配線２４２と第２配線２５２とを接続する。第１配線２４２と第２配線２５２とは、導体層２６０を介して、音響素子部２１０又は集積回路２３０による面に対して垂直に直交する方向に形成される。第１配線２４２と第２配線２５２とを接続するために、導体層２６０は、例えば、音響素子部２１０又は集積回路２３０による面と略平行に形成される。

【0032】

また、音響素子２１２及び音響減衰層２４０は、接地シート２７０に覆われている。接地シート２７０は、熱伝導層２５０において、第３バンプ２５５、第３配線２５６、及び第４バンプ２５７を介して、集積回路２３０に接続される。また、第３配線２５６は、絶縁部２５３に覆われている。

【0033】

次に、中継基板２２０について詳細に説明する。図３は、第１の実施形態に係る中継基板２２０の一例を示す断面図である。図３（ａ）は、中継基板２２０の断面の一部を拡大した断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ａ矢視の断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ矢視の断面図である。図３（ｄ）は、図３（ａ）のＣ－Ｃ矢視の断面図である。図３（ｅ）は、図３（ａ）のＤ－Ｄ矢視の断面図である。

【0034】

図３（ａ）に示すように、第１配線２４２は、音響素子部２１０の接続部から集積回路２３０の接続部に向かって、音響素子部２１０に対して略垂直に伸びている。また、第２配線２５２は、集積回路２３０の端子から音響素子部２１０に向かって、集積回路２３０に対して略垂直に伸びている。

【0035】

図３（ａ）に示すように、音響素子部２１０の端子部の位置と、集積回路２３０の端子部の位置とは異なっている場合がある。この場合、第１配線２４２と、第２配線２５２とは接続されない。そこで、図３（ｃ）に示すように、中継基板２２０は、音響減衰層２４０と熱伝導層２５０との間に導体層２６０を有する。そして、第１配線２４２と、第２配線２５２とは、導体層２６０を介して接続される。

【0036】

なお、図３に示す導体層２６０は、音響減衰層２４０と熱伝導層２５０との間において、音響減衰層２４０側に設けられている。しかしながら、導体層２６０は、熱伝導層２５０側に設けられていてもよいし、音響減衰層２４０と熱伝導層２５０との中間に設けられていてもよい。

【0037】

ここで、熱伝導部２５１は、金属材料や炭素材料などの導体により形成されている。そのため、図３（ｄ）及び（ｅ）に示すように、第２配線２５２及び導体層２６０は、絶縁部２５３により覆われている。絶縁部２５３は、第２配線２５２間で短絡が発生することを防止している。

【0038】

次に、中継基板２２０の製造方法について説明する。

【0039】

集積回路２３０の接続部に、スクリーン印刷やディスペンサ塗布などにより第２バンプ２５４を形成する。熱伝導層２５０を厚くするために第２バンプ２５４は高くまたは多段にすることが好ましい。

【0040】

第２バンプ２５４の第２配線２５２が貫通する開口が設けられ熱伝導層２５０を用意する。そして、熱伝導層２５０と、第２配線２５２とを組み立てる。この時、第２バンプ２５４の第２配線２５２と、熱伝導層２５０とが接触しないようにする。

【0041】

また、集積回路２３０の接続部と同一の位置に配線がレイアウトされたＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）である第１ＦＰＣを用意する。第１ＦＰＣは、集積回路２３０と熱伝導層２５０との間に配置される。ただし、熱伝導を阻害する第１ＦＰＣのポリイミド層は、後述の方法で除去するため図示しない。第１ＦＰＣに対してスタッドバンプを立てることにより第２配線２５２を形成する。音響減衰層２４０を厚くするためにバンプは高くまたは多段にすることが好ましい。

【0042】

第１ＦＰＣのスタッドバンプ、つまり第２配線２５２に対して、導体層２６０との接続箇所を除いて、塗布スピンコート法や蒸着法などにより絶縁部２５３を形成する。

【0043】

また、音響素子部２１０の接続部と同一の位置に配線がレイアウトされたＦＰＣである第２ＦＰＣを用意する。第２ＦＰＣに対してスタッドバンプを立てることにより第１配線２４２を形成する。第２ＦＰＣのスタッドバンプ、つまり第１配線２４２に対して、音響素子部２１０との接続箇所を除いて、塗布スピンコート法や蒸着法などにより絶縁体を塗布する。これにより、第１配線２４２は、配線絶縁被膜２４４が形成される。

【0044】

タングステンなどの金属粒子と樹脂材料と混合した音響減衰材料を第２ＦＰＣに塗布することにより音響減衰部２４１を形成する。音響減衰部２４１の塗布厚みはバンプ高さ相当とする。衰材料には、タングステンなどの混合した金属粒子の酸化物や、炭化物や、窒化物等の粒子を混合させてもよい。

【0045】

音響減衰層２４０の塗布面は凹凸があるので、研削や研磨などの方法で平坦化させる。

【0046】

平坦化加工面において、熱伝導層２５０の第２配線２５２と、導体層２６０とが繋がるように結線の導体層２６０を成膜やメッキで形成する。

【0047】

音響減衰層２４０を第２ＦＰＣの基材であるポリイミドは溶剤等を用いて除去する。なお、第２ＦＰＣの形態は、除去せずに残したままでも良い。

【0048】

塗布した音響減衰材料が硬化に至らない状態で、音響素子部２１０の接続部と、スタッドバンプ形成された第２ＦＰＣと、導体層２６０が形成された熱伝導層２５０とを、短絡しないように位置合わせを行い、非導電性の接着剤を塗布したうえで組み立てる。そして、加熱及び加圧により、集積回路２３０、熱伝導層２５０、音響減衰層２４０、第２ＦＰＣ、及び音響素子部２１０を接着させる。本工程での接着により、熱伝導層２５０と第２配線２５２との短絡を防止する絶縁部２５３が形成される。このようにして、中継基板２２０を製造する。

【0049】

なお、第１ＦＰＣ及び第２ＦＰＣのポリイミド層は、熱伝導層２５０、音響減衰層２４０と比較して１/１０以下の厚さであり、且つ製造過程で除去することは可能である。また、第１ＦＰＣ及び第２ＦＰＣのポリイミド層の有無により機能に影響はしないため図示していない。

【0050】

以上のように、第１の実施形態に係る超音波プローブ２０は、音響素子部２１０と集積回路２３０との間に配置され、音響素子部２１０と集積回路２３０とを接続する配線を有する中継基板２２０を備える。中継基板２２０は、音響減衰層２４０と、熱伝導層２５０とを備える。音響減衰層２４０は、音響素子２１２による音響を減衰させる。熱伝導層２５０は、金属材料及び炭素材料の少なくとも一方を含み、音響減衰層２４０よりも集積回路２３０に近い位置に位置し、中継基板２２０の外部に設けられた部品に接続される。このように、超音波プローブ２０は、熱伝導層２５０を介して、集積回路２３０等により発生した熱を、中継基板２２０の外部に設けられた部品に移動させることができる。よって、超音波プローブ２０は、放熱性を向上させることができる。

【0051】

（変形例１）
図４は、第１実施形態の変形例１に係る中継基板２２０ａの一例を示す断面図である。図４（ａ）は、中継基板２２０ａの断面の一部を拡大した断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ矢視の断面図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ－Ｂ矢視の断面図である。図４（ｄ）は、図４（ａ）のＣ－Ｃ矢視の断面図である。図４（ｅ）は、図４（ａ）のＤ－Ｄ矢視の断面図である。

【0052】

図４（ａ）に示すように、中継基板２２０ａは、中継基板２２０ａの表面に導体層２６０ａが設けられている。更に詳しくは、導体層２６０ａは、音響素子部２１０と音響減衰層２４０ａとの間、又は熱伝導層２５０ａと集積回路２３０との間に形成される。これにより、音響減衰層２４０ａの第１配線２４２と、熱伝導層２５０ａの第２配線２５２とは、音響素子部２１０又は集積回路２３０に対して垂直に形成される。第１配線２４２と第２配線２５２とを接続するために、導体層２６０ａは、例えば、音響素子部２１０ａ又は集積回路２３０ａによる面と略平行に形成される。

【0053】

次に、中継基板２２０ａの製造方法について説明する。

【0054】

まず、音響素子部２１０の接続部と同一の位置に配線がレイアウトされた第２ＦＰＣを用意する。また、第２ＦＰＣには、音響素子部２１０の接続部と、集積回路２３０の接続部との位置を補正する導体層２６０ａが形成されている。すなわち、第２ＦＰＣには、音響素子部２１０の接続部から集積回路２３０の接続部に対応する位置まで、Ｘ軸方向に導体が配置された導体層２６０ａを有する。

【0055】

第２ＦＰＣにスタッドバンプを立てることにより第１配線２４２を形成する。または、第２ＦＰＣに対して、スクリーン印刷やディスペンサ塗布などによりバンプを積み上げることで第１配線２４２を形成する。この時、スタッドバンプまたはバンプの面積の拡張を抑えながら多段に積みあげることにより、放熱効果をより高めることができる。

【0056】

また、スタッドバンプまたはバンプ、つまり第１配線２４２に対して、第１の実施形態と同様の方法により絶縁体で被覆する。これにより、第１配線２４２は、配線絶縁被膜２４４が形成される。その後、第２ＦＰＣに音響減衰材料を塗布する。塗布した音響減衰材料が硬化に至らない状態で、音響減衰層２４０ａと、第１配線２４２が挿入される貫通孔を有する熱伝導層２５０ａとを、加熱及び加圧により接着させる。

【0057】

ここで、音響素子部２１０の接続部と、集積回路２３０の接続部との位置の差異は、音響素子部２１０と音響減衰層２４０ａとの間に設けられた熱伝導層２５０ａ、又は集積回路２３０と熱伝導層２５０ａとの間に設けられた熱伝導層２５０ａの少なくとも何れか一方により補正される。そのため、熱伝導層２５０ａの貫通孔は、音響素子部２１０の接続部、又は集積回路２３０の接続部に対応した位置に形成される。また、熱伝導層２５０ａの貫通孔は、楕円形の長孔であってもよいし、矩形の矩形孔であってもよい。また、長孔や矩形孔の場合、接着剤の充填不足が生じやすいが、後工程においてディスペンサ塗布などにより適量を補填すればよい。

【0058】

また、集積回路２３０の接続部と同一の位置に配線がレイアウトされた第１ＦＰＣを用意する。また、第１ＦＰＣには、音響素子部２１０の接続部と、集積回路２３０の接続部との位置を補正する導体層２６０ａが形成されている。

【0059】

熱伝導層２５０ａと、第１ＦＰＣと、集積回路２３０とを接着剤を塗布した上で組み立てる。さらに、音響素子部２１０と、第２ＦＰＣと、音響減衰層２４０ａとを接着剤を塗布した上で組み立てる。このようにして、中継基板２２０ａを製造する。

【0060】

以上のように、第１の実施形態の変形例１に係る超音波プローブ２０は、中継基板２２０ａを備える。中継基板２２０ａは、金属材料及び炭素材料の少なくとも一方を含み、音響減衰層２４０ａよりも集積回路２３０に近い位置に位置し、中継基板２２０ａの外部に設けられた部品に接続される熱伝導層２５０ａを有する。よって、超音波プローブ２０は、放熱性を向上させることができる。

【0061】

また、第１の実施形態と、１の実施形態の変形例１とを組み合わせてもよい。すなわち、導体層２６０、２６０ａは、音響減衰層２４０、２４０ａと熱伝導層２５０、２５０ａとの間に形成され、さらに、音響素子部２１０と前記音響減衰層２４０、２４０ａとの間、又は熱伝導層２５０、２５０ａと集積回路２３０との間に形成されてもよい。

【0062】

（変形例２）
図５は、第１実施形態の変形例２に係る中継基板２２０ｂの一例を示す断面図である。中継基板２２０ｂは、３次元プリンタなどにより第１配線２４２、導体層２６０ｂ、及び第２配線２５２が製造される。導体層２６０ｂは、音響減衰層２４０ｂ内に形成される。

【0063】

次に、中継基板２２０ｂの製造方法について説明する。３次元プリンティング等により第１配線２４２、導体層２６０ｂ、及び第２配線２５２を製造する。そして、第１配線２４２、及び導体層２６０ｂに音響減衰材料を塗布した後に、第２配線２５２を熱伝導層２５０ｂに挿入することにより製造する。

【0064】

更に詳しくは、まず、第１仮部材２８１を用意する。第１仮部材２８１上の音響素子部２１０の接続部に対応する位置に、導体の３次元プリンティングにより第１配線２４２を配置する。

【0065】

第１配線２４２が所定の高さになった場合に、導体の３次元プリンティングにより導体層２６０ｂを作成する。第１配線２４２と第２配線２５２とを接続するために、導体層２６０ｂは、例えば、音響素子部２１０又は集積回路２３０による面と略平行に形成される。また、導体の３次元プリンティングにより第２配線２５２及び第２仮部材２８２を作成する。第２仮部材２８２は、第２配線２５２の位置精度を高めるために配置される部材である。なお、位置精度が求められていない場合には、第２仮部材２８２を配置しなくてもよい。

【0066】

必要に応じて絶縁体で第１配線２４２、第２配線２５２、第３配線２５６を配線絶縁被膜２４４で被覆した後に、音響減衰材料を塗布する。音響減衰材料が硬化した場合に、第１仮部材２８１及び第２仮部材２８２を除去する。そして、熱伝導層２５０ｂの貫通孔に第２配線２５２を挿入する。本工程では、絶縁性の接着剤を塗布した上で組み立てる。絶縁性の接着剤により熱伝導層２５０ｂと第２配線２５２との短絡を防止する絶縁部２５３が形成される。

【0067】

さらに、第１バンプ２４３及び接着剤を介して、音響素子部２１０と、音響減衰層２４０ｂとを接合させる。また、第２バンプ２５４及び接着剤を介して、熱伝導層２５０ｂと、集積回路２３０とを接合させる。このようにして、中継基板２２０ｂを製造する。

【0068】

以上のように、第１の実施形態の変形例２に係る中継基板２２０ｂは、３次元プリンタにより第１配線２４２、第２配線２５２、及び導体層２６０ｂが製造される。また、音響減衰層２４０ｂは、第１配線２４２、第２配線２５２、及び導体層２６０ｂに対して音響減衰材料を塗布することにより製造される。そして、中継基板２２０ｂは、音響減衰層２４０ｂから突出した第２配線２５２が、熱伝導層２５０ｂの貫通孔に挿入されることにより製造される。このように、３次元プリンタにより第１配線２４２、第２配線２５２、及び導体層２６０ｂを製造することにより寸法精度を向上させることができる。また、寸法精度が高い場合、熱伝導層２５０ｂの貫通孔を細くすることができる。すなわち、熱伝導層２５０ｂにおける金属材料又は炭素材料の体積が多くなる。よって、超音波プローブ２０ｂは、放熱性を向上させることができる。

【0069】

以上説明した少なくとも１つの実施形態等によれば、放熱性を向上させることができる。

【0070】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0071】

（付記１）
超音波を送受信する複数の音響素子が並べて配置された音響素子部と、
複数の前記音響素子によって送受信される前記超音波に関するデータ処理を実行する集積回路と、
前記音響素子部と前記集積回路との間に配置され、前記音響素子部と前記集積回路とを接続する配線を有する中継基板と、
を備え、
前記中継基板は、
前記音響素子からの超音波を減衰させる音響減衰層と、
金属材料及び炭素材料の少なくとも一方を含み、前記音響減衰層よりも前記集積回路に近い位置に位置し、前記中継基板の外部に設けられた部品に接続された熱伝導層と、
を備える超音波プローブ。
（付記２）
前記中継基板は、前記音響素子部と接続するための接続部と、前記集積回路と接続するための接続部との配置の差異を補正する、導体により形成された導体層を有し、
前記配線は、前記導体層を介して、前記音響素子部又は前記集積回路による面に対して垂直に直交する方向に形成されてもよい。
（付記３）
前記導体層は、前記音響減衰層又は前記熱伝導層の表面に形成されてもよい。
（付記４）
前記導体層は、前記音響減衰層と前記熱伝導層との間に形成されてもよい。
（付記５）
前記導体層は、前記音響素子部と前記音響減衰層との間、又は前記熱伝導層と前記集積回路との間に形成されてもよい。
（付記６）
前記導体層は、前記音響減衰層内に形成されてもよい。
（付記７）
前記熱伝導層は、前記導体層及び前記配線を覆う絶縁体により形成された絶縁部を備えてもよい。
（付記８）
前記音響減衰層は、絶縁体により前記配線が覆われていてもよい。
（付記９）
前記導体層は、前記音響素子部又は前記集積回路による面に対して平行な方向に形成されてもよい。

【符号の説明】

【0072】

１ 超音波診断装置
１０ 装置本体
１１ 送受信回路
１２ Ｂモード処理回路
１３ ドプラ処理回路
１４ 画像生成回路
１５ 記憶回路
１６ 制御回路
２０ 超音波プローブ
３０ ディスプレイ
４０ 入力装置
１０１ 送受信回路
１１１ 制御回路
２１０ 音響素子部
２１１ プリント回路基板
２１２ 音響素子
２２０、２２０ａ、２２０ｂ 中継基板
２３０ 集積回路
２４０、２４０ａ ２４０ｂ 音響減衰層
２４１ 音響減衰部
２４２ 第１配線
２４３ 第１バンプ
２４４ 配線絶縁被膜
２５０、２５０ａ ２５０ｂ 熱伝導層
２５１ 熱伝導部
２５２ 第２配線
２５３ 絶縁部
２５４ 第２バンプ
２５５ 第３バンプ
２５６ 第３配線
２５７ 第４バンプ
２６０、２６０ａ、２６０ｂ 導体層
２７０ 接地シート
２８１ 第１仮部材
２８２ 第２仮部材
Ｐ 被検体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】