專利名稱：超聲波探頭及用于制造超聲波探頭的方法
技術領域：
實施例涉及ー種超聲波探頭及制造方法，其中該超聲波探頭使用換能器發射超聲波并且接收反射的超聲波，壓電元件以ニ維(2-D)陣列的形式布置在該換能器中。
背景技術：
近幾年來，用于醫療回波圖像分析的超聲波診斷裝置使用能夠實時診斷三維運動圖片(motion picture)的2-D陣列超聲波探頭。在該2-D陣列超聲波探頭中，從以2-D陣列形式布置的換能器中發射超聲波，而且由該換能器接收反射的超聲波。所檢測的信號被經由電纜發送到檢查裝置的主體，使得該信號接受圖像處理并且用于診斷等。在凸面型的2-D陣列超聲波探頭中，存在以2-D凸面陣列的形式布置數千個的壓電元件的換能器，并且柔性布線基板(FPC)用于連接該換能器和電路板基板(PCB)。在FPC中，如圖3A所示，電極被交替地布置在PCB平面圖的前表面和后表面上，以使從該換能器弓I出的布線與PCB的兩個表面的距離最短并且具有最高的密度。當FPC的電極連接到PCB的電極吋，使用各向異性導電膜(ACF)。在該情況下，ACF被設置在PCB前表面上的電極焊盤上，并且FPC被布置在其上。另外，例如將聚四氟こ烯(PTFE)膜(具有高等級耐熱和散熱性能的片材)設置在其上，并且通過使用加熱工具進行熱壓鍵合(thermocompressive bonding)將樹脂片附著在其上。在該配置中,利用ACF中包含的粒子將FPC的電極與PCB的電極電連接。同樣地，FPC的電極也連接到設置于PCB后表面上的電極。上述超聲波探頭具有下列問題。即，在連接到前表面PCB側的FPC和與之相鄰的FPC之間具有一定的空間。當在后表面側的FPC被布置在與該空間對應的位置時，對于通過使用加熱工具進行熱壓鍵合的附著而言，PCB的剛性是不夠的。作為結果，FPC不能跟隨PCB的變形，這減小了熱壓鍵合表面的平坦性。因此，加壓力是不夠的，并且這可能引起不良的電連接。

發明內容
相應地，本發明的目的在于提供一種超聲波探頭以及用于制造該超聲波探頭的方法，該超聲波探頭能夠解決加壓力的不足并且通過充分地確保熱壓鍵合表面的平坦性來確保連接。根據ー個實施例，根據ー個方面的超聲波探頭包括換能器、基板、多個第一 FPC和多個第二 FPC，所述基板具有形成在前表面和后表面上的電極以及處理從換能器獲得的信號信息的電子部件；所述多個第一 FPC以這樣的方式連接第一端部通過介入第一端部和換能器之間的連接件連接到換能器并且第二端部通過介入第二端部和在該基板的前表面一側的電極之間的連接件連接到在該基板的前表面ー側的電極；所述多個第二 FPC以這樣的方式連接第一端部利用介入所述第一端部和所述換能器之間的連接件連接到所述換能器并且第二端部利用介入所述第二端部和位于所述基板的所述后表面一側的電極之間的連接件連接到位于所述基板的所述后表面ー側的電極，其中具有與第一 FPC的剛性和厚度基本上相同的剛性和厚度的虛設材料(dummy material)被布置在對應于第二 FPC的第二端部、與該基板的前表面一側的電極相鄰的部分處。根據上述的配置，提供了一種超聲波探頭以及用于制造 該超聲波探頭方法，該超聲波探頭能夠解決加壓力的不足，并且通過充分地確保熱壓鍵合表面的平坦性來確保連接。


圖I是示出了根據本實施例的超聲波探頭的透視圖；圖2是示出了該超聲波探頭的必要部分的剖面圖；圖3A是示出了包含在該超聲波探頭內的基板的平面圖；圖3B是示出了與該基板連接的第一 FPC的第二端部的平面圖；圖3C是示出了該第二端部的變型的平面圖；圖3D是示出了該第二端部的變型的平面圖；圖4A是示意性示出了 FPC與該超聲波探頭的基板之間的連接部分的剖面圖；圖4B是對圖4A中連續雙短劃線所指示的K部分進行放大和顯示的剖面圖；圖5是示出了超聲波探頭的制造步驟的必要部分的剖面圖；圖6是示出了超聲波探頭的制造步驟的平面圖；圖7是示出了超聲波探頭的制造步驟的必要部分的剖面圖；圖8是示出了超聲波探頭的制造步驟的必要部分的剖面圖；圖9A是示出了包含在超聲波探頭內的虛設材料的變型的平面圖；圖9B是示出了包含在超聲波探頭內的虛設材料的變型的平面圖；以及圖9C是示出了包含在超聲波探頭內的虛設材料的變型的平面圖。
具體實施例方式圖I是示出了根據第一實施例的超聲波探頭10的透視圖。圖2是示出了超聲波探頭10的必要部分的剖面圖。圖3A是示出了包含在超聲波探頭10內的基板30的平面圖。圖3B、3C、3D是示出了連接到基板30的第一 FPC 40的第二端部42的平面圖。圖4A是示意性示出了 FPC 40與超聲波探頭10的基板30之間的連接部分的剖面圖。圖4B是對圖4A中連續雙短劃線所指示的K部分進行放大和顯示的剖面圖。在這些圖中，R表示超聲波照射方向。超聲波探頭10是通過電纜11附接到超聲波診斷裝置的凸面型2-D陣列超聲波探頭。超聲波探頭10包括由操作者把持的手柄部分12和容納檢測單元20的頭部13。在頭部13中，沿著超聲波照射方向(圖I中的箭頭R)形成凸形表面。如圖2所示，檢測單元20包括至少ー個用于處理發射/接收信號的PCB30、分別連接到在該PCB 30的凸面側的前表面31 —側的電極31a的第一 FPC 40、分別連接到在后表面32—側的電極32a的第二 FPC 50、被設置在該PCB 30外側的四個PCB 60、分別連接到這些PCB 60的第三FPC 70、以及以凸面(凸面型)2-D陣列形式布置的并且連接到第一FPC 40、第二 FPC 50和第三FPC 70的換能器80。在第一FPC 40中，第一端部41連接到換能器80，并且第二端部42連接到PCB 30。在第二 FPC 50中，第一端部51連接到換能器80，并且第二端部52連接到PCB 30。應當注意的是，電極焊盤42a形成在第二端部42中。諸如開關IC之類的電子部件90安裝在PCB 30和PCB 60上，該PCB30和該PCB60連接到第一 FPC 40、第二 FPC 50、第三FPC 70和電纜11。如圖3A所示，在平面圖中，第一FPC 40和第二FPC 50被交替地布置在PCB 30上。這是為了以最短的距離和最高的密度將它們連接到換能器80。如圖3B所示，連接到電極31a的電極42a形成在第二端部42處。如圖3C和圖3D所示，必要時可以根據電極31a來布置電極42a。 如圖4A和圖4B所示，PCB 30的前表面31上的電極31a與第一 FPC 40連接。圖4B是對圖4A中連續雙短劃線所指示的K部分進行放大和顯示的剖面圖。即，在對應于第ニ FPC 50的第二端部52的、與電極31a相鄰的部位(space) 31b布置了具有的剛性與第一FPC 40的剛性相同的虛設材料33。ACF (接合材料)100用于在電極31a與第一 FPC 40的第二端部42之間的連接、以及電極32a與第二 FPC 50的第二端部52之間的連接。虛設材料33由第一 FPC 40的基礎材料(即樹脂膜)制成。虛設材料33與第一FPC 40具有基本上相同的剛性和基本上相同的厚度。當金屬虛設電極33a形成在虛設材料33上時，可以獲得與第一 FPC 40的剛性類似的剛性。由于類似的原因，虛設電極或類似物可以被設置在基板30的前表面31b上。由此配置的超聲波探頭10以如下方式制造。即，被設置在第一 FPC 40的第一端部41處的電極連接到換能器80的電極。隨后，如圖5和圖6所示，ACF 100附著到電極31a以及與電極31a相鄰的部位31b。隨后，第一 FPC 40的第二端部42處的電極焊盤42a被安裝在形成于PCB 30的前表面31上的電極31a上。與第一 FPC 40具有相同的剛性的虛設材料33被布置在與PCB 30的電極31a相鄰的部位31b中。如圖5所示,通過使用壓接(crimpling)工具T利用介入其間的樹脂片S進行熱壓鍵合來將第一 FPC 40的第二端部42、虛設材料33和ACF 100附著到PCB 30。如圖7所示，熱將ACF 100暫時熔化，并且ACF 100填充第一 FPC 40的第二端部42、虛設材料33和電極31a和部位31b之間的空隙。此后，ACF 100硬化，并且表面變得基本上平坦。隨后，翻轉PCB 30，并且如圖8所示，ACF 100附著到包括形成在PCB30的后表面32上的電極32a的鍵合表面。隨后,位于第二 FPC 50的第二端部52處的電極被設置在形成于PCB 30的后表面32上的電極32a上，并且通過使用壓接工具T熱壓鍵合來對其進行附著。在該情況下，虛設材料33被布置在PCB 30的前表面31上，并且虛設材料33位于對應第二 FPC 50的第二端部52的位置處。因此，確保足夠的平坦性。因此，當利用壓接エ具T加壓時，第二 FPC 50的第二端部52不移動。這允許施加足夠的壓合力，這確保了第二FPC 50的第二端部52與電極32a之間的連接。在由此配置的超聲波探頭10中，具有與第一 FPC 40的剛性和厚度相等的剛性和厚度的虛設材料33被布置在與PCB 30相對側的第二 FPC 50對應的位置處，使得當通過熱壓鍵合來附著第二 FPC 50時，第二 FPC 50不會移動到基板側，即使第二 FPC50被壓接工具T壓縮時也是如此。因此，第二 FPC50可以被可靠地通過熱壓鍵合來附著。換言之，不管第二 FPC 50被布置在哪個位置，都可以施加相同的壓力，這允許第ニ FPC 50的可靠連接。因此，可以更加靈活地布置第二 FPC 50。例如，當到換能器80的距離被減小并且以高密度進行布線時，可以增加換 能器80的通道數量，這增加了圖像分辨率。通過從基礎樹脂中切除第一 FPC 40、第二 FPC 50和第三FPC 70所得到的剩余材料可以被用作虛設材料33。圖9A是示出了ー種變型的圖，其中使用虛設材料34替代虛設材料33。虛設材料34在平行于虛設電極34a和PCB 30的前表面31的方向上具有路徑34b。當設置路徑34a時，熱壓鍵合期間軟化的ACF 100更有可能流動，而且這允許第一 FPC 40和虛設材料34之間的空隙被均勻地填充，這增加了平坦度。因此，可以更可靠地連接第二 FPC 50。同樣地，圖9B和圖9C也是示出了根據ー種變型的虛設材料34的平面圖。盡管已經描述了特定的實施例，但是只是通過示例的形式示出這些實施例，并且這些實施例并不是要限制本發明的范圍。實際上，本文所描述的新穎實施例可以以各種其它形式來實施；此外，可以對本文描述的實施例的形式進行各種省略、替代和改變，而不背離本發明的精神。所附的權利要求及其等同_在覆蓋將落入本發明范圍和精神內的形式或變型。
權利要求
1.一種超聲波探頭,包括 換能器； 基板，其具有形成在前表面和后表面上的電極以及處理從所述換能器獲得的信號信息的電子部件； 多個第一柔性布線基板，其以這樣的方式連接第一端部利用介入所述第一端部和所述換能器之間的連接件連接到所述換能器，并且第二端部利用介入所述第二端部和位于所述基板的所述前表面一側的電極之間的連接件連接到位于所述基板的所述前表面ー側的電極； 多個第二柔性布線基板，其以這樣的方式連接第一端部利用介入所述第一端部和所述換能器之間的連接件連接到所述換能器，并且第二端部利用介入所述第二端部和位于所述基板的所述后表面一側的電極之間的連接件連接到位于所述基板的所述后表面ー側的電極；以及 虛設材料，其具有與所述第一柔性布線基板的剛性和厚度基本上相同的剛性和厚度，所述虛設材料被布置在對應于所述第二柔性布線基板的所述第二端部、與所述基板的所述前表面ー側的電極相鄰的部位處。
2.根據權利要求I所述的超聲波探頭，其中，連接材料是各向異性導電膜。
3.根據權利要求I所述的超聲波探頭，其中，所述虛設材料是與所述柔性布線基板的 基礎材料相同的材料。
4.根據權利要求I所述的超聲波探頭，其中，所述虛設材料具有平行于所述基板的所述表面的路徑。
5.根據權利要求I所述的超聲波探頭，其中，在從厚度方向觀察的所述基板的平面圖中，所述第一柔性布線基板和所述第二柔性布線基板被交替地布置在所述基板上。
6.一種用于制造超聲波探頭的方法，在所述超聲波探頭中，第一柔性布線基板和第二柔性布線基板連接到分別形成在基板的前表面和后表面上的電極，在所述基板上安裝了處理從換能器獲得的信號信息的電子部件，所述超聲波探頭通過下列步驟制造 將所述第一柔性布線基板的第一端部連接到所述換能器； 將所述第二柔性布線基板的第一端部連接到所述換能器； 將接合材料疊加和布置在形成于所述基板的所述前表面上的電極上以及與所述電極相鄰的部位上； 將所述第一柔性布線基板的第二端部布置在形成于所述基板的所述前表面上的所述電極上； 將虛設材料布置在與形成于所述基板的所述前表面上的所述電極相鄰的部位上，所述虛設材料與所述第一柔性布線基板具有基本上相同的剛性； 通過熱壓鍵合將所述第一柔性布線基板、所述虛設材料和所述接合材料附著到所述基板的ー側； 將接合材料疊加和布置在形成于所述基板的后表面的電極上； 將所述第二柔性布線基板的第二端部布置在形成于所述基板的所述后表面上的所述電極上； 通過熱壓鍵合將所述第二柔性布線基板和所述接合材料附著到所述基板的ー側。
7.一種用于制造超聲波探頭的方法，使用 電子部件，其處理從換能器獲得的信號信息； 基板，其上安裝有所述電子部件，在所述基板的前表面和后表面中的每個表面上設置有電極； 第一柔性布線基板，其具有連接到所述換能器的端部、以及另一端部，通過疊加在所述基板的所述前表面上的所述電極上和與所述電極相鄰的部件上的接合材料來將所述另ー端部安置在所述電極上；以及 第二柔性布線基板，其具有接合到所述換能器的端部， 所述方法包括 將虛設材料布置在與形成于所述基板的所述前表面上的所述電極相鄰的部位上，所述虛設材料與所述第一柔性布線基板具有基本上相同的剛性； 通過熱壓鍵合將所述第一柔性布線基板、所述虛設材料和所述接合材料附著到所述基板的ー側； 將接合材料疊加并且布置在形成于所述基板的后表面上的電極上； 將所述第二柔性布線基板的第二端部布置在形成于所述基板的所述后表面上的所述電極上；以及 通過熱壓鍵合將所述第二柔性布線基板和所述接合材料附著到所述基板的ー側。
全文摘要
一種超聲波探頭包括換能器、基板、第一柔性布線基板、第二柔性布線基板和虛設材料，所述基板包括電子部件以及形成在前表面和后表面上的電極，該第一柔性布線基板以這樣的方式連接第一端部連接到換能器并且第二端部連接到位于該基板的前表面一側的電極，該第二柔性布線基板以這樣的方式連接第一端部連接到換能器并且第二端部連接到位于該基板的后表面一側的電極，并且虛設材料具有與該第一柔性布線基板的剛性和厚度相同的剛性和厚度，虛設材料被布置在對應于第二柔性布線基板的第二端部、與所述基板的前表面一側的電極相鄰的部位處。
文檔編號A61B8/00GK102688067SQ201210080729
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優先權日2011年3月24日
發明者大石美智子, 宮城武史, 朝桐智, 栂嵜隆 申請人:株式會社東芝