特許 7457569 超音波プローブ

(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】2024-03-19

(45)【発行日】2024-03-28

(54)【発明の名称】超音波プローブ

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20240321BHJP

   H04R 17/00 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

A61B8/00

H04R17/00 330J

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020085104

(22)【出願日】2020-05-14

(65)【公開番号】P2021178056

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-04-05

(73)【特許権者】

【識別番号】320011683

【氏名又は名称】富士フイルムヘルスケア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤田 航

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 徹

【審査官】永田 浩司

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１３１８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０３８６３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第８５１９６００（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００

Ｈ０４Ｒ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の振動素子が配置された振動層と、
前記振動層の後方に設けられたバッキング層と、
前記バッキング層に設けられ、前記バッキング層内で線状に延伸する複数の放熱部材であって、延伸方向を揃えて配置された複数の放熱部材と、を備え、
前記バッキング層の中央領域であって、前記放熱部材の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域における前記放熱部材の面積占有率が、前記中央領域の外側に比べて大きく、
複数の前記放熱部材は、
前記中央領域の中央から外側に向かうにつれて、配置間隔が広くなることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項2】

複数の振動素子が配置された振動層と、
前記振動層の後方に設けられたバッキング層と、
前記バッキング層に設けられ、前記バッキング層内で線状に延伸する複数の放熱部材であって、延伸方向を揃えて配置された複数の放熱部材と、を備え、
前記バッキング層の中央領域であって、前記放熱部材の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域における前記放熱部材の面積占有率が、前記中央領域の外側に比べて大きく、
複数の前記放熱部材は、
前記中央領域の外側から中央に向かうにつれて、配置方向の幅が大きくなることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項3】

複数の振動素子が配置された振動層と、
前記振動層の後方に設けられたバッキング層と、
前記バッキング層に設けられ、前記バッキング層内で線状に延伸する複数の放熱部材であって、延伸方向を揃えて配置された複数の放熱部材と、を備え、
前記バッキング層の中央領域であって、前記放熱部材の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域における前記放熱部材の面積占有率が、前記中央領域の外側に比べて大きく、
前記複数の放熱部材を形成する材料の熱伝導率は、
前記中央領域の外側から中央に向かうにつれて大きくなることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
各前記振動素子は長軸方向に延びており、前記長軸方向に交わる短軸方向に並べて配置され、
前記放熱部材は前記長軸方向に延びており、隣接する２つの前記振動素子の隙間から前記バッキング層に至る切削溝の間の位置に配置されていることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項5】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
前記振動層と前記バッキング層との間に設けられた配線層を備え、
各前記振動素子は長軸方向に延びており、前記長軸方向に交わる短軸方向に並べて配置され、
前記放熱部材は前記短軸方向に延びており、前記配線層は熱伝導構造を有していることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項6】

請求項５に記載の超音波プローブにおいて、
前記熱伝導構造は、
各前記振動素子と前記放熱部材との間に設けられたサーマルビアを備えることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項7】

請求項６に記載の超音波プローブにおいて、
前記サーマルビアは、
隣接する２つの前記振動素子の隙間から前記配線層に至る切削溝の間の位置に設けられていることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項8】

複数の振動素子が配置された振動層と、
前記振動層の後方に設けられたバッキング層と、
前記バッキング層に設けられ、前記バッキング層内で線状に延伸する複数の放熱部材であって、延伸方向を揃えて配置された複数の放熱部材と、
前記振動層と前記バッキング層との間に設けられた配線層と、を備え、
前記バッキング層の中央領域であって、前記放熱部材の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域における前記放熱部材の面積占有率が、前記中央領域の外側に比べて大きく、
各前記振動素子は長軸方向に延びており、前記長軸方向に交わる短軸方向に並べて配置され、
前記放熱部材は前記短軸方向に延びており、前記配線層は熱伝導構造を有しており、
前記熱伝導構造は、
各前記振動素子と前記放熱部材との間に設けられたサーマルビアを備え、
前記サーマルビアは、
隣接する２つの前記振動素子の隙間から前記配線層に至る切削溝の間の位置に設けられていることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項9】

請求項８に記載の超音波プローブにおいて、
複数の前記放熱部材は、
前記中央領域の中央から外側に向かうにつれて、配置間隔が広くなることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項10】

請求項８に記載の超音波プローブにおいて、
複数の前記放熱部材は、
前記中央領域の外側から中央に向かうにつれて、配置方向の幅が大きくなることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項11】

請求項８に記載の超音波プローブにおいて、
前記複数の放熱部材を形成する材料の熱伝導率は、
前記中央領域の外側から中央に向かうにつれて大きくなることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項12】

請求項５から請求項１１のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
隣接する２つの前記振動素子の隙間から前記配線層に至る切削溝を有することを特徴とする超音波プローブ。

【請求項13】

請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の超音波プローブにおいて、
前記中央領域は、
前記断面の両端に位置せずに前記断面の重心を含み、前記断面の面積の半分以下の面積を占める領域であることを特徴とする超音波プローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波プローブに関し、特に、振動素子が発する熱を逃がす構造に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波診断装置が広く用いられている。超音波診断装置は、超音波を被検体に送信し、被検体内で反射した超音波を受信し、受信した超音波に基づいて被検体内の組織を示す画像データを生成する。超音波診断装置は、与えられた電気信号に応じた超音波を送信し、受信した超音波に応じた電気信号を出力する超音波プローブを備える。一般に、超音波プローブには複数の振動素子が配列されている。各振動素子に与える電気信号の遅延時間を調整することで超音波ビームが形成され、超音波ビームの電気的な走査が行われる。また、各振動素子から出力された電気信号は整相加算され、超音波ビームの方向から到来した超音波に基づく受信信号が生成される。

【0003】

超音波プローブが超音波を送信する際には振動素子に熱が発生する。そのため、特許文献２に示されているように、振動素子の温度が上昇し過ぎないように送信出力が制限されることがあり、超音波プローブの性能が十分に発揮されないことがある。そこで、超音波プローブには、特許文献１および２に示されているように、振動素子で発生した熱を超音波プローブから逃がす構造が採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－１０３０７８号公報

【文献】特開２０１３－１１５５３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、超音波プローブでは、被検体に接触する面の中心付近から内部にかけての中央部で発生する熱が、中央部よりも外側の領域に比べて大きい。そのため、従来の超音波プローブでは、中央部での放熱が十分でないことがあった。

【0006】

本発明の目的は、複数の振動素子を備える超音波プローブの放熱を十分に行うことである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、複数の振動素子が配置された振動層と、前記振動層の後方に設けられたバッキング層と、前記バッキング層に設けられ、前記バッキング層内で線状に延伸する複数の放熱部材であって、延伸方向を揃えて配置された複数の放熱部材と、を備え、前記バッキング層の中央領域であって、前記放熱部材の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域における前記放熱部材の面積占有率が、前記中央領域の外側に比べて大きく、複数の前記放熱部材は、前記中央領域の中央から外側に向かうにつれて、配置間隔が広くなることを特徴とする。また、本発明は、複数の振動素子が配置された振動層と、前記振動層の後方に設けられたバッキング層と、前記バッキング層に設けられ、前記バッキング層内で線状に延伸する複数の放熱部材であって、延伸方向を揃えて配置された複数の放熱部材と、を備え、前記バッキング層の中央領域であって、前記放熱部材の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域における前記放熱部材の面積占有率が、前記中央領域の外側に比べて大きく、複数の前記放熱部材は、前記中央領域の外側から中央に向かうにつれて、配置方向の幅が大きくなることを特徴とする。また、本発明は、複数の振動素子が配置された振動層と、前記振動層の後方に設けられたバッキング層と、前記バッキング層に設けられ、前記バッキング層内で線状に延伸する複数の放熱部材であって、延伸方向を揃えて配置された複数の放熱部材と、を備え、前記バッキング層の中央領域であって、前記放熱部材の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域における前記放熱部材の面積占有率が、前記中央領域の外側に比べて大きく、前記複数の放熱部材を形成する材料の熱伝導率は、前記中央領域の外側から中央に向かうにつれて大きくなることを特徴とする。また、本発明は、複数の振動素子が配置された振動層と、前記振動層の後方に設けられたバッキング層と、前記バッキング層に設けられ、前記バッキング層内で線状に延伸する複数の放熱部材であって、延伸方向を揃えて配置された複数の放熱部材と、前記振動層と前記バッキング層との間に設けられた配線層と、を備え、前記バッキング層の中央領域であって、前記放熱部材の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域における前記放熱部材の面積占有率が、前記中央領域の外側に比べて大きく、各前記振動素子は長軸方向に延びており、前記長軸方向に交わる短軸方向に並べて配置され、前記放熱部材は前記短軸方向に延びており、前記配線層は熱伝導構造を有しており、前記熱伝導構造は、各前記振動素子と前記放熱部材との間に設けられたサーマルビアを備え、前記サーマルビアは、隣接する２つの前記振動素子の隙間から前記配線層に至る切削溝の間の位置に設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複数の振動素子を備える超音波プローブの放熱が十分に行われる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】超音波プローブの斜視図である。

【図2】超音波プローブの短軸方向断面を模式的に示す図である。

【図3】超音波プローブの長軸方向断面を模式的に示す図である。

【図4】バッキング層の製造工程を示す図である。

【図5】超音波プローブの長軸方向断面を模式的に示す図である。

【図6】超音波プローブの短軸方向断面を模式的に示す図である。

【図7】第２実施形態に係る超音波プローブの第１の変形例を示す図である。

【図8】第２実施形態に係る超音波プローブの第２の変形例を示す図である。

【図9】第２実施形態に係る超音波プローブの第３の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

各図を参照して本発明の実施形態が説明される。複数の図面に示されている同一の構成要素については同一の符号を付してその説明が省略される。本願明細書における「前」の用語は、超音波プローブから被検体側を見た方向を示し、「後」の用語は、被検体から超音波プローブ側を見た方向を示す。また、本願明細書における「右」および「左」の用語は、図面における右および左を示す。方向を示すこれらの用語は説明の便宜上のものであり、超音波プローブを用いる際の姿勢を限定するものではない。各図では前方向がｚ軸正方向とされ、ｚ軸に垂直なｘｙ平面が定義されている。

【0011】

図１には、本発明の第１実施形態に係る超音波プローブの斜視図が模式的に示されている。超音波プローブは、保護層１０、振動層１２、配線層２０、バッキング層２２および放熱層２８を備えている。保護層１０、振動層１２、配線層２０、バッキング層２２および放熱層２８は、この順序で前後方向に積み重なっている。図１に示されている各層の厚みの比率は、説明を容易にするために変更されており、実際の厚みの比率とは異なる。その他の図面に示されている各層の厚みの比率についても同様である。保護層１０は、振動層１２の前方を覆い振動層１２を機械的に保護する。保護層１０は、その前面が被検体に接触し、振動層１２から発せられた超音波を被検体に伝搬させ、被検体で反射した超音波を振動層１２に伝搬させる。

【0012】

保護層１０の前面は二次元曲面である。すなわち、保護層１０の前面は、短軸方向（ｘ軸方向）に垂直な断面である長軸方向断面（ｙｚ平面に平行な平面）で上に凸の曲線を描き、長軸方向（ｙ軸方向）に垂直な断面である短軸方向断面（ｚｘ平面に平行な平面）で直線を描く。保護層１０は、シリコーンゴム等で形成されてよい。なお、長軸方向は、後述する振動素子の長手方向として定義され、短軸方向は、長軸方向および前後方向に垂直な方向として定義される。

【0013】

振動層１２は、後述するように、複数の振動素子を備えている。配線層２０は、絶縁材料で形成された層状部材と、その層状部材に配置された電気配線用の導線から構成されている。配線層２０は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）であってよい。配線層２０は、振動層１２に形成された複数の振動素子のそれぞれを、超音波診断装置が備える送受信回路に接続する。振動層１２における各振動素子は、配線層２０から供給された電気信号によって超音波を発生し、受信された超音波に基づいて配線層２０に電気信号を出力する。

【0014】

バッキング層２２は、振動層１２から後方に放射された超音波を減衰させる。放熱層２８は、超音波プローブで発生した熱を後方に逃がす。放熱層２８は、アルミニウム、銅等を含む金属材料で構成されてよい。

【0015】

図２には、超音波プローブの短軸方向断面が模式的に示されている。図３には、図２のＡＡ線において超音波プローブを切断した場合における長軸方向断面が示されている。振動層１２は、音響整合層１４、振動素子層１６およびハードバッキング層１８を備えている。音響整合層１４、振動素子層１６およびハードバッキング層１８は、この順序で前後方向に積み重なっている。振動層１２は、長軸方向断面に平行な複数の切削溝３０によって分割されており、複数の切削溝３０によって分割された部分のそれぞれが振動素子３２を構成している。

【0016】

切削溝３０は、振動層１２の前面から後面に至り、さらには後方の配線層２０およびバッキング層２２に及んでいる。各振動素子３２は、長軸方向に延伸する四角柱形状を有している。図２に示されている例では、各振動素子３２の前後方向の長さは、短軸方向の長さよりも長く、各振動素子３２は板状に形成されている。図２に示される例では、８個の切削溝３０が短軸方向に等間隔で形成され、９個の振動素子３２が形成されている。図２には、９個の振動素子３２を含む超音波プローブが模式的に示されているが、振動層１２は、１００個以上３００個以下の振動素子３２を有してもよい。

【0017】

振動素子層１６は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＭＮ－ＰＴ等の圧電材料によって形成されてよい。各振動素子３２において、音響整合層１４は、振動素子層１６から保護層１０を介して被検体に伝送される超音波の伝送効率を音響インピーダンスに対する整合作用によって高める。また、各振動素子３２において、音響整合層１４は、被検体で反射し保護層１０を介して振動素子層１６に伝送される超音波の伝送効率を音響インピーダンスに対する整合作用によって高める。

【0018】

ハードバッキング層１８は、振動素子層１６から後方に放射された超音波を反射させる。ハードバッキング層１８は、タングステンカーバイド等を含む金属材料で形成されてよい。

【0019】

バッキング層２２では、バッキング材料２４に複数の放熱部材２６が設けられている。バッキング材料２４は、樹脂に粉末状の減衰フィラーを混合したものであってよい。減衰フィラーには、例えば、金属、セラミックス等が用いられてよい。

【0020】

放熱部材２６は、長軸方向に延伸する四角柱形状を有している。図２に示されている例では、各放熱部材２６の前後方向の長さは、短軸方向の長さよりも長く、各放熱部材２６は板状に形成されている。各放熱部材２６は、隣接する振動素子３２の間の切削溝３０の間の位置に設けられている。図２には、模式的に３つの放熱部材２６が設けられた例が示されている。放熱部材２６は、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等、十分な剛性および熱伝導性のあるセラミックス材料によって形成されてよい。

【0021】

図４には、バッキング層２２の製造工程が示されている。図４の上側に示されているように、四角柱状のバッキング材料２４の間に放熱部材２６が挟まれる。バッキング材料２４と放熱部材２６は交互に配置され接合される。これによって、図４の下側に示されているように、バッキング材料２４と放熱部材２６が一体化される。

【0022】

振動層１２およびバッキング層２２は、次のような工程で製造されてよい。すなわち、音響整合層１４、振動素子層１６、ハードバッキング層１８、配線層２０およびバッキング層２２が積み重ねられた後、音響整合層１４の前面から後方に向けてバッキング層２２に至る複数の切削溝３０が形成される。

【0023】

このように、本実施形態に係る超音波プローブは、複数の振動素子３２が配置された振動層１２と、配線層２０を介して振動層１２の後方に設けられたバッキング層２２と、バッキング層２２に設けられた複数の放熱部材２６とを備えている。複数の放熱部材２６は、バッキング層２２内で線状に延伸し、延伸方向を揃えて配置されている。バッキング層２２の中央領域（放熱部材２６の延伸方向に対して交わる断面内の中央領域）における放熱部材２６の面積占有率は、中央領域の外側における放熱部材２６の面積占有率よりも大きい。

【0024】

ここで、中央領域は、短軸方向断面の両端に位置せずに短軸方向断面の重心を含み、短軸方向断面の面積の半分以下の面積を占める領域である。短軸方向断面の両端における、中央領域でない領域のそれぞれの面積は、例えば、短軸方向断面の面積の８分の１以上とされる。すなわち、本実施形態に係る超音波プローブでは、短軸方向断面の中央領域を断面として長軸方向に延びる三次元中央領域における放熱部材２６の体積占有率が、三次元中央領域の外側における放熱部材２６の体積占有率よりも大きい。

【0025】

図２に示されている例において、中央領域は、短軸方向断面の中央において短軸方向断面の３分の１以下を占有する領域である。すなわち、中央領域は、短軸方向断面の図の左側の縦辺から３分の１だけ右側で前後方向に延びる左側境界線と、短軸方向断面の図の右側の縦辺から３分の１だけ左側で前後方向に延びる右側境界線との間に挟まれた領域である。中央領域の重心は、短軸方向断面の重心と一致している。中央領域の外側の領域に放熱部材は設けられていない。放熱部材２６は、配線層２０を介して振動素子３２に熱的に接触している。振動素子３２が発した熱は、その振動素子３２の後方にある放熱部材２６によって放熱層２８に伝えられる。

【0026】

本発明の実施形態に係る超音波プローブでは、短軸方向断面の中央領域における放熱部材２６の面積占有率が、中央領域の外側における放熱部材２６の面積占有率よりも大きい。これによって、保護層１０の前面の中心付近から内部にかけての中央部での放熱効果が高まる。超音波プローブは中央部での温度上昇量が大きい。そのため、本実施形態によれば、超音波プローブ全体での温度上昇量が抑制される。さらに、バッキング層２２に含まれる放熱部材２６の体積が削減され、バッキング層２２で超音波を減衰させる効果が高まる。

【0027】

また、本実施形態に係る超音波プローブでは、隣接する振動素子３２の間の切削溝３０の間の位置に放熱部材２６が設けられている。これによって、音響整合層１４、振動素子層１６、ハードバッキング層１８、配線層２０およびバッキング層２２が積み重ねられた後に切削溝３０が形成される場合において、切削溝３０を形成するための工具が放熱部材２６に接触することがなく、工具の寿命短縮が防止される。

【0028】

本発明の第２実施形態に係る超音波プローブが説明される。図５には、第２実施形態に係る超音波プローブの長軸方向断面が模式的に示されている。図６には、図５のＢＢ線において超音波プローブを切断した場合における短軸方向断面が示されている。第２実施形態に係る超音波プローブは、バッキング層２２に設けられた放熱部材２６が短軸方向に延伸している点が、第１実施形態に係る超音波プローブと異なっている。また、第２実施形態に係る超音波プローブの配線層２０の厚みは、第１実施形態に係る超音波プローブの配線層２０の厚みよりも厚い。

【0029】

図６に示されているように、振動層１２は、長軸方向断面に平行な切削溝３０によって分割されており、複数の切削溝３０によって分割された部分のそれぞれが振動素子３２を構成している。

【0030】

切削溝３０は、振動層１２の前面から後面に至り、さらには後方の配線層２０に及んでいる。図６に示される例では、８個の切削溝３０が長軸方向に等間隔で形成され、９個の振動素子３２が形成されている。図６には、９個の振動素子３２を含む超音波プローブが示されているが、振動層１２は、１００個以上３００個以下の振動素子３２を有してもよい。

【0031】

配線層２０には、振動素子３２と放熱層２８との間に熱伝導構造としてサーマルビア３４が設けられている。サーマルビア３４は、複数の振動素子３２のそれぞれに対して設けられており、複数のサーマルビア３４が、１つの放熱部材２６の延伸方向に沿って配置されている。サーマルビア３４は、前後方向を軸方向とした柱形状に形成されおり、配線層２０を形成する層状部材を貫通している。サーマルビア３４の柱形状は、円柱形状であってもよいし、角柱形状であってもよい。サーマルビア３４は、前端部および後端部で径（太さ）が大きくなっている。サーマルビア３４は、隣接する切削溝３０の間の位置に配置されている。

【0032】

本実施形態に係る超音波プローブでは、バッキング層２２の長軸方向断面の中央領域における放熱部材２６の面積占有率が、中央領域の外側における放熱部材２６の面積占有率よりも大きい。中央領域は、長軸方向断面の両端に位置せずに長軸方向断面の重心を含み、長軸方向断面の面積の半分以下の面積を占める領域である。長軸方向断面の両端における、中央領域でない領域のそれぞれの面積は、例えば、長軸方向断面の面積の８分の１以上とされる。すなわち、本実施形態に係る超音波プローブでは、長軸方向断面の中央領域を断面として短軸方向に延びる三次元中央領域における放熱部材２６の体積占有率が、三次元中央領域の外側における放熱部材２６の体積占有率よりも大きい。

【0033】

図５に示されている例において、中央領域は、長軸方向断面の中央において長軸方向断面の３分の１を占有する領域である。すなわち、中央領域は、長軸方向断面の図の左側の縦辺から３分の１だけ右側で前後方向に延びる左側境界線と、長軸方向断面の図の右側の縦辺から３分の１だけ左側で前後方向に延びる右側境界線との間に挟まれた領域である。中央領域の外側の領域には放熱部材は設けられていない。中央領域の重心は、長軸方向断面の重心と一致している。放熱部材２６は、配線層２０に設けられたサーマルビア３４を介して振動素子３２に熱的に接触している。振動素子３２が発した熱は、その振動素子３２の後方にあるサーマルビア３４および放熱部材２６によって放熱層２８に伝えられる。

【0034】

本発明の実施形態に係る超音波プローブでは、長軸方向断面の中央領域における放熱部材２６の面積占有率が、中央領域の外側における放熱部材２６の面積占有率よりも大きい。これによって、保護層１０の前面の中心付近から内部にかけての中央部での放熱効果が高まる。超音波プローブは中央部での温度上昇量が大きい。そのため、本実施形態によれば、超音波プローブ全体での温度上昇量が抑制される。さらに、バッキング層２２に含まれる放熱部材２６の体積が削減され、バッキング層２２で超音波を減衰させる効果が高まる。

【0035】

また、本実施形態に係る超音波プローブでは、切削溝３０が、振動層１２の前面から後面に至り、後方の配線層２０に及んでいるものの、放熱部材２６にまでは至っていない。そして、サーマルビア３４は、隣接する振動素子３２の間の切削溝３０の間の位置に設けられている。これによって、音響整合層１４、振動素子層１６、ハードバッキング層１８、配線層２０およびバッキング層２２が積み重ねられた後に切削溝３０が形成される場合において、切削溝３０を形成するための工具が放熱部材２６に接触することがなく、工具の寿命短縮が防止される。さらに、サーマルビア３４は、前後方向を軸方向とした柱形状に形成されており、前端部および後端部において直径が大きくなっている。これによって、サーマルビア３４は、配線層２０において前後にズレ難くなる。

【0036】

図７には、第２実施形態に係る超音波プローブの第１の変形例が示されている。この変形例に係る超音波プローブでは、バッキング層２２の長軸方向断面において、放熱部材の配置間隔が、中心から外側に向かうにつれて大きくされている。例えば、第１の放熱部材、第２の放熱部材および第３の放熱部材が、長軸方向断面の中央から外側に向かう方向に、この順序で配置されている場合に、第１の放熱部材と第２の放熱部材との間の距離よりも、第２の放熱部材と第３の放熱部材との間の距離が大きくされる。隣接する２つの放熱部材の間の距離は、２つの放熱部材の間に形成される隙間の幅として定義されてよい。また、一方の放熱部材の前後方向の中心線と、他方の放熱部材の前後方向の中心線との間の距離として定義されてもよい。

【0037】

図７に示されている例では、中央領域の中心に放熱部材２６０が配置されている。右方向に向かって放熱部材２６Ｒ１および２６Ｒ２がこの順序で配置されている。そして、左方向に向かって放熱部材２６Ｌ１および２６Ｌ２がこの順序で配置されている。放熱部材２６０と放熱部材２６Ｒ１との間の距離Ｐ１よりも、放熱部材２６Ｒ１と放熱部材２６Ｒ２との間の距離Ｐ２の方が大きい。そして、放熱部材２６０と放熱部材２６Ｌ１との間の距離Ｑ１よりも、放熱部材２６Ｌ１と放熱部材２６Ｌ２との間の距離Ｑ２の方が大きい。

【0038】

このような構成によれば、バッキング層２２の長軸方向断面の中央領域における放熱部材２６の面積占有率は、中央領域の外側における放熱部材２６の面積占有率よりも大きくなる。これによって、保護層１０の前面の中心付近から内部にかけての中央部での放熱効果が高まる。超音波プローブは中央部での温度上昇量が大きい。そのため、本実施形態によれば、超音波プローブ全体での温度上昇量が抑制される。さらに、放熱部材２６の体積が削減され、バッキング層２２で超音波を減衰させる効果が高まる。

【0039】

放熱部材の配置間隔が、中心から外側に向かうにつれて大きいという構造の規則性は、第１実施形態に係る超音波プローブに当てはめられてもよい。この場合、バッキング層２２の短軸方向断面において、放熱部材の配置間隔が、中心から外側に向かうにつれて大きくされる。

【0040】

図８には、第２実施形態に係る超音波プローブの第２の変形例が示されている。この変形例に係る超音波プローブでは、バッキング層２２の長軸方向断面において、放熱部材の幅（長軸方向の長さ）が、中心から外側に向かうにつれて小さくされている。例えば、第１の放熱部材、第２の放熱部材および第３の放熱部材が、長軸方向断面の中央から外側に向かう方向に、この順序で配置されている場合に、第１の放熱部材の幅は、第２の放熱部材の幅よりも大きくされる。そして、第２の放熱部材の幅は、第３の放熱部材の幅よりも大きくされる。

【0041】

図８に示されている例では、中央領域の中心に放熱部材２６０が配置されている。右方向に向かって放熱部材２６Ｒ１および２６Ｒ２がこの順序で配置されている。そして、左方向に向かって放熱部材２６Ｌ１および２６Ｌ２がこの順序で配置されている。放熱部材２６Ｒ２の幅Ｗ２は、放熱部材２６Ｒ１の幅Ｗ１よりも小さく、放熱部材２６Ｒ１の幅Ｗ１は、放熱部材２６０の幅Ｗ０よりも小さい。そして、放熱部材Ｌ２の幅Ｄ２は、放熱部材２６Ｌ１の幅Ｄ１よりも小さく、放熱部材２６Ｌ１の幅Ｄ１は、放熱部材２６０の幅Ｗ０よりも小さい。

【0042】

放熱部材の幅が、中心から外側に向かうにつれて小さいという構造の規則性は、第１実施形態に係る超音波プローブに当てはめられてもよい。この場合、バッキング層２２の短軸方向断面において、放熱部材の幅が、中心から外側に向かうにつれて小さくされる。

【0043】

なお、中央領域における放熱部材の面積密度が、中央領域の外側より大きいという条件の下、放熱部材の配置間隔、放熱部材の幅、放熱部材の数等は、任意に定められてよい。

【0044】

図９には、第２実施形態に係る超音波プローブの第３の変形例が示されている。この変形例に係る超音波プローブでは、バッキング層２２の長軸方向断面において、放熱部材の熱伝導率が、外側から中心に向かうにつれて大きくされている。例えば、第１の放熱部材、第２の放熱部材および第３の放熱部材が、長軸方向断面の中央から外側に向かう方向に、この順序で配置されている場合に、第１の放熱部材の熱伝導率が、第２の放熱部材の熱伝導率よりも大きくされる。そして、第２の放熱部材の熱伝導率が、第３の放熱部材の熱伝導率よりも大きくされる。熱伝導率は、材料に固有の値であり、熱の伝わり易さを示す。

【0045】

図９に示されている例では、中央領域の中心に放熱部材２６０が配置されている。右方向に向かって放熱部材２６Ｒ１および２６Ｒ２がこの順序で配置されている。そして、左方向に向かって放熱部材２６Ｌ１および２６Ｌ２がこの順序で配置されている。放熱部材２６Ｒ１の熱伝導率は、放熱部材２６Ｒ２の熱伝導率よりも大きく、放熱部材２６０の熱伝導率は、放熱部材２６Ｒ１の熱伝導率よりも大きい。そして、放熱部材２６Ｌ１の熱伝導率は、放熱部材２６Ｌ２の熱伝導率よりも大きく、放熱部材２６０の熱伝導率は、放熱部材２６Ｌ１の熱伝導率よりも大きい。

【0046】

放熱部材２６０は、例えば、窒化アルミニウムで形成される。放熱部材２６Ｒ１および２６Ｌ１は、例えば、窒化ケイ素で形成される。放熱部材２６Ｒ２および２６Ｌ２は、例えば、酸化アルミニウムで形成される。窒化ケイ素は、酸化アルミニウムよりも熱伝導率が大きく、窒化アルミニウムは、窒化ケイ素よりも熱伝導率が大きい。

【0047】

放熱部材の熱伝導率が、外側から中心に向かうにつれて大きいという構造の規則性は、第１実施形態に係る超音波プローブに当てはめられてもよい。この場合、バッキング層２２の短軸方向断面において、放熱部材の熱伝導率が、外側から中心に向かうにつれて大きくされる。

【符号の説明】

【0048】

１０ 保護層、１２ 振動層、１４ 音響整合層、１６ 振動素子層、１８ ハードバッキング層、２０ 配線層、２２ バッキング層、２４ バッキング材料、２６，２６０，２６Ｒ１，２６Ｒ２，２６Ｌ１，２６Ｌ２ 放熱部材、２８ 放熱層、３０ 切削溝、３２ 振動素子、３４ サーマルビア。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】