(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-11
(45)【発行日】2022-11-21
(54)【発明の名称】超音波プローブ
(51)【国際特許分類】
A61B 8/00 20060101AFI20221114BHJP
H04R 1/06 20060101ALI20221114BHJP
H04R 1/40 20060101ALI20221114BHJP
【ＦＩ】
A61B8/00
H04R1/06 330
H04R1/40 330
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2018162576
(22)【出願日】2018-08-31
(65)【公開番号】P2019042511
(43)【公開日】2019-03-22
【審査請求日】2021-06-02
(31)【優先権主張番号】P 2017169731
(32)【優先日】2017-09-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】110001771
【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】長瀬 俊幸
(72)【発明者】
【氏名】石塚 正明
(72)【発明者】
【氏名】平野 亨
【審査官】森口 正治
(56)【参考文献】
【文献】特表２００９－５０４０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１８８４２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００３／００１３９６９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１０／１０１１０４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ８／００－８／１５
Ｈ０４Ｒ １／０６
Ｈ０４Ｒ １／４０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波の送信および受信のうち少なくともいずれかを実行する複数の振動素子と、前記複数の振動素子の背面側に配置され、前記複数の振動素子のうち第１グループを構成する各振動素子に対応する電子回路が設けられ、前記複数の振動素子のうち第２グループを構成する各振動素子に対応するシリコン貫通電極が設けられた第１の回路基板と、
前記第１の回路基板の背面側に配置され、前記第１グループを構成する各振動素子に対応するシリコン貫通電極が設けられ、前記第２グループを構成する各振動素子に対応する電子回路が設けられた第２の回路基板と、
を備えた超音波プローブ。
【請求項2】
前記第１の回路基板および前記第２の回路基板に設けられた各電子回路は、アナログ回路を含む、請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項3】
前記第１の回路基板および前記第２の回路基板に設けられた各電子回路は、少なくとも１つの振動素子を駆動させる駆動回路、および前記少なくとも１つの振動素子で発生した電気信号を処理する信号処理回路のうち少なくともいずれかを含む、請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項4】
前記第１の回路基板と前記第２の回路基板は、同一の回路であり、配置の向きが異なる、請求項１～３のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項5】
前記第１の回路基板および前記第２の回路基板には、向きを示すマーカが設けられている、請求項１～４のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項6】
前記第１の回路基板に設けられた各シリコン貫通電極は、前記第２の回路基板に設けられた各電子回路に接続され、前記第１の回路基板に設けられた各電子回路は、前記第２の回路基板に設けられた各シリコン貫通電極に接続される、請求項１～５のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項7】
前記第２の回路基板の背面側に配置され、前記第１の回路基板および前記第２の回路基板に設けられた各電子回路を制御する制御回路を備えた請求項１～６のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、超音波プローブに関する。
【背景技術】
【0002】
超音波プローブとして、複数の振動素子及び大規模集積回路（ＬＳＩ（Large Scale Integration））を有する２Ｄアレイプローブ（two dimensional array probe）を用いて、被検体の内部状態を画像化した超音波画像を生成する超音波診断装置がある。大規模集積回路には、各種の電子回路が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－１１０１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、電子回路の回路面積を確保することができる超音波プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の超音波プローブは、複数の振動素子と、第１の回路と、第２の回路とを備える。複数の振動素子は、超音波の送信および受信のうち少なくともいずれかを実行する。第１の回路は、前記複数の振動素子の背面側に配置される。第１の回路には、前記複数の振動素子のうち第１グループを構成する各振動素子に対応する電子回路が設けられ、前記複数の振動素子のうち第２グループを構成する各振動素子に対応するシリコン貫通電極が設けられている。第２の回路は、前記第１の回路の背面側に配置される。第２の回路には、前記第１グループを構成する各振動素子に対応するシリコン貫通電極が設けられ、前記第２グループを構成する各振動素子に対応する電子回路が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、添付図面を参照して、超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法の各実施形態及び各変形例を詳細に説明する。なお、各実施形態及び各変形例は、適宜、組み合わせてもよい。
【0008】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波プローブが適用された超音波診断装置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１００の構成の一例を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。
まず、第１の実施形態に係る超音波プローブが適用された超音波診断装置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１００の構成の一例を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。
【0009】
超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。超音波プローブ１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１で受信される。例えば、２Ｄアレイプローブの場合、超音波プローブ１の中にも大規模集積回路を持ち、装置本体１０と合わせて送信波、受信波に対する制御、演算処理を行うことでエコー信号に変換される。エコー信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコー信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【0010】
モニタ２は、超音波診断装置１００のユーザが入力装置３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。
【0011】
入力装置３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３は、超音波診断装置１００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３は、超音波プローブ１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。
【0012】
装置本体１０は、超音波プローブ１による超音波の送受信を制御して、超音波プローブ１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。
【0013】
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１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１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。
【0014】
また、送受信回路１１は、超音波プローブ１に、駆動信号の振幅の値を送信する。具体的には、送受信回路１１は、後述する各制御回路３１に、後述する各送受信回路２２ｂ，２３ｂが出力する駆動信号の振幅の値を送信する。
【0015】
また、送受信回路１１は、超音波プローブ１に、駆動信号に対する遅延量、開口制御情報、送受信動作モードとタイミング、及び、超音波プローブ１により受信されるエコー信号の遅延量を送信する。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
また、記憶回路１５は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。
【0021】
制御回路１６は、超音波診断装置１００の処理全体を制御する。例えば、制御回路１６は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路１５から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、超音波プローブ１内の大規模集積回路、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３及び画像生成回路１４の処理を制御する。また、制御回路１６は、記憶回路１５が記憶する超音波画像や、記憶回路１５が記憶する各種画像、又は、画像生成回路１４による処理を行なうためのＧＵＩ、画像生成回路１４の処理結果等をモニタ２にて表示するように制御する。
【0022】
例えば、制御回路１６は、駆動信号の振幅の値を、超音波プローブ１に送信するように、送受信回路１１を制御する。具体的には、制御回路１６は、駆動信号の振幅の値を、後述する各制御回路３１に出力するように、送受信回路１１を制御する。
【0023】
また、制御回路１６は、駆動信号に対する遅延量及びエコー信号に対する遅延量を、超音波プローブ１に送信するように、送受信回路１１を制御する。制御回路１６は、例えば、プロセッサにより実現される。
【0024】
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（SimpleProgrammable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex ProgrammableLogic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable GateArray：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。
【0025】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の構成の一例について説明した。以下に説明するように、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、超音波プローブ１に内蔵される電子回路の面積（回路面積）が十分に確保されるように構成される。
【0026】
図２は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１の構成の一例を示す図である。図２に示すように、超音波プローブ１は、複数の振動素子（音響素子）２０と、３つの大規模集積回路２１～２３と、中継基板２４とを有する。
【0027】
複数の振動素子２０は、超音波を送信するとともに超音波のエコーを受信する。
【0028】
複数の振動素子２０は、２次元的に配置されている。例えば、複数の振動素子２０は、Ｘ軸及びＸ軸と直交するＹ軸に沿って配置されている。ここで、Ｘ軸方向は、ラテラル方向に対応し、Ｙ軸方向は、エレベーション方向に対応する。すなわち、複数の振動素子２０は、ラテラル方向及びエレベーション方向に配置されている。
【0029】
振動素子２０は、供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。そして、振動素子２０は、被検体Ｐからのエコーを受信し、受信したエコーを電気信号であるエコー信号（反射波信号）に変換する。
【0030】
例えば、図２に示す複数の振動素子２０は、メインアレイ２０ａを構成する。図２では、１６個の振動素子２０がメインアレイ２０ａを構成する場合について示されているが、メインアレイ２０ａを構成する振動素子２０の個数は、これに限られない。メインアレイ２０ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に、複数のサブアレイ２０ｂに分割されている。なお、サブアレイ２０ｂとは、例えば、複数の振動素子２０を、所定数の振動素子２０ごとのグループに分けた場合の各グループに属する振動素子２０の配置を指す。１つのサブアレイ２０ｂは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に、２次元的に配置された所定数の振動素子２０で構成されている。例えば、複数のサブアレイ２０ｂを構成する振動素子２０の個数は、４（２×２）個である。
【0031】
第１の実施形態では、複数の振動素子２０は、第１グループを構成する振動素子２０と、第２グループを構成する振動素子２０とに分けられる。第１グループを構成する振動素子２０、及び、第２グループを構成する振動素子２０については、後述する。
【0032】
図２に示すように、振動素子２０側から、大規模集積回路２３、大規模集積回路２２、大規模集積回路２１の順に、３つの大規模集積回路２１～２３が配置されている。すなわち、大規模集積回路２３は、複数の振動素子２０の背面側に配置されている。また、大規模集積回路２２は、大規模集積回路２３の背面側に配置されている。また、大規模集積回路２１は、大規模集積回路２２の背面側に配置されている。大規模集積回路２３は、第１の回路の一例である。また、大規模集積回路２２は、第２の回路の一例である。
【0033】
大規模集積回路２１において、破線で区切られた各領域２１ａは、直上の１つの振動素子２０に対応する領域である。同様に、大規模集積回路２２，２３において、破線で区切られた各領域２２ａ，２３ａも、直上の１つの振動素子２０に対応する領域である。
【0034】
例えば、図２に示す領域２１ａ＿１は、直上の振動素子２０＿１に対応する領域である。ここで、図２において、領域２１ａ＿１は、１６（４×４）個の領域２１ａのうち、Ｘ軸方向において左側から３番目で、Ｙ軸方向において手前側から１番目の領域である。また、振動素子２０＿１は、１６（４×４）個の振動素子２０のうち、Ｙ軸方向において左側から３番目で、Ｙ軸方向において手前側から１番目の振動素子である。
【0035】
また、図２に示す領域２１ａ＿２は、直上の振動素子２０＿２に対応する領域である。ここで、図２において、領域２１ａ＿２は、１６個の領域２１ａのうち、Ｘ軸方向において左側から４番目で、Ｙ軸方向において手前側から１番目の領域である。また、振動素子２０＿２は、１６個の振動素子２０のうち、Ｘ軸方向において左側から４番目で、Ｙ軸方向において手前側から１番目の振動素子である。
【0036】
同様に、図２に示す領域２２ａ＿１は、直上の振動素子２０＿１に対応する領域である。ここで、図２において、領域２２ａ＿１は、１６（４×４）個の領域２２ａのうち、Ｘ軸方向において左側から３番目で、Ｙ軸方向において手前側から１番目の領域である。
【0037】
また、図２に示す領域２２ａ＿２は、直上の振動素子２０＿２に対応する領域である。ここで、図２において、領域２２ａ＿２は、１６個の領域２２ａのうち、Ｘ軸方向において左側から４番目で、Ｙ軸方向において手前側から１番目の領域である。
【0038】
また、図２に示す領域２３ａ＿１は、直上の振動素子２０＿１に対応する領域である。ここで、図２において、領域２３ａ＿１は、１６（４×４）個の領域２３ａのうち、Ｘ軸方向において左側から３番目で、Ｙ軸方向において手前側から１番目の領域である。
【0039】
また、図２に示す領域２３ａ＿２は、直上の振動素子２０＿２に対応する領域である。ここで、図２において、領域２３ａ＿２は、１６個の領域２３ａのうち、Ｘ軸方向において左側から４番目で、Ｙ軸方向において手前側から１番目の領域である。
【0040】
大規模集積回路２１について説明する。大規模集積回路２１の各領域２１ａには、制御回路が設けられている。図３は、第１の実施形態に係る制御回路３１の一例を説明するための図である。図３に示すように、例えば、領域２１ａ＿１には、直上の後述する送受信回路２３ｂ＿１を制御する制御回路３１が設けられている。また、領域２１ａ＿２には、直上の後述する送受信回路２２ｂ＿１を制御する制御回路３１が設けられている。
【0041】
なお、領域２１ａ＿１に設けられた制御回路３１を「制御回路３１ａ」と表記する。また、領域２１ａ＿２に設けられた制御回路３１を「制御回路３１ｂ」と表記する。
【0042】
また、他の領域２１ａ（他の１４個の領域２１ａ）においても、同様に、直上の後述する送受信回路２２ｂ又は送受信回路２３ｂを制御する制御回路３１が設けられている。
【0043】
なお、第１の実施形態では、１つの振動素子２０に対して１つのチャンネルが割り当てられ、チャンネルごとに、１つの制御回路３１、及び、１つの後述する送受信回路２２ｂ又は送受信回路２３ｂが設けられる。また、第１の実施形態では、上述した１つのサブアレイ２０ｂにおいて、対応する複数（図２では４つ）の制御回路３１が接続されている。
【0044】
例えば、制御回路３１は、レジスタを備える。制御回路３１は、送受信回路１１から出力された駆動信号の振幅の値を受信すると、受信した振幅の値をレジスタに格納する。また、制御回路３１は、送受信回路１１から出力された駆動信号に対する遅延量を受信すると、受信した駆動信号に対する遅延量をレジスタに格納する。また、制御回路３１は、送受信回路１１から出力されたエコー信号に対する遅延量を受信すると、受信したエコー信号に対する遅延量をレジスタに格納する。
【0045】
そして、制御回路３１は、レジスタから振幅の値、駆動信号に対する遅延量及びエコー信号に対する遅延量を読み出す。そして、制御回路３１は、読み出された振幅の値、駆動信号に対する遅延量及びエコー信号に対する遅延量を示す制御信号を送受信回路２２ｂ又は送受信回路２３ｂに出力する。
【0046】
ここで、１つのサブアレイ２０ｂに対応する複数の制御回路３１のうち、１つの制御回路３１は、加算器（受信ビームフォーマ）を有する。なお、このような加算器を有する制御回路３１は、代表制御回路３１とも称される。
【0047】
加算器は、１つのサブアレイ２０ｂに対応する複数の後述する送受信回路２２ｂ，２３ｂから出力された複数のエコー信号を収集する。なお、加算器により収集される複数のエコー信号は、遅延処理が施されたエコー信号である。そして、加算器は、複数のエコー信号を加算する加算処理を実行する。そして、加算器は、加算処理が実行されたエコー信号を装置本体１０に出力する。エコー信号を用いた加算処理により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。サブアレイ２０ｂ内のチャンネルに対して行うため、超音波プローブ１内のこの機能をサブアレイ・ビームフォーマと呼ぶことがある。
【0048】
なお、図２及び図３において、各領域２１ａに記載された白丸は、例えば、各領域２１ａに設けられた制御回路３１と、大規模集積回路２２とを接続する導体を模式的に示したものである。第１の実施形態では、例えば、かかる導体として、端子等が用いられる。この場合、各領域２１ａに設けられた制御回路３１は、端子等を介して大規模集積回路２２に接続されている。
【0049】
大規模集積回路２２では、所定個の領域２２ａに跨がって、送受信回路が設けられている。図４は、第１の実施形態に係る送受信回路２２ｂの一例を説明するための図である。図４に示すように、例えば、Ｘ軸方向に隣接する２個の領域２２ａ＿１及び領域２２ａ＿２に跨がって、送受信回路２２ｂが設けられている。領域２２ａ＿１及び領域２２ａ＿２に跨がって設けられた送受信回路２２ｂを「送受信回路２２ｂ＿１」と表記する。送受信回路２２ｂ＿１は、振動素子２０＿２を駆動させ、振動素子２０＿２からのエコー信号を受信する。送受信回路２２ｂは、電子回路の一例である。
【0050】
大規模集積回路２２では、他の領域２２ａにおいても同様に、Ｘ軸方向に隣接する２個の領域２２ａに跨がって送受信回路２２ｂが設けられている。この送受信回路２２ｂは、１つの振動素子２０を駆動させ、この振動素子２０からのエコー信号を受信する。図２及び図４に示す大規模集積回路２２では、１６個の振動素子２０のうち、８個の振動素子２０に対応する８個の送受信回路２２ｂが設けられている。
【0051】
送受信回路２２ｂは、パルサ回路、遅延回路及び増幅器等のアナログ回路を含む。パルサ回路は、所定のレート周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。そして、パルサ回路は、発生したレートパルスを、振動素子２０を駆動するための駆動信号として出力する。ここで、パルサ回路から出力される駆動信号の振幅の大きさは、制御回路３１から出力された制御信号により示される。
【0052】
遅延回路は、パルサ回路から出力された駆動信号に対して所定の遅延処理を実行し、所定の遅延処理が実行された駆動信号を振動素子２０に出力する機能を有する。例えば、遅延回路は、制御回路３１による制御を受けて、振動素子２０から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な振動素子２０ごとの遅延量を、パルサ回路から供給された駆動信号に対して与える遅延処理を実行する。ここで、駆動信号に与える遅延量は、制御回路３１から出力された制御信号により示される。
【0053】
パルサ回路及び遅延回路は、少なくとも１つの振動素子２０を駆動させる回路である。パルサ回路及び遅延回路は、駆動回路の一例である。
【0054】
増幅器は、例えば、アンプである。増幅器は、振動素子２０からエコー信号を受信すると、予め設定されたゲインによって、受信したエコー信号を増幅し、増幅したエコー信号を遅延回路へ出力する機能を有する。
【0055】
ここで、遅延回路は、上述した機能に加えて、増幅器から出力されたエコー信号を受信すると、受信したエコー信号に対して、受信指向性を決定するのに必要な遅延量を与える遅延処理を実行し、遅延処理が実行されたエコー信号を制御回路３１に出力する機能を有する。ここで、エコー信号に対して与えられる遅延量は、制御回路３１から出力される制御信号が示す遅延量となる。
【0056】
増幅器及び遅延回路は、少なくとも１つの振動素子２０で発生したエコー信号を処理する。増幅器及び遅延回路は、信号処理回路の一例である。すなわち、遅延回路は、駆動回路の一例であるとともに、信号処理回路の一例でもある。
【0057】
大規模集積回路２３では、残りの８個の振動素子２０（送受信回路２２ｂに接続されていない振動素子２０）に対応する８個の送受信回路が設けられている。大規模集積回路２３では、所定個の領域２３ａに跨がって、送受信回路が設けられている。図５は、第１の実施形態に係る送受信回路２３ｂの一例を説明するための図である。図５に示すように、例えば、Ｘ軸方向に隣接する２個の領域２３ａ＿１及び領域２３ａ＿２に跨がって、送受信回路２３ｂが設けられている。送受信回路２３ｂは、電子回路の一例である。
【0058】
領域２３ａ＿１及び領域２３ａ＿２に跨がって設けられた送受信回路２３ｂを「送受信回路２３ｂ＿１」と表記する。送受信回路２３ｂ＿１は、振動素子２０＿１を駆動させ、振動素子２０＿１からのエコー信号を受信する。
【0059】
送受信回路２３ｂは、上述した送受信回路２２ｂのパルサ回路、遅延回路及び増幅器等のアナログ回路と同様のアナログ回路を含む。
【0060】
大規模集積回路２３では、他の領域２３ａにおいても同様に、Ｘ軸方向に隣接する２個の領域２３ａに跨がって送受信回路２３ｂが設けられている。この送受信回路２３ｂは、１つの振動素子２０を駆動させ、この振動素子２０からのエコー信号を受信する。
【0061】
なお、図２及び図４において、各領域２２ａに記載された白丸は、例えば、大規模集積回路２１と大規模集積回路２３とを接続する導体を模式的に示したものである。第１の実施形態では、例えば、かかる導体として、端子及びＴＳＶ（Through Silicon Via；シリコン貫通電極）等が用いられる。この場合には、白丸が記載された領域２２ａにおいて、端子及びＴＳＶ等を介して大規模集積回路２１と大規模集積回路２３とが接続されている。例えば、白丸が記載された領域２２ａにおいて、端子及びＴＳＶ等を介して、直下の領域２１ａと、直上の領域２３ａとが接続されている。
【0062】
また、図２及び図４において、各領域２２ａに記載された黒丸は、例えば、黒丸が記載された各領域２２ａに設けられた送受信回路２２ｂと、直下の制御回路３１及び直上の領域２３ａとを接続する導体を模式的に示したものである。第１の実施形態では、例えば、かかる導体として、端子及びＴＳＶ等が用いられる。この場合には、黒丸が記載された領域２２ａにおいて、送受信回路２２ｂが、ＴＳＶ等を介して直下の制御回路３１に接続されるとともに、端子等を介して直上の領域２３ａと接続されている。
【0063】
また、図２及び図５において、各領域２３ａに記載された白丸は、例えば、大規模集積回路２２と振動素子２０とを接続する導体を模式的に示したものである。第１の実施形態では、例えば、かかる導体として、端子及びＴＳＶ等が用いられる。この場合には、白丸が記載された領域２３ａにおいて、端子及びＴＳＶ等を介して、直下の領域２２ａと直上の振動素子２０とが接続されている。具体的には、白丸が記載された領域２３ａにおいて、端子、ＴＳＶ等に加えて中継基板２４を介して、直下の領域２２ａと直上の振動素子２０とが接続されている。
【0064】
また、図２及び図５において、各領域２３ａに記載された黒丸は、例えば、黒丸が記載された各領域２３ａに設けられた送受信回路２３ｂと、直下の領域２２ａ及び直上の振動素子２０とを接続する導体を模式的に示したものである。第１の実施形態では、例えば、かかる導体として、端子及びＴＳＶ等が用いられる。この場合には、黒丸が記載された領域２３ａにおいて、送受信回路２３ｂが、ＴＳＶ等を介して直下の領域２２ａに接続されるとともに、端子等を介して直上の振動素子２０と接続されている。具体的には、送受信回路２３ｂは、端子等に加えて中継基板２４を介して、直上の振動素子２０と接続されている。
【0065】
中継基板２４は、領域２３ａ上の端子と、振動素子２０との接続を中継する基板である。中継基板２４は、振動素子２０と大規模集積回路２３との間に配置される。中継基板２４は、中継基板２４内の配線を介して、振動素子２０と大規模集積回路２０とを接続する。ここで、中継基板２４内の配線間のピッチが調整されることで、ＸＹ平面における送受信回路２２ｂ，２３ｂ間のピッチ（間隔）と、ＸＹ平面における振動素子２０間のピッチとの違いを吸収することができる。このような中継基板２４により、送受信回路２２ｂ，２３ｂ間のピッチよりも振動素子２０間のピッチを狭くすることができる。このため、高密度で振動素子２０を中継基板２４に配置することができる。
【0066】
中継基板２４は、例えば、シリコン基板やセラミックス基板により実現される。なお、中継基板２４に代えて、同様の機能を有するＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を用いてもよい。また、中継基板２４を用いずに、振動素子２０と領域２３ａ上の端子とを接続してもよい。
【0067】
図６は、第１の実施形態に係る２つの大規模集積回路２２，２３の一例を説明するための図である。ここで、第１の実施形態では、２つの大規模集積回路２２，２３は、同一の大規模集積回路である。例えば、２つの大規模集積回路２２，２３は、図６に示す大規模集積回路である。大規模集積回路２２，２３は、ＸＹ平面における中心点２５を有する。そして、中心点２５を通り、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する回転軸周りに、大規模集積回路２２，２３を１８０度回転させた場合、先に説明した黒丸と白丸との位置関係は、次のような関係となる。例えば、黒丸と白丸との位置関係は、ＸＹ平面において、回転前の白丸の位置に対して回転後の黒丸の位置が一致し、回転前の黒丸の位置に対して回転後の白丸の位置が一致するような関係となる。
【0068】
図７は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１の製造方法の一部の一例を示す図である。第１の実施形態に係る超音波プローブ１では、２つの大規模集積回路２２，２３を同一の向きに配置した上で、図７の中央に示すように、大規模集積回路２２に対して、中心点２５を通りＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する回転軸２５ａ周りに、矢印２６が示すように大規模集積回路２３を１８０度回転させる。そして、１８０度回転させた大規模集積回路２３を大規模集積回路２２上に配置する。
【0069】
すなわち、複数の振動素子２０の背面側に、大規模集積回路２３を所定の向きで配置し、大規模集積回路２３の背面側に、大規模集積回路２２を先の所定の向きと異なる向きで配置する。このように、大規模集積回路２２及び大規模集積回路２３は、同一の大規模集積回路であり、配置の向きが異なる。したがって、第１の実施形態によれば、大規模集積回路２２及び大規模集積回路２３を製造する際に、複数種類の大規模集積回路ではなく、同一の大規模集積回路を製造すればよいので、製造コストを抑えることができる。なお、所定の向きは、第１の向きの一例であり、所定の向きと異なる向きは、第２の向きの一例である。
【0070】
図７に示す符号「４１」～「４８」は、領域２２ａに記載された上述の黒丸を指す。また、符号「５１」～「５８」は、領域２３ａに記載された上述の黒丸を指す。
【0071】
なお、図７では、ハッチングされた領域２２ａ＿１及び領域２２ａ＿２と、ハッチングされた領域２３ａ＿３及び領域２３ａ＿４とが対応する。
【0072】
図７の右側に示す、数値Ｎ（Ｎ＝１，２）と符号Ｍ（Ｍ＝４１～４８，５１～５８）とがハイフン「－」で繋がった「Ｎ－Ｍ」は、「Ｎ」が示す大規模集積回路において、符号「Ｍ」が指す黒丸が記載された領域２２ａ又は２３ａに、符号「Ｍ」が指す黒丸が示す導体が設けられていることを示す。例えば、「Ｎ」が「１」である場合には、「Ｎ」は大規模集積回路２２を示し、「Ｎ」が「２」である場合には、「Ｎ」は大規模集積回路２３を示す。例えば、「２－５１」は、大規模集積回路２３において、符号「５１」が指す黒丸が記載された領域２３ａに、送受信回路２３ｂに接続されたＴＳＶ等の導体が設けられていることを示す。「１－４７」は、大規模集積回路２２において、符号「４７」が指す黒丸が記載された領域２２ａに、送受信回路２２ｂに接続されたＴＳＶ等の導体が設けられていることを示す。
【0073】
第１の実施形態では、図７の右側に示すように、全ての振動素子２０に対応する領域（８個の領域２２ａ及び８個の領域２３ａ）に、送受信回路２２ｂ又は送受信回路２３ｂに接続された導体が設けられている。すなわち、全ての振動素子２０のそれぞれは、送受信回路２２ｂ又は送受信回路２３ｂに接続されている。なお、全ての振動素子２０が、送受信回路２２ｂ又は送受信回路２３ｂに接続されていなくてもよい。例えば、送受信回路２２ｂは、複数の振動素子２０のうちの少なくともいずれかに接続されていればよい。同様に、送受信回路２３ｂは、複数の振動素子２０のうちの少なくともいずれかに接続されていればよい。
【0074】
ここで、第１の実施形態では、上述した第１グループを構成する振動素子２０は、送受信回路２３ｂに接続され、送受信回路２３ｂから駆動信号が供給される。また、上述した第２グループを構成する振動素子２０は、送受信回路２２ｂに接続され、送受信回路２２ｂから駆動信号が供給される。すなわち、第１グループを構成する振動素子２０は、送受信回路２３ｂに対応し、第２グループを構成する振動素子２０は、送受信回路２２ｂに対応する。
【0075】
図８Ａは、第１の実施形態に係る３つの大規模集積回路２１～２３の積層構造の一例を説明するための図である。なお、図８Ａは、上述した領域２１ａ＿１，２１ａ＿２，２２ａ＿１，２２ａ＿２，２３ａ＿１，２３ａ＿２に対応する部分の断面図である。
【0076】
図８Ａの例に示すように、大規模集積回路２１は、トランジスタ層６１、メタル多層配線層６２及び再配線層６３を有する。トランジスタ層６１、メタル多層配線層６２及び再配線層６３は、この順で積層されている。また、図８Ａの例は１断面の例であり、実際はトランジスタ層６１、メタル多層配線層６２及び再配線層６３は奥行き方向にも存在し、動作に必要な回路、配線が形成される。
【0077】
トランジスタ層６１は、シリコン基板６０の表面に形成されている。トランジスタ層６１には、トランジスタ６１ａ～６１ｄが形成されている。トランジスタ６１ａ及びトランジスタ６１ｂは、上述した制御回路３１ａを構成する要素である。トランジスタ６１ｃ及びトランジスタ６１ｄは、上述した制御回路３１ｂを構成する要素である。
【0078】
メタル多層配線層６２は、複数の絶縁層と複数の配線（メタル）の積層構造で形成される。以下の説明では、積層された複数の配線を単に「配線」と称する。メタル多層配線層６２には、配線６２ａ～６２ｄが形成されている。配線６２ａは、トランジスタ６１ａ及びトランジスタ６１ｂに接続されている。配線６２ｂは、トランジスタ６１ｃ及びトランジスタ６１ｄに接続されている。
【0079】
また、配線６２ｃは、トランジスタ６１ｂに接続されており、配線６２ｄは、トランジスタ６１ｄに接続されている。そして、図８Ａでは図示されていないが、メタル多層配線層６２において、配線６２ｃ及び配線６２ｄは、接続されている。このため、制御回路３１ａと制御回路３１ｂとの間でエコー信号の送受信を行うことができる。例えば、制御回路３１ａが上述した代表制御回路である場合には、制御回路３１ａは、制御回路３１ｂから加算処理の対象となるエコー信号を受信することができる。
【0080】
再配線層６３には、配線６３ａ，６３ｂが形成されている。配線６３ａは、配線６２ａと接続されている。配線６３ｂは、配線６２ｂと接続されている。
【0081】
端子６４ａ，６４ｂは、メタルパッド、電極又はバンプにより形成される。端子６４ａは、配線６３ａに接続されている。端子６４ｂは、配線６３ｂに接続されている。
【0082】
したがって、トランジスタ６１ａ及びトランジスタ６１ｂは、配線６３ａ、配線６２ａを介して、端子６４ａに接続されている。また、トランジスタ６１ｃ及びトランジスタ６１ｄは、配線６３ｂ、配線６２ｂを介して、端子６４ｂに接続されている。よって、制御回路３１ａは、端子６４ａに接続され、制御回路３１ｂは、端子６４ｂに接続されている。
【0083】
大規模集積回路２１は、領域２１ａ＿１，２１ａ＿２以外の領域２１ａについても同様の構成を有する。
【0084】
大規模集積回路２２は、トランジスタ層６６、メタル多層配線層６７及び再配線層６８を有する。トランジスタ層６６、メタル多層配線層６７及び再配線層６８は、この順で積層されている。
【0085】
トランジスタ層６６は、シリコン基板６５の表面に形成されている。トランジスタ層６６には、トランジスタ６６ａ，６６ｂが形成されている。トランジスタ６６ａ及びトランジスタ６６ｂは、上述した送受信回路２２ｂ＿１を構成する要素である。また、図８Ａの例は１断面の例であり、実際はトランジスタ層６６、メタル多層配線層６７及び再配線層６８は奥行き方向にも存在し、動作に必要な回路、配線が形成される。
【0086】
また、シリコン基板６５には、端子６４ａに対応する位置にシリコン基板６５を貫通するＴＳＶ７０ａが形成されている。また、シリコン基板６５には、端子６４ｂに対応する位置にシリコン基板６５を貫通するＴＳＶ７０ｂが形成されている。
【0087】
ＴＳＶ７０ａは、端子６４ａに接続されている。ＴＳＶ７０ｂは、端子６４ｂに接続されている。
【0088】
メタル多層配線層６７は、複数の絶縁層と複数の配線の積層構造で形成される。メタル多層配線層６７には、配線６７ａ～６７ｄが形成されている。配線６７ａは、ＴＳＶ７０ａに接続されている。
【0089】
配線６７ｂは、トランジスタ６６ａに接続されている。配線６７ｃは、トランジスタ６６ａ及びトランジスタ６６ｂに接続されている。配線６７ｄは、トランジスタ６６ｂ及びＴＳＶ７０ｂに接続され、大規模集積回路２１における制御回路３１ｂにより制御可能な構成として接続される。
【0090】
再配線層６８には、配線６８ａ，６８ｂが形成されている。配線６８ａは、配線６７ａと接続されている。配線６８ｂは、配線６７ｂと接続されている。
【0091】
端子６９ａ，６９ｂは、メタルパッド、電極又はバンプにより形成される。端子６９ａは、配線６８ａに接続されている。端子６９ｂは、配線６８ｂに接続されている。
【0092】
したがって、端子６９ａは、配線６８ａ、配線６７ａ及びＴＳＶ７０ａを介して、端子６４ａに接続され、大規模集積回路２１における制御回路３１ａに接続されている。また、端子６９ｂは、配線６８ｂ、配線６７ｂ、トランジスタ６６ａ、配線６７ｃ、トランジスタ６６ｂ、配線６７ｄ及びＴＳＶ７０ｂを介して、端子６４ｂに接続されている。よって、送受信回路２２ｂ＿１は、端子６９ｂ及び端子６４ｂに接続されている。
【0093】
大規模集積回路２２は、領域２２ａ＿１，２２ａ＿２以外の領域２２ａについても同様の構成を有する。
【0094】
大規模集積回路２３は、トランジスタ層７２、メタル多層配線層７３及び再配線層７４を有する。トランジスタ層７２、メタル多層配線層７３及び再配線層７４は、この順で積層されている。
【0095】
トランジスタ層７２は、シリコン基板７１の表面に形成されている。トランジスタ層７２には、トランジスタ７２ａ，７２ｂが形成されている。トランジスタ７２ａ及びトランジスタ７２ｂは、上述した送受信回路２３ｂ＿１を構成する要素である。また、図８Ａの例は１断面の例であり、実際はトランジスタ層７２、メタル多層配線層７３及び再配線層７４は奥行き方向にも存在し、動作に必要な回路、配線が形成される。
【0096】
また、シリコン基板７１には、端子６９ａに対応する位置にシリコン基板７１を貫通するＴＳＶ７６ａが形成されている。また、シリコン基板７１には、端子６９ｂに対応する位置にシリコン基板７１を貫通するＴＳＶ７６ｂが形成されている。
【0097】
ＴＳＶ７６ａは、端子６９ａに接続されている。ＴＳＶ７６ｂは、端子６９ｂに接続されている。
【0098】
メタル多層配線層７３は、複数の絶縁層と複数の配線の積層構造で形成される。メタル多層配線層７３には、配線７３ａ～７３ｄが形成されている。
【0099】
配線７３ａは、トランジスタ７２ｂに接続されている。配線７３ｂは、トランジスタ７２ａ及びトランジスタ７２ｂに接続されている。配線７３ｃは、トランジスタ７２ａ及びＴＳＶ７６ａに接続され、大規模集積回路２１における制御回路３１ａにより制御可能な構成として接続されている。配線７３ｄは、ＴＳＶ７６ｂに接続されている。
【0100】
再配線層７４には、配線７４ａ，７４ｂが形成されている。配線７４ａは、配線７３ａと接続されている。配線７４ｂは、配線７３ｄと接続されている。
【0101】
端子７５ａ，７５ｂは、メタルパッド、電極又はバンプにより形成される。端子７５ａは、配線７４ａに接続されている。端子７５ｂは、配線７４ｂに接続されている。
【0102】
したがって、端子７５ａは、配線７４ａ、配線７３ａ、トランジスタ７２ｂ、配線７３ｂ、トランジスタ７２ａ、配線７３ｃ及びＴＳＶ７６ａを介して、端子６９ａに接続されている。よって、送受信回路２３ｂ＿１は、端子７５ａ及び端子６９ａに接続されている。また、端子７５ｂは、配線７４ａ、配線７３ｄ及びＴＳＶ７６ｂを介して、端子６９ｂに接続されている。
【0103】
端子７５ａは、中継基板２４を介して、振動素子２０＿１に接続されている。また、端子７５ｂは、中継基板２４を介して、振動素子２０＿２に接続されている。
【0104】
大規模集積回路２３は、領域２３ａ＿１，２３ａ＿２以外の領域２３ａについても同様の構成を有する。
【0105】
図８Ｂは、図８Ａにおいて、接続関係を明瞭に示した図である。以上の構成により、図８Ｂにおいて右に向かうにつれて下がる斜線でハッチングされた部分（第１部分）が示すように、送受信回路２３ｂ＿１と振動素子２０＿１（図２参照）とが接続されている。例えば、送受信回路２３ｂ＿１は、配線７３ａ、配線７４ａ、端子７５ａ及び中継基板２４（図２参照）を介して、駆動信号を振動素子２０＿１に出力する。また、振動素子２０＿１は、中継基板２４、端子７５ａ、配線７４ａ及び配線７３ａを介して、エコー信号を、送受信回路２３ｂ＿１に出力する。
【0106】
また、第１部分が示すように、制御回路３１ａと送受信回路２３ｂ＿１とが接続されている。例えば、制御回路３１ａは、配線６２ａ、配線６３ａ、端子６４ａ、ＴＳＶ７０ａ、配線６７ａ、配線６８ａ、端子６９ａ、ＴＳＶ７６ａ及び配線７３ｃを介して、制御信号を送受信回路２３ｂ＿１に出力する。また、送受信回路２３ｂ＿１は、配線７３ｃ、ＴＳＶ７６ａ、端子６９ａ、配線６８ａ、配線６７ａ、ＴＳＶ７０ａ、端子６４ａ、配線６３ａ及び配線６２ａを介して、エコー信号を制御回路３１ａに出力する。
【0107】
また、図８Ｂにおいて左に向かうにつれて下がる斜線でハッチングされた部分（第２部分）が示すように、送受信回路２２ｂ＿１と振動素子２０＿２（図２参照）とが接続されている。例えば、送受信回路２２ｂ＿１は、配線６７ｂ、配線６８ｂ、端子６９ｂ、ＴＳＶ７６ｂ、配線７３ｄ、配線７４ｂ、端子７５ｂ及び中継基板２４を介して、駆動信号を振動素子２０＿２に出力する。また、振動素子２０＿２は、中継基板２４、端子７５ｂ、配線７４ｂ、配線７３ｄ、ＴＳＶ７６ｂ、端子６９ｂ、配線６８ｂ、配線６７ｂを介して、エコー信号を、送受信回路２２ｂ＿１に出力する。
【0108】
また、第２部分が示すように、制御回路３１ｂと送受信回路２２ｂ＿１とが接続されている。例えば、制御回路３１ｂは、配線６２ｂ、配線６３ｂ、端子６４ｂ、ＴＳＶ７０ｂ及び配線６７ｄを介して、制御信号を送受信回路２２ｂ＿１に出力する。また、送受信回路２２ｂ＿１は、配線６７ｄ、ＴＳＶ７０ｂ、端子６４ｂ、配線６３ｂ及び配線６２ｂを介して、エコー信号を制御回路３１ｂに出力する。
【0109】
【0110】
また、端子６９ａ、配線６８ａ、配線６７ａ及びＴＳＶ７０ａは、図２及び図４において、領域２２ａに記載された白丸に対応する。また、端子６９ｂ、配線６８ｂ、配線６７ｂ、配線６７ｄ及びＴＳＶ７０ｂは、図２及び図４において、領域２２ａに記載された黒丸に対応する。
【0111】
また、端子７５ａ、配線７４ａ、配線７３ａ、配線７３ｃ及びＴＳＶ７６ａは、図２及び図５において、領域２３ａに記載された黒丸に対応する。また、端子７５ｂ、配線７４ｂ、配線７３ｄ及びＴＳＶ７６ｂは、図２及び図５において、領域２３ａに記載された白丸に対応する。
【0112】
以上のことから、大規模集積回路２２には、上述した第１グループを構成する各振動素子２０に対応するＴＳＶ（図８ＢではＴＳＶ７０ａ）が設けられ、第２グループを構成する各振動素子２０に対応する送受信回路２２ｂ（図８Ｂでは送受信回路２２ｂ＿１）が設けられている。第１グループを構成する各振動素子２０に対応するＴＳＶは、大規模集積回路２３に設けられた各送受信回路２３ｂに接続されている。このような構成により、大規模集積回路２２に設けられた送受信回路２２ｂの回路面積として、２つ分の領域２２ａの面積を確保することができる。すなわち、１つの振動素子２０あたりの送受信回路２２ｂの回路面積として、２つ分の領域２２ａの面積を確保することができる。
【0113】
また、大規模集積回路２３には、第１グループを構成する各振動素子２０に対応する送受信回路２３ｂ（図８Ｂでは送受信回路２３ｂ＿１）が設けられ、第２グループを構成する各振動素子２０に対応するＴＳＶ（図８ＢではＴＳＶ７６ｂ）が設けられている。第２グループを構成する各振動素子２０に対応するＴＳＶは、大規模集積回路２２に設けられた各送受信回路２２ｂに接続されている。このような構成により、大規模集積回路２３に設けられた送受信回路２３ｂの回路面積として、２つ分の領域２３ａの面積を確保することができる。すなわち、１つの振動素子２０あたりの送受信回路２３ｂの回路面積として、２つ分の領域２３ａの面積を確保することができる。
【0114】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００について説明した。ここで、１つの大規模集積回路の各領域に、送受信回路及び制御回路を設けた場合について説明する。図９及び図１０は、大規模集積回路の各領域に、送受信回路及び制御回路を設けた場合の一例を示す図である。図９及び図１０には、１つの大規模集積回路２００が示されている。大規模集積回路２００の各領域２００ａには、図１０に示すように、送受信回路２００ｂ及び制御回路２００ｃが設けられている。
【0115】
そして、送受信回路２００ｂは、中継基板２４０を介して、直上の振動素子３００に接続されている。このような場合、送受信回路２００ｂの回路面積として、１つの振動素子３００に対応する１つの領域２００ａの面積しか確保されない。これに加えて、送受信回路２００ｂは、制御回路２００ｃと１つの領域２００ａを共有することになる。したがって、図９及び図１０の場合では、送受信回路２００ｂの回路面積として確保される面積の大きさを大きくすることが困難である。すなわち、送受信回路２００ｂの回路面積を確保することが困難である。
【0116】
なお、種々の電子回路のサイズ（回路面積）を比較的小さくすることができる製造プロセスもある。そこで、このような製造プロセスを用いて、サイズが比較的小さい送受信回路２００ｂが設けられた大規模集積回路２００を製造することも考えられる。しかしながら、例えば、設計の段階で、超音波プローブに設けられる送受信回路２００ｂの特性や性能が予め定められている。この場合には、以下で説明する理由により、アナログ回路が支配的である送受信回路２００ｂのサイズを小さくすることが困難である。
【0117】
例えば、送受信回路２００ｂを構成するトランジスタのサイズは、送受信回路２００ｂの特性や性能に応じて大きさが定まる。そのため、トランジスタのサイズを小さくしてしまうと、設計の段階で定められた特性や性能が変化してしまう。このように、送受信回路２００ｂのサイズを小さくする製造プロセスはあるものの、その製造プロセスを用いて大規模集積回路２００を製造した場合には、定められた特性や性能を満たすことが困難である。すなわち、図９及び図１０では、定められた性能や特性に応じて定まる送受信回路２００ｂの回路面積を確保することが困難である。
【0118】
そこで、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、上述したように、１つの送受信回路２２ｂ，２３ｂの面積として、１つの領域２２ａ，２３ａではなく、複数（例えば、２つ）の領域２２ａ，２３ａを確保する。したがって、第１の実施形態によれば、１つの振動素子２０あたりの１つの送受信回路２２ｂ，２３ｂの回路面積を確保することができる。
【0119】
なお、第１の実施形態に係る複数の振動素子２０は、超音波を送信する一の群の振動素子２０と、エコーを受信する他の群の振動素子２０とに分けられてもよい。すなわち、振動素子２０は、超音波の送信及び受信のうち少なくともいずれかを実行すればよい。
【0120】
（第１の実施形態の第１の変形例）
次に、第１の実施形態の第１の変形例に係る超音波プローブについて説明する。第１の実施形態に係る超音波プローブ１の構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
次に、第１の実施形態の第１の変形例に係る超音波プローブについて説明する。第１の実施形態に係る超音波プローブ１の構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
【0121】
図１１は、第１の実施形態の第１の変形例に係る超音波プローブの一例を説明するための図である。第１の変形例に係る超音波プローブは、図１１に示す大規模集積回路２２，２３を有する。図１１に示す大規模集積回路２２，２３には、対角の位置に、１つのマーカ８０ａと、２つのマーカ８０ｂ及び８０ｃとが設けられている。これにより、超音波プローブを製造する際に、開発者等は、１つマーカ８０ａ、及び、２つのマーカ８０ｂ及び８０ｃの位置を確認することで、大規模集積回路２２，２３の向きを容易に把握することができる。したがって、第１の変形例によれば、開発者等に、超音波プローブを容易に製造させることができる。
【0122】
なお、マーカ８０ａ～８０ｃとして様々な部材が考えられるが、例えば、再配線層６８，７４に形成された配線を剥き出しにし、剥き出しにされた配線をマーカ８０ａ～８０ｃとして用いてもよい。
【0123】
（第１の実施形態の第２の変形例）
第１の実施形態では、送受信回路２２ｂ，２３ｂが設けられた２つの大規模集積回路２２，２３を超音波プローブ１が備える場合について説明した。しかしながら、送受信回路が設けられたＫ（Ｋは３以上の整数）以上の大規模集積回路を超音波プローブが備えてもよい。そこで、このような変形例を、第１の実施形態の第２の変形例として説明する。第１の実施形態に係る超音波プローブ１の構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。以下、Ｋ＝４の場合を例に挙げて説明する。
第１の実施形態では、送受信回路２２ｂ，２３ｂが設けられた２つの大規模集積回路２２，２３を超音波プローブ１が備える場合について説明した。しかしながら、送受信回路が設けられたＫ（Ｋは３以上の整数）以上の大規模集積回路を超音波プローブが備えてもよい。そこで、このような変形例を、第１の実施形態の第２の変形例として説明する。第１の実施形態に係る超音波プローブ１の構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。以下、Ｋ＝４の場合を例に挙げて説明する。
【0124】
【0125】
大規模集積回路８２～８４は、ＸＹ平面における中心点８５ａ，８６ａ，８７ａを有する。そして、４つの大規模集積回路８１～８４を同一の向きに配置した上で、大規模集積回路８１に対して、中心点８５ａを通りＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸８５ｂ周りに、矢印８５が示すように大規模集積回路８２を９０度回転させる。すなわち、超音波プローブに搭載される大規模集積回路８２の向きは、大規模集積回路８１に対して９０度異なる。
【0126】
また、大規模集積回路８１に対して、中心点８６ａを通りＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸８６ｂ周りに、矢印８５，８６が示すように大規模集積回路８３を１８０度回転させる。すなわち、超音波プローブに搭載される大規模集積回路８３の向きは、大規模集積回路８１に対して１８０度異なる。
【0127】
また、大規模集積回路８１に対して、中心点８７ａを通りＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸８７ｂ周りに、矢印８５～８７が示すように大規模集積回路８４を２７０度回転させる。すなわち、超音波プローブに搭載される大規模集積回路８４の向きは、大規模集積回路８１に対して２７０度異なる。
【0128】
そして、９０度回転された大規模集積回路８２を大規模集積回路８１上に配置する。そして、１８０度回転された大規模集積回路８３を、大規模集積回路８２上に配置する。そして、２７０度回転された大規模集積回路８４を、大規模集積回路８３上に配置する。
【0129】
この場合、先に説明した黒丸と白丸との位置関係は、次のような関係となる。例えば、黒丸と白丸との位置関係は、ＸＹ平面において、１つの黒丸の位置に対して３つの白丸の位置が一致するような関係となる。
【0130】
図１２に示す符号「９１」～「９４」は、大規模集積回路８１の領域８１ａに記載された黒丸を指す。図１２では、符号「９１」～「９４」それぞれが指す黒丸は、黒丸が記載された領域８１ａに設けられた導体であって、送受信回路に接続された導体を模式的に示す。
【0131】
なお、大規模集積回路８１では、送受信回路は、黒丸が記載された領域８１ａ、並びに、この領域８１ａにＸ軸方向、Ｙ軸方向、並びに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とは異なる斜め方向の３つの方向において隣接する３つの領域（白丸が記載された３つの領域）８１ａに跨って設けられている。すなわち、大規模集積回路８１では、送受信回路は、４つの領域８１ａに跨がって設けられている。
【0132】
また、符号「１０１」～「１０４」は、大規模集積回路８２の領域８２ａに記載された黒丸を指す。図１２では、符号「１０１」～「１０４」それぞれが指す黒丸は、黒丸が記載された領域８２ａに設けられた導体であって、送受信回路に接続された導体を模式的に示す。大規模集積回路８２では、大規模集積回路８１と同様に、送受信回路は、４つの領域８２ａに跨がって設けられている。
【0133】
また、符号「１１１」～「１１４」は、大規模集積回路８３の領域８３ａに記載された黒丸を指す。図１２では、符号「１１１」～「１１４」それぞれが指す黒丸は、黒丸が記載された領域８３ａに設けられた導体であって、送受信回路に接続された導体を模式的に示す。大規模集積回路８３では、大規模集積回路８１と同様に、送受信回路は、４つの領域８３ａに跨がって設けられている。
【0134】
また、符号「１２１」～「１２４」は、大規模集積回路８４の領域８４ａに記載された黒丸を指す。図１２では、符号「１２１」～「１２４」それぞれが指す黒丸は、黒丸が記載された領域８４ａに設けられた導体であって、送受信回路に接続された導体を模式的に示す。大規模集積回路８４では、大規模集積回路８１と同様に、送受信回路は、４つの領域８４ａに跨がって設けられている。
【0135】
また、領域８１ａに記載された白丸は、白丸が記載された領域８１ａに設けられた導体であって、直下の制御回路３１と直上の領域８２ａとを接続する導体を模式的に示す。領域８２ａに記載された白丸は、白丸が記載された領域８２ａに設けられた導体であって、直下の領域８１ａと直上の領域８３ａとを接続する導体を模式的に示す。領域８３ａに記載された白丸は、白丸が記載された領域８３ａに設けられた導体であって、直下の領域８２ａと直上の領域８４ａとを接続する導体を模式的に示す。領域８４ａに記載された白丸は、白丸が記載された領域８４ａに設けられた導体であって、直下の領域８３ａと接続するとともに、直上の振動素子２０とを接続する導体を模式的に示す。
【0136】
なお、図１２では、大規模集積回路８１のハッチングされた４つの領域８１ａと、大規模集積回路８２のハッチングされた４つの領域８２ａと、大規模集積回路８３のハッチングされた４つの領域８３ａと、大規模集積回路８４のハッチングされた４つの領域８４ａとが対応する。
【0137】
図１２の右側に示す、数値Ｑ（Ｑ＝１～４）と符号Ｒ（Ｒ＝９１～９４，１０１～１０４，１１１～１１４，１２１～１２４）とがハイフン「－」で繋がった「Ｑ－Ｒ」は、「Ｑ」が示す大規模集積回路において、符号「Ｒ」が指す黒丸が記載された領域８１ａ、領域８２ａ、領域８３ａ又は領域８４ａに、符号「Ｒ」が指す黒丸が示す導体が設けられていることを示す。例えば、「Ｑ」が「１」である場合には、「Ｑ」は大規模集積回路８１を示す。「Ｑ」が「２」である場合には、「Ｑ」は大規模集積回路８２を示す。「Ｑ」が「３」である場合には、「Ｑ」は大規模集積回路８３を示す。「Ｑ」が「４」である場合には、「Ｑ」は大規模集積回路８４を示す。
【0138】
例えば、「３－１１１」は、大規模集積回路８３において、符号「１１１」が指す白丸が記載された領域８３ａに、送受信回路に接続されたＴＳＶ等の導体が設けられていることを示す。
【0139】
第２の変形例では、図１２の右側に示すように、全ての振動素子２０に対応する領域（４個の領域８１ａ、４個の領域８２ａ、４個の領域８３ａ及び４個の領域８４ａ）に、送受信回路に接続されたＴＳＶ等の導体が設けられている。すなわち、全ての振動素子２０のそれぞれは、送受信回路に接続されている。なお、全ての振動素子２０が、送受信回路に接続されていなくてもよい。例えば、送受信回路は、複数の振動素子２０のうちの少なくともいずれかに接続されていればよい。
【0140】
第２の変形例に係る超音波プローブについて説明した。第２の変形例に係る超音波プローブは、１つの送受信回路の面積として、１つの領域ではなく、複数の領域を確保する。例えば、第２の変形例では、上述したＫ個の領域が確保される。したがって、第２の変形例によれば、第１の実施形態と同様に、１つの振動素子２０あたりの１つの送受信回路の回路面積を確保することができる。
【0141】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、同一の機能を有する電子回路として送受信回路２２ｂ，２３ｂが設けられた複数の大規模集積回路２２，２３を超音波プローブ１が備える場合について説明した。しかしながら、大規模回路ごとに異なる機能を有する電子回路が設けられてもよい。そこで、このような実施形態を第２の実施形態として説明する。なお、第１の実施形態に係る超音波プローブ１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
第１の実施形態では、同一の機能を有する電子回路として送受信回路２２ｂ，２３ｂが設けられた複数の大規模集積回路２２，２３を超音波プローブ１が備える場合について説明した。しかしながら、大規模回路ごとに異なる機能を有する電子回路が設けられてもよい。そこで、このような実施形態を第２の実施形態として説明する。なお、第１の実施形態に係る超音波プローブ１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
【0142】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、第２の実施形態に係る超音波プローブの一例を説明するための図である。図１３Ａには、第２の実施形態に係る大規模集積回路１３０が示されている。図１３Ｂには、第２の実施形態に係る大規模集積回路１３１が示されている。例えば、第２の実施形態に係る超音波プローブは、先の大規模集積回路２２に代えて大規模集積回路１３０を備える点、及び、先の大規模集積回路２３に代えて大規模集積回路１３１を備える点が、第１の実施形態に係る超音波プローブ１と異なる。
【0143】
なお、第２の実施形態に係る制御回路３１は、第１の実施形態に係る制御回路３１と同様の構成であるため、説明を省略する。
【0144】
図１３Ａに示すように、大規模集積回路１３０の各領域１３０ａには、送信回路１３０ｂが設けられている。ここで、第２の実施形態では、１つの領域１３０ａに１つの送信回路１３０ｂが設けられている。第２の実施形態に係る送信回路１３０ｂは、例えば、上述したパルサ回路と、上述した遅延回路のうち駆動信号に対して遅延処理を行う回路（送信遅延回路）とを含む。すなわち、送信回路１３０ｂは、超音波の送信に関する回路である。なお、領域１３０ａ＿１に設けられた送信回路１３０ｂを「送信回路１３０ｂ＿１」と表記する。また、領域１３０ａ＿２に設けられた送信回路１３０ｂを「送信回路１３０ｂ＿２」と表記する。
【0145】
また、図１３Ａにおいて、各領域１３０ａに記載された黒丸は、例えば、黒丸が記載された各領域１３０ａに設けられた送信回路１３０ｂと、直下の制御回路３１及び直上の後述する領域１３１ａとを接続する導体を模式的に示したものである。第２の実施形態では、例えば、かかる導体として、端子及びＴＳＶ等が用いられる。この場合には、黒丸が記載された領域１３０ａにおいて、送信回路１３０ｂが、ＴＳＶ等を介して直下の制御回路３１に接続されるとともに、端子等を介して直上の後述する領域１３１ａ（具体的には、直上の後述する送信回路１３０ｂ）と接続されている。
【0146】
図１３Ｂに示すように、大規模集積回路１３１の各領域１３１ａには、受信回路１３１ｂが設けられている。ここで、第２の実施形態では、１つの領域１３１ａに１つの受信回路１３１ｂが設けられている。第２の実施形態に係る受信回路１３１ｂは、例えば、上述した増幅器と、上述した遅延回路のうちエコー信号に対して遅延処理を行う回路（受信遅延回路）とを含む。すなわち、送信回路１３０ｂは、超音波の受信に関する回路である。なお、領域１３１ａ＿１に設けられた受信回路１３１ｂを「受信回路１３１ｂ＿１」と表記する。また、領域１３１ａ＿２に設けられた受信回路１３１ｂを「受信回路１３１ｂ＿２」と表記する。
【0147】
また、図１３Ｂにおいて、各領域１３１ａに記載された黒丸は、例えば、黒丸が記載された各領域１３１ａに設けられた受信回路１３１ｂと、直下の領域１３０ａ（具体的には、直下の領域１３０ａに設けられた送信回路１３０ｂ）及び直上の振動素子２０ｂとを接続する導体を模式的に示したものである。第２の実施形態では、かかる導体として、端子及びＴＳＶが用いられる。この場合には、黒丸が記載された領域１３１ａにおいて、受信回路１３１ｂが、ＴＳＶ等を介して直下の送信回路１３０ｂに接続されるとともに、端子等を介して直上の振動素子２０に接続される。
【0148】
例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、送信回路１３０ｂ＿１は、上述した制御回路３１ａの制御を受けて、駆動信号を生成し、生成した駆動信号を、直上の受信回路１３１ｂに出力する。そして、受信回路１３１ｂは、受信した駆動信号を、直上の振動素子２０＿１に出力する。
【0149】
そして、受信回路１３１ｂ＿１は、振動素子２０＿１から出力されたエコー信号を受信する。
【0150】
そして、受信回路１３１ｂ＿１は、制御回路３１ａの制御を受けて、受信したエコー信号を増幅させ、増幅されたエコー信号に対して遅延処理を行い、遅延処理が行われたエコー信号を送信回路１３０ｂ＿１に出力する。そして、送信回路１３０ｂ＿１は、受信したエコー信号を直下の制御回路３１ａに出力する。
【0151】
送信回路１３０ｂ＿２、受信回路１３１ｂ＿２及び制御回路３１ｂについても同様の処理を行う。また、他の送信回路１３０ｂ、受信回路１３１ｂ及び制御回路３１についても同様の処理を行う。
【0152】
ここで、送信回路１３０ｂと受信回路１３１ｂは、耐電圧が異なる。例えば、送信回路１３０ｂは、駆動信号を生成するパルス回路等のアナログ回路が支配的である。一方、受信回路１３１ｂは、振動素子２０で発生したエコー信号を処理するデジタル回路が支配的である。このため、例えば、送信回路１３０ｂの耐電圧は、受信回路１３１ｂの耐電圧よりも高い。なお、受信回路１３１ｂは、第１の電子回路の一例であり、送信回路１３０ｂは、第２の電子回路の一例である。
【0153】
例えば、耐電圧の差が大きい複数の電子回路が設けられた１つの大規模集積回路を製造する場合に用いられる製造プロセスの種類は、耐電圧が大きい方の電子回路を製造することができる種類に限定される。
【0154】
ここで、第２の実施形態に係る超音波プローブは、耐電圧が比較的大きい送信回路１３０ｂが設けられた大規模集積回路１３０と、耐電圧が比較的小さい受信回路１３１ｂが設けられた大規模集積回路１３１とに分けられている。このため、大規模集積回路１３１を製造する場合には、大規模集積回路１３１に設けられた受信回路１３１ｂの耐電圧の大きさを原因として製造プロセスの種類が絞られない。したがって、第２の実施形態に係る超音波プローブによれば、製造プロセスの種類が限定されることを抑制することができる。
【0155】
また、第２の実施形態では、先の送受信回路２２ｂ，２３ｂに含まれる各種の回路が、送信回路１３０ｂと受信回路１３１ｂとに分けられる。そして、送信回路１３０ｂ及び受信回路１３１ｂのそれぞれの電子回路が、１つの領域１３０ａ，１３１ａに設けられる。したがって、第２の実施形態によれば、送受信回路２２ｂ，２３ｂを１つの領域２２ａ、２２ｂに設けた場合と比較して、送信回路１３０ｂ及び受信回路１３１ｂの回路面積を確保することができる。
【0156】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、超音波プローブ１が、１つの大規模集積回路２２と１つの大規模集積回路２３とを備える場合について説明した。しかしながら、振動素子２０の数が増加する場合等には、複数の振動素子２０の数に応じて、超音波プローブは、複数の大規模集積回路２２と複数の大規模集積回路２３とを備えてもよい。そこで、このような実施形態を第３の実施形態として説明する。
第１の実施形態では、超音波プローブ１が、１つの大規模集積回路２２と１つの大規模集積回路２３とを備える場合について説明した。しかしながら、振動素子２０の数が増加する場合等には、複数の振動素子２０の数に応じて、超音波プローブは、複数の大規模集積回路２２と複数の大規模集積回路２３とを備えてもよい。そこで、このような実施形態を第３の実施形態として説明する。
【0157】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、第３の実施形態に係る超音波プローブの一例を説明するための図である。第３の実施形態に係る超音波プローブは、図１４Ａに示す大規模集積回路１４１と、図１４Ｂに示す大規模集積回路１４２とを備える。
【0158】
大規模集積回路１４１は、振動素子２０の数に応じて、上述した大規模集積回路２２がＸ軸方向に３つ並べられたものである。また、大規模集積回路１４２は、振動素子２０の数に応じて、上述した大規模集積回路２３がＸ軸方向に３つ並べられたものである。
【0159】
なお、第３の実施形態において、大規模集積回路１４１に設けられた送受信回路２２ｂ、及び、大規模集積回路１４２に設けられた送受信回路２３ｂを制御する制御回路が設けられた大規模集積回路は、振動素子２０の数に応じて新たに製造される。
【0160】
図１４Ａ及び図１４Ｂに示す第３の実施形態に係る超音波プローブの製造方法の一部について説明すると、複数の振動素子２０の背面側に、複数（図１４Ｂでは３つ）の大規模集積回路１４２を所定の向きで配置する。そして、大規模集積回路１４２の背面側に、複数（図１４Ａでは３つ）の大規模集積回路１４１を所定の向きと異なる向きで配置する。
【0161】
図１４Ｃ及び図１４Ｄは、第３の実施形態に係る超音波プローブの他の例を説明するための図である。なお、図１４Ｃに示すように、大規模集積回路１４１は、振動素子２０の数に応じて、上述した大規模集積回路２２がＸ軸方向に２つ並べられた大規模集積回路２２の列が、Ｙ軸方向に２つ並べられたものであってもよい。また、図１４Ｄに示すように、大規模集積回路１４２は、振動素子２０の数に応じて、上述した大規模集積回路２３がＸ軸方向に２つ並べられた大規模集積回路２３の列が、Ｙ軸方向に２つ並べられたものであってもよい。
【0162】
このとき、例えば、振動素子２０の個数が３６個である場合（Ｘ軸方向に６つ並んだ振動素子２０の列が、Ｙ軸方向に６つ並べられている場合）には、大規模集積回路１４２における６４個の領域２３ａのうち、中央部分の３６個の領域２３ａのそれぞれが、３６個の振動素子２０のそれぞれに接続されてもよい。また、大規模集積回路１４１における６４個の領域２２ａのうち、中央部分の３６個の領域２２ａのそれぞれが、上述した３６個の領域２３ａのそれぞれに接続されてもよい。また、中央部分の３６個の領域２２ａのそれぞれが、３６個の制御回路３１のそれぞれに接続されてもよい。
【0163】
（第４の実施形態）
なお、第１の実施形態では、大規模集積回路２２に対して大規模集積回路２３を回転させた上で、大規模集積回路２３を所定の向きで配置し、大規模集積回路２２を先の所定の向きと異なる向きで配置する場合について説明した。
なお、第１の実施形態では、大規模集積回路２２に対して大規模集積回路２３を回転させた上で、大規模集積回路２３を所定の向きで配置し、大規模集積回路２２を先の所定の向きと異なる向きで配置する場合について説明した。
【0164】
しかしながら、一の大規模集積回路に対して他の大規模集積回路をＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方の方向に移動（シフト）させた上で、一の大規模集積回路と、移動された他の大規模集積回路とを配置してもよい。
【0165】
以上述べた少なくとも１つの実施形態の超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法によれば、電子回路の回路面積を確保することができる。
【0166】
本発明の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。
【符号の説明】
【0167】
１ 超音波プローブ
２０ 振動素子
２２，２３ 大規模集積回路
２２ａ，２３ａ 領域
２２ｂ，２３ｂ 送受信回路
７０ａ，７０ｂ，７６ａ，７６ｂ ＴＳＶ
２０ 振動素子
２２，２３ 大規模集積回路
２２ａ，２３ａ 領域
２２ｂ，２３ｂ 送受信回路
７０ａ，７０ｂ，７６ａ，７６ｂ ＴＳＶ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】