超聲波測量裝置、探頭單元、探測器及診斷裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)裝置小型化的超聲波測量裝置、探頭單元、探測器及診斷裝置110。上述超聲波測量裝置包括超聲波換能器裝置200和集成電路裝置110。超聲波換能器裝置200具有基板、以及具有配置在基板上的多個(gè)超聲波元件的超聲波元件陣列。集成電路裝置110具有用于對(duì)超聲波元件陣列100輸出發(fā)送信號(hào)的多個(gè)端子。多條信號(hào)電極線的各信號(hào)電極線包括由超聲波元件的至少一個(gè)信號(hào)電極在基板上延伸形成的電極層。集成電路裝置110被安裝在基板上，集成電路裝置110的多個(gè)端子的各端子上連接有多條信號(hào)電極線中的一條。
【專利說明】超聲波測量裝置、探頭單元、探測器及診斷裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波測量裝置、探頭單元、探測器及診斷裝置等。
【背景技術(shù)】
[0002]例如專利文獻(xiàn)I中公開了一種超聲波探測器，其中，從塊壓電部件的后面電極的一部分至壓電部件的側(cè)面設(shè)有絕緣體層，以連接到壓電部件的前面電極并迂回至后面電極側(cè)的方式設(shè)有導(dǎo)電體層，在壓電部件的后面?zhèn)鹊膶?dǎo)電體層和后面電極上連接有在柔性基板上形成的配線。
[0003]一直以來都使用塊壓電部件作為收發(fā)超聲波的超聲波元件。然而，為了驅(qū)動(dòng)塊壓電部件需要例如100V左右的高壓電，因此需要使用高耐壓的驅(qū)動(dòng)1C。高耐壓IC 一般安裝面積增大，IC的個(gè)數(shù)增多，因此存在難以使裝載了搭載有IC的裝置小型化的問題。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1: 日本專利特開2005-341085號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的幾種方式，能夠提供可實(shí)現(xiàn)裝置的小型化的超聲波測量裝置、探頭單元、探測器及診斷裝置等。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種超聲波測量裝置，包括:具有基板、在上述基板上配置的多個(gè)超聲波元件的超聲波元件陣列、和在上述基板上形成并和上述超聲波元件陣列電連接的多條信號(hào)電極線的超聲波換能器裝置；以及具有用于向上述超聲波元件陣列輸出發(fā)送信號(hào)的多個(gè)端子的集成電路裝置，上述多條信號(hào)電極線中的各信號(hào)電極線包括由上述多個(gè)超聲波兀件中的一部分超聲波兀件的至少一個(gè)信號(hào)電極在上述基板上延伸形成的電極層，上述集成電路裝置被安裝在上述基板上，上述集成電路裝置的上述多個(gè)端子的各端子上連接有上述多條信號(hào)電極線中的一條。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，超聲波元件的信號(hào)電極在超聲波換能器裝置的基板上作為信號(hào)電極線延伸形成。集成電路裝置被安裝在超聲波換能器裝置的基板上，在安裝狀態(tài)下，集成電路裝置的多個(gè)端子的各端子上連接有多條信號(hào)電極線中的一條。通過這種方式，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。
[0010]而且，在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，上述超聲波元件陣列是矩形，將上述矩形的長邊方向作為第一方向時(shí)，以上述集成電路裝置的長邊方向沿上述第一方向的方式，上述集成電路裝置被安裝在上述基板上，上述多條信號(hào)電極線沿與上述第一方向交叉的第二方向形成在上述基板上。
[0011 ] 通過這種方式，集成電路裝置可以以集成電路裝置的多個(gè)端子和超聲波元件陣列的長邊相對(duì)的方式被安裝在基板上。然后，通過連接該多個(gè)端子和基板上的多條信號(hào)電極線，可利用簡單的配線連接集成電路裝置和超聲波元件陣列。[0012]而且，在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，上述多個(gè)超聲波元件的各超聲波元件具有第一電極、第二電極、以及設(shè)置在上述第一電極和上述第二電極之間的換能器部，上述第一電極或上述第二電極作為上述至少一條信號(hào)電極線在上述基板上延伸形成。
[0013]以這種方式，可不通過其他配線部件，而由在基板上延伸形成的信號(hào)電極線從換能器部的電極連接到超聲波換能器裝置的信號(hào)端子。
[0014]而且，在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，上述集成電路裝置的上述多個(gè)端子由突起電極構(gòu)成，上述集成電路裝置被倒裝芯片安裝在上述基板上。
[0015]以這種方式，通過對(duì)集成電路裝置進(jìn)行倒裝芯片安裝，與通過例如扁平封裝等安裝在探測器主體的剛性基板上的情況相比能夠減少安裝面積，從而可使得超聲波測量裝置更加小型化。
[0016]而且，在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，上述集成電路裝置的電路元件形成在硅基板上，上述超聲波換能器裝置的上述基板由硅構(gòu)成。
[0017]以這種方式，由于能夠通過熱膨脹系數(shù)相同的硅基板之間的接合將集成電路裝置安裝在超聲波換能器裝置的基板上，因此與熱膨脹系數(shù)不同的不同材料的接合相比，可實(shí)現(xiàn)接合可靠性高的安裝。
[0018]而且，在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，在上述基板上形成振動(dòng)膜，上述至少一個(gè)信號(hào)電極在上述振動(dòng)膜上延伸形成。
[0019]通過這種方式，通過在基板上形成基于超聲波元件陣列的超聲波元件而產(chǎn)生振動(dòng)的振動(dòng)膜，并在該振動(dòng)膜上使超聲波元件的信號(hào)電極延伸形成，從而可在基板上形成多條信號(hào)電極線。
[0020]而且，本發(fā)明的一個(gè)方式也可以`，包含安裝在上述基板上的第二集成電路裝置，上述超聲波元件陣列是矩形，上述集成電路裝置被安裝在上述矩形的第一長邊側(cè)，上述第二集成電路裝置被安裝在上述矩形的第二長邊側(cè)。
[0021]通過這種方式，可從構(gòu)成超聲波元件陣列的多個(gè)超聲波元件列的兩端施加發(fā)送信號(hào)。由此，即使在例如由于連接到超聲波元件列的信號(hào)電極線是高電阻等理由而導(dǎo)致發(fā)送信號(hào)衰減的情況下，也可通過從超聲波元件列的兩端施加發(fā)送信號(hào)而形成對(duì)稱的超聲波束。
[0022]而且，在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，上述超聲波元件陣列是矩形，上述集成電路裝置對(duì)應(yīng)于上述多個(gè)端子中的每一個(gè)地具有用于輸出上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送電路，將上述矩形的長邊方向作為第一方向時(shí)，多個(gè)上述發(fā)送電路在將上述集成電路裝置安裝在上述基板的狀態(tài)下沿上述第一方向配置，上述超聲波元件陣列為矩形，上述集成電路裝置具有用于對(duì)上述多個(gè)端子輸出上述發(fā)送信號(hào)的多個(gè)發(fā)送電路，將上述矩形的長邊方向作為第一方向時(shí)，上述多個(gè)發(fā)送電路在將上述集成電路裝置安裝在上述基板的狀態(tài)下沿上述第一方向排列。
[0023]以這種方式，通過沿第一方向排列多個(gè)發(fā)送電路，可使集成電路裝置構(gòu)成為細(xì)長形狀。由此，可以以多個(gè)發(fā)送電路與超聲波元件陣列的長邊相對(duì)的方式將集成電路裝置安裝在基板上。由此，可使得連接多個(gè)發(fā)送電路和超聲波元件陣列的多條信號(hào)電極線配線簡單。
[0024]而且，本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，所述集成電路裝置對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)端子中的每一個(gè)地具有連接到該端子的收發(fā)切換開關(guān)，多個(gè)上述收發(fā)切換開關(guān)在將上述集成電路裝置安裝在上述基板的狀態(tài)下沿上述第一方向配置。
[0025]通過這種方式，可抑制來自發(fā)送電路的發(fā)送信號(hào)被輸入接收電路，并保護(hù)接收電路免于受到電破壞。而且，通過使多個(gè)收發(fā)切換開關(guān)沿第一方向排列，可有效地對(duì)細(xì)長的集成電路裝置進(jìn)行布局配置。
[0026]而且，在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，上述集成電路裝置具有配置在沿上述第一方向排列配置的上述多個(gè)端子與沿上述第一方向排列配置的上述多個(gè)發(fā)送電路之間的多路復(fù)用器。
[0027]通過這種方式，可以以沿著從多個(gè)發(fā)送電路經(jīng)由多路復(fù)用器向多個(gè)端子輸出的信號(hào)的流向的方式配置多個(gè)發(fā)送電路、多路復(fù)用器和多個(gè)端子。
[0028]而且，在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，在上述基板及安裝在上述基板上的上述集成電路裝置上形成保護(hù)上述超聲波元件陣列的保護(hù)膜層。
[0029]以這種方式，可以利用保護(hù)超聲波元件陣列的保護(hù)膜層來保護(hù)被安裝在超聲波換能器裝置的基板上的集成電路裝置。
[0030]而且，本發(fā)明的一個(gè)方式中，上述保護(hù)膜層也可以兼作聲匹配層。
[0031]以這種方式，可以利用兼作聲匹配層的保護(hù)膜層來保護(hù)被安裝在超聲波換能器裝置的基板上的集成電路裝置。
[0032]而且在本發(fā)明的一個(gè)方式中也可以，上述基板具有陣列狀配置的多個(gè)開口，上述多個(gè)超聲波元件的各超聲波元件具有封閉上述多個(gè)開口中的對(duì)應(yīng)開口的振動(dòng)膜、以及設(shè)置在上述振動(dòng)膜上的壓電元件部，上述壓電元件部具有設(shè)置在上述振動(dòng)膜上的下部電極、設(shè)置成覆蓋上述下部電極的至`少一部分的壓電體膜、以及設(shè)置成覆蓋上述壓電體膜的至少一部分的上部電極。
[0033]以這種方式，可由通過壓電元件使封閉開口的振動(dòng)膜振動(dòng)的超聲波元件構(gòu)成超聲波元件陣列的各超聲波元件。由此，與使用塊壓電元件的情況相比，可利用低電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波元件，并通過低耐壓工藝制造集成電路裝置，因此可緊湊地形成集成電路裝置。
[0034]而且，本發(fā)明的其他方式涉及一種探頭單元，上述探頭單元是探測器的探頭單元，包括上述任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置，相對(duì)于上述探測器的探測器主體可裝卸。
[0035]而且，本發(fā)明的又一其他方式涉及一種探測器，包括探測器主體，以及具有上述任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置、相對(duì)于上述探測器主體可裝卸的探頭單元。
[0036]而且，本發(fā)明的又一其他方式涉及包括上述任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置、以及用于顯示顯示用圖像數(shù)據(jù)的顯示部的診斷裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1中的圖1 (A)~圖1 (C)是本實(shí)施方式的超聲波元件的結(jié)構(gòu)例。
[0038]圖2是本實(shí)施方式的超聲波換能器裝置的結(jié)構(gòu)例。
[0039]圖3是本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的基本結(jié)構(gòu)例。
[0040]圖4是本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的基本結(jié)構(gòu)例。
[0041]圖5是本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的基本結(jié)構(gòu)例。[0042]圖6是本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的基本結(jié)構(gòu)例。
[0043]圖7中的圖7 (A)、圖7 (B)是虛擬端子的說明圖。
[0044]圖8是本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的結(jié)構(gòu)例的電路框圖。
[0045]圖9是本實(shí)施方式的集成電路裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例
[0046]圖10是超聲波探測器的結(jié)構(gòu)例。
[0047]圖11是本實(shí)施方式的集成電路裝置的布局結(jié)構(gòu)例。
[0048]圖12是本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的第二基本結(jié)構(gòu)例。
[0049]圖13中的圖13 (A)、圖13 (B)是本實(shí)施方式的超聲波換測量裝置的第二結(jié)構(gòu)例的電路框圖。
[0050]圖14是本實(shí)施方式的集成電路裝置的第二詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。
[0051]圖15是本實(shí)施方式的集成電路裝置的第二布局結(jié)構(gòu)例。
[0052]圖16是探頭單元的結(jié)構(gòu)例。
[0053]圖17中的圖17 (A)~圖17 (C)是探頭單元的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。
[0054]圖18中的圖18 (A)、圖18 (B)是超聲波探測器的結(jié)構(gòu)例。
[0055]圖19是超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)例。
[0056]符號(hào)說明
[0057]10超聲波元件、21第一電極層、22第二電極層、30壓電體層、
[0058]40開口、45開口部、50振動(dòng)膜、60硅基板、
[0059]100超聲波元件陣列、110第一集成電路裝置、
[0060]115各向異性導(dǎo)電膜、120第二集成電路裝置、
[0061]130第一柔性基板、
[0062]140第二柔性基板、200超聲波換能器裝置、
[0063]210連接部、220超聲波探頭單元、230接觸部件、
[0064]240探測器箱體、250支撐部件、260固定用部件、270保護(hù)部件、
[0065]300超聲波探測器、310探測頭、320探測器主體、
[0066]330處理裝置、332發(fā)送部、334收發(fā)控制部、
[0067]335接收部、350電纜、400電子設(shè)備主體、
[0068]410控制部、420處理部、
[0069]421~424連接器、425探頭單元側(cè)連接器、
[0070]426探測器主體側(cè)連接器、430用戶接口部、
[0071]431~433剛性基板、440顯示部、
[0072]441~448集成電路裝置、451~455電路元件、
[0073]500集成電路裝置、510多路復(fù)用器、520發(fā)送電路、
[0074]530收發(fā)切換電路、550模擬前端電路、
[0075]560收發(fā)控制電路、
[0076]570虛擬電路、600箱體 [0077]610聲響部件、
[0078]CTSI，CTS2 控制電路、
[0079]Dl第一方向、D2第二方向、DL切片方向、DS掃描方向、[0080]HLl第一長邊、HL2第二長邊、HSl第一短邊、HS2第二短邊、
[0081]LRl~LR64第I~第64接收信號(hào)線、
[0082]LTl~LT64第I~第64信號(hào)線、
[0083]LXl~LX64第I~64信號(hào)電極線、
[0084]MUXl~MUX64多路復(fù)用器
[0085]Sffl~SW64第I~第64開關(guān)元件、
[0086]TDl~TD64第I~第64虛擬端子、
[0087]TRl~TR64第I~第64接收信號(hào)輸出端子、
[0088]TTl~TT64第I~第64發(fā)送端子、
[0089]TXl~TX64第I~第64發(fā)送電路、
[0090]XAl~XA64第I~第64信號(hào)端子
【具體實(shí)施方式】
[0091]下面，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。另外，以下描述的本實(shí)施方式并不會(huì)不當(dāng)限制權(quán)利要求書所記載的本發(fā)明的內(nèi)容，在本實(shí)施方式中描述的所有結(jié)構(gòu)并非是作為本發(fā)明的解決手段所必須的。
`[0092]1.超聲波元件
[0093]如上所述，如果使用塊超聲波元件，則需要高耐壓的驅(qū)動(dòng)1C，因此存在裝置小型化困難的問題。例如，在便攜式超聲波測量裝置等裝置中，需要將其探測器和裝置主體進(jìn)行小型化，但如果搭載高耐壓的驅(qū)動(dòng)1C，則會(huì)妨礙小型化。
[0094]而且，在上述專利文獻(xiàn)I中，作為超聲波元件的塊壓電部件的電極通過柔性基板連接到收發(fā)部。由于在柔性基板上只形成有連接電極和收發(fā)部的配線，因此存在增加部件數(shù)量和成本的問題。
[0095]而且，由于幾乎所有驅(qū)動(dòng)超聲波元件的IC (集成電路裝置)均被安裝在剛性基板的主基板上，因此假定IC由扁平封裝構(gòu)成，則IC將占用主基板上的很大面積。此外，為了驅(qū)動(dòng)塊壓電部件，需要采用耐100V左右高電壓的半導(dǎo)體工藝，因此IC的安裝面積增大。這樣，在專利文獻(xiàn)I的方法中，在應(yīng)用于例如便攜式超聲波測量裝置等情況下，存在裝置難以小型化的問題。
[0096]而且，如上所述如果使用安裝面積大的IC而需要將裝置進(jìn)行小型化，就要通過減少驅(qū)動(dòng)信道數(shù)來減少驅(qū)動(dòng)IC的面積和個(gè)數(shù)，因此存在超聲波元件陣列的信道數(shù)減少的問題。如果信道數(shù)減少，則超聲波束的匯聚性降低，因此導(dǎo)致作為超聲波診斷裝置的重要特性的分辨率降低。
[0097]下面，對(duì)可解決這種問題的本實(shí)施方式的超聲波測量裝置進(jìn)行說明。首先，對(duì)應(yīng)用于本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的超聲波元件進(jìn)行說明。
[0098]圖1 (A)~圖1 (C)中示出應(yīng)用于本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的超聲波元件10的結(jié)構(gòu)例。該超聲波元件10具有振動(dòng)膜(隔膜、支撐部件)50和壓電元件部。壓電元件部具有下部電極(第一電極層)21、壓電體層(壓電體膜)30、上部電極(第二電極層)22。
[0099]圖1 (A)是在基板(例如硅基板)60上形成的超聲波元件10的、從垂直于元件形成面?zhèn)鹊幕宓姆较蛴^察到的俯視圖。圖1 (B)是表示沿圖1 (A)的A-A’的截面的截面圖。圖1 (C)是表示沿圖1 (A)的B-B’的截面的截面圖。
[0100]第一電極層21在振動(dòng)膜50的上層由例如金屬薄膜形成。如圖1 (A)所示，該第一電極層21可以是向元件形成區(qū)域的外側(cè)延伸、并連接到鄰接的超聲波元件10的配線。
[0101]壓電體膜30例如由PZT (鋯鈦酸鉛)薄膜形成，并設(shè)置成覆蓋第一電極層21的至少一部分。另外，壓電體膜30的材料不僅限于PZT，也可以使用例如鈦酸鉛(PbTiO3)、鋯酸鉛(PbZrO3)、鑭鈦酸鉛((Pb，La) TiO3)等。
[0102]第二電極層22例如由金屬薄膜形成，并設(shè)置成覆蓋壓電體膜30的至少一部分。如圖1 (A)所示，該第二電極層22可以是向元件形成區(qū)域的外側(cè)延伸、并連接到鄰接的超聲波元件10的配線。
[0103]振動(dòng)膜(隔膜)50設(shè)置成例如由SiO2薄膜和ZrO2薄膜構(gòu)成的雙層構(gòu)造，并封閉開口 40。該振動(dòng)膜50可在支撐壓電體膜30及第一電極層21、第二電極層22的同時(shí)，隨著壓電體膜30的伸縮而振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波。
[0104]開口 40在基板60上配置成陣列狀。開口 40的空洞區(qū)域通過從基板60的背面(未形成元件的面)側(cè)利用反應(yīng)性離子蝕刻法(RIE)等蝕刻而形成。由該空洞區(qū)域的開口部45的尺寸決定超聲波的諧振頻率，該超聲波被發(fā)射到壓電體層30側(cè)(在圖1 (A)從紙面內(nèi)側(cè)向前側(cè)(手前)方向)。
[0105]超聲波元件10的第一電極由第一電極層21形成，第二電極由第二電極層22形成。具體而言，第一電極層21中被壓電體層30覆蓋的部分形成第一電極，第二電極層22中覆蓋壓電體層3 0的部分形成第二電極。即、壓電體層30被設(shè)置成夾在第一電極和第二電極之間。
[0106]通過在第一電極和第二電極之間，即第一電極層21和第二電極層22之間施加電壓，壓電體層30向面內(nèi)方向伸縮。超聲波元件10采用貼合薄的壓電元件(壓電體層30)和金屬板(振動(dòng)膜50)的單晶物(單晶片)結(jié)構(gòu)，由于壓電元件在面內(nèi)伸縮時(shí)貼合的振動(dòng)膜50的尺寸保持不變，因此發(fā)生翹曲。通過對(duì)壓電體膜30施加交流電壓，振動(dòng)膜50向膜厚方向振動(dòng)，通過該振動(dòng)膜50的振動(dòng)而發(fā)射超聲波。
[0107]施加在該壓電體膜30上的電壓，例如是IOV~30V，頻率例如是IMHz~10MHz。即，和使用塊壓電元件的情況相比，可利用低電壓驅(qū)動(dòng)，因而可利用低耐壓的半導(dǎo)體工藝制造驅(qū)動(dòng)1C。由此，可實(shí)現(xiàn)超聲波診斷裝置的緊湊化和多信道化。
[0108]2.超聲波換能器裝置(元件芯片)
[0109]圖2示出本實(shí)施方式的超聲波測量裝置中包含的超聲波換能器裝置200的結(jié)構(gòu)例。該超聲波換能器裝置200包括:基板60 (圖2中省略圖示)、基板60上形成的超聲波元件陣列100、第I~第η信號(hào)端子XAl~XAn (多個(gè)信號(hào)端子)、第η+1~第2η信號(hào)端子XBl~XBn (第二多個(gè)信號(hào)端子)、第一公共端子XAC以及第二公共端子XBC。
[0110]超聲波元件陣列100包括:m行η列的矩陣陣列狀配置的多個(gè)超聲波元件10、第I~第η信號(hào)電極線LXl~LXn、第I~第m公共電極線LYl~LYm、公共電極線LXC。超聲波元件10可以是例如如圖1 (A)~圖1 (C)所示的結(jié)構(gòu)。另外，以下以m=8、n=64為例進(jìn)行說明，但本實(shí)施方式不僅限于此，m、η可以是其以外的值。
[0111]如圖2所示，沿著切片方向DL配置有第I行~第8行超聲波元件10，沿著與切片方向DL交叉的掃描方向DS配置有第I列~第64列超聲波兀件10。其中，掃描方向是指在扇形掃描和線性掃描中對(duì)超聲波束進(jìn)行掃描的方向。
[0112]第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64在超聲波元件陣列100上沿切片方向DL配線，并將驅(qū)動(dòng)電壓分別提供給第I列~第64列超聲波元件10。第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64的一端分別與第I~第64信號(hào)端子XAl~XA64連接,第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64的另一端分別與第65~第128信號(hào)端子XBl~XB64連接。該信號(hào)電極線LXl~LX64通過圖1的第一電極層21或第二電極層22在基板60上延伸形成至信號(hào)端子XAl~XA64而形成。其中，“在基板60上延伸形成”是指導(dǎo)電層(配線層)通過例如MEMS工藝或半導(dǎo)體工藝等層壓在基板上，至少二點(diǎn)間(例如從超聲波元件到信號(hào)端子)通過該導(dǎo)電層連接。
[0113]第I~第8公共電極線LYl~LY8沿著掃描方向DS配線，并將公共電壓提供給超聲波元件陣列100的多個(gè)超聲波元件。第I~第8公共電極線LYl~LY8連接到沿切片方向DL配線的公共電極線LXC上，公共電極線LXC的一端與第一公共端子XAC連接，公共電極線LXC的另一端與第二公共端子XBC連接。
[0114]上述第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64的各線對(duì)應(yīng)于圖1 (A)等中說明的第一電極層21和第二電極層22的一方,第I~第8公共電極線LYl~LY8的各線對(duì)應(yīng)于第一電極層21和第二電極層22的另一方。
[0115]另外，在圖2中，以沿切片方向DL排列的一列超聲波元件10連接到一個(gè)信道(一個(gè)信號(hào)端子)的情況為例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施方式不僅限于此，也可以是沿切片方向DL排列的多列超聲波元件連接到一個(gè)信道上。例如，當(dāng)一個(gè)信道上連接6列超聲波元件時(shí)，超聲波元件陣列100成為m行6n列的矩陣陣列狀。
[0116]而且，在圖2中，以超聲波元件陣列100配置為m行η列的矩陣狀的情況為例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施方式不僅限于此，只要是多個(gè)`單位元件(超聲波元件)有規(guī)律地被配置為二維陣列狀的配置即可。例如，超聲波元件陣列100也可以是交錯(cuò)配置。其中，“矩陣狀配置”是指m行η列的格子狀配置，格子不僅是矩形，還包括格子變形為平行四邊形的情況?！敖诲e(cuò)配置”是指超聲波元件m列和超聲波元件m-Ι列交互排列，m列超聲波元件配置在(2m_l)行中的奇數(shù)行上，m-1列超聲波元件配置在(2m-l)行中的偶數(shù)行上的配置方式。
[0117]3.超聲波測量裝置的基本結(jié)構(gòu)
[0118]圖3~圖6示出本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的基本結(jié)構(gòu)例。該超聲波測量裝置包括:超聲波換能器裝置200、第一柔性基板130、第二柔性基板140、安裝在超聲波換能器裝置200的基板60上的第一集成電路裝置110、以及安裝在超聲波換能器裝置200的基板60上的第二集成電路裝置120。另外，以下，以第一集成電路裝置110和第一柔性基板130為例進(jìn)行說明，但關(guān)于第二集成電路裝置120、第二柔性基板140也可采用同樣的結(jié)構(gòu)。而且，以下，也將超聲波換能器裝置200酌情稱為元件芯片。
[0119]圖3、圖4所不的第一方向Dl對(duì)應(yīng)于圖2的掃描方向DS,與第一方向Dl交叉的第二方向D2對(duì)應(yīng)于圖2的切片方向DL。即、第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64沿第二方向D2形成在元件芯片200的基板60上。而且，第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64形成在元件芯片200的超聲波發(fā)射方向側(cè)(即、形成有壓電體層30的一側(cè))的面SYM上。集成電路裝置110安裝在元件芯片200的超聲波發(fā)射方向側(cè)的面SYM上。在安裝狀態(tài)下，元件芯片200的第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64上連接有集成電路裝置110的第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64。
[0120]柔性基板130上形成有第I~第64信號(hào)線LTl~LT64 (多條信號(hào)線)。該第I~第64信號(hào)線LTl~LT64形成在柔性基板130的內(nèi)側(cè)(朝向圖4的紙面、右側(cè))，并連接到元件芯片200的第I~第64信號(hào)端子XAl~XA64上。第I~第64信號(hào)線LTl~LT64的另一端延伸至柔性基板130的另一端，例如連接到用于連接后段的電路基板的連接器端子等上。以柔性基板130的形成有信號(hào)線LTl~LT64的面和元件芯片200的超聲波發(fā)射方向偵_面SYM相對(duì)的方式，信號(hào)線LTl~LT64連接到信號(hào)端子XAl~XA64上。然后，柔性基板130向超聲波發(fā)射方向的反方向側(cè)(元件芯片200的背面RIM側(cè))彎曲。
[0121]此處，“向超聲波發(fā)射方向的反方向側(cè)彎曲”是指柔性基板130以柔性基板130的端部(未連接元件芯片200的一側(cè)的端部)至少接近元件芯片200的背面RM側(cè)的方式彎曲。例如，如圖10等所示，以柔性基板130的端部繞入元件芯片200的背面RM的方式使柔性基板130彎曲。在圖10的例中，繞入該背面RM的柔性基板130的端部連接到連接器421 上。
[0122]如圖5、圖6所示，在集成電路裝置110上沿集成電路裝置110的第一長邊HLl排列有第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64(多個(gè)發(fā)送端子)，沿集成電路裝置110的第二長邊HL2排列有第I~第64虛擬端子TDl~TD64 (多個(gè)虛擬端子)。而且，在集成電路裝置110上可沿集成電路裝置110的第一短邊HSl、第二短邊HS2排列控制端子TCAl~TCA4、TCB1~TCB4。這些端子是凸端子， 例如通過對(duì)集成電路裝置110的凸端子實(shí)施金屬電鍍而形成?；蛘撸部梢栽诩呻娐费b置110的元件形成面上形成作為絕緣層的樹脂層、金屬配線、以及和該金屬配線連接的凸端子。
[0123]此處，“虛擬端子”是指例如不輸入和輸出發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和控制信號(hào)等信號(hào)的端子，例如只形成凸端子，且該凸端子上沒有連接電路的端子。另外，虛擬端子可以包含在制造工藝的檢測工序中進(jìn)行信號(hào)的輸入和輸出的檢測端子。而且，虛擬端子上也可以連接有靜電保護(hù)電路。
[0124]集成電路裝置110以長邊HL1、HL2沿著第一方向D1、同時(shí)發(fā)送端子TTl~TT64側(cè)的長邊HLl面對(duì)超聲波元件陣列100側(cè)的方式被安裝在元件芯片200的基板60上。在安裝時(shí)，集成電路裝置110的第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64和第I~第64虛擬端子TDl~TD64與元件芯片200的第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64連接。在從集成電路裝置110的安裝側(cè)觀察到的基板60的俯視圖上，第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64通過集成電路裝置110的下方。
[0125]如圖5所示，在安裝時(shí)，集成電路裝置110的控制端子TCAl~TCA4、TCB1~TCB4與超聲波換能器裝置200的控制信號(hào)線LCAl~LCA4、LCBl~LCB4連接。該控制信號(hào)線LCAl~LCA4、LCB1~LCB4是形成在基板60上的導(dǎo)電層的配線，例如由和圖1 (A)等中說明的第一電極層21和第二電極層22相同的配線層形成?？刂菩盘?hào)線LCAl~LCA4、LCB1~LCB4被供給例如來自圖8的收發(fā)控制電路560的發(fā)送脈沖信號(hào)和收發(fā)控制信號(hào)，集成電路裝置110根據(jù)該發(fā)送脈沖信號(hào)和收發(fā)控制信號(hào)生成發(fā)送信號(hào)。而且，雖然省略了圖示，但在集成電路裝置110上也可設(shè)置公共輸出端子。公共輸出端子通過基板60上的配線向超聲波元件陣列100提供公共電壓。
[0126]下面，對(duì)上述超聲波測量裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。來自集成電路裝置110的發(fā)送信號(hào)(以下也稱驅(qū)動(dòng)信號(hào))通過第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64和第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64輸入超聲波元件陣列100。超聲波元件陣列100根據(jù)該發(fā)送信號(hào)發(fā)射超聲波，該超聲波被觀察對(duì)象反射，該反射波由超聲波元件陣列100接收。在接收該超聲波時(shí)，來自超聲波兀件陣列100的接收信號(hào)通過第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64和第I~第64信號(hào)端子XAl~XA64被輸出至柔性基板130的第I~第64信號(hào)線LTl~LT64。然后，接收信號(hào)被輸出至后段的接收電路(例如圖8的模擬前端電路550)。關(guān)于集成電路裝置110的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)，在后文說明。
[0127]如圖4所示，如上所述的集成電路裝置110的安裝，是利用使用了各向異性導(dǎo)電膜115 (ACF:Anisotropic Conductive Film)的倒裝芯片安裝(裸芯片安裝)而實(shí)現(xiàn)的。具體而言，各向異性導(dǎo)電膜115是包含金屬微粒等導(dǎo)電粒子的樹脂膜。如果以該各向異性導(dǎo)電膜115夾在中間的方式將集成電路裝置110粘接在基板60上，并使各向異性導(dǎo)電膜115熱固化，則各向異性導(dǎo)電膜115固化收縮，集成電路裝置110和基板60由于該固化收縮而互相拉拽(引t合))。然后，集成電路裝置110的突起端子(凸端子)通過壓碎導(dǎo)電粒子而對(duì)基板60的配線導(dǎo)通，該突起端子通過克服固化收縮力來支撐集成電路裝置110。未被端子壓迫的薄膜部分，導(dǎo)電粒子之間通過樹脂保持絕緣狀態(tài)，使得端子不會(huì)發(fā)生短路。
[0128]這樣通過使用各向異性導(dǎo)電膜115對(duì)基板60進(jìn)行倒裝芯片安裝，與將扁平封裝的集成電路裝置安裝在后段的印刷基板(剛性基板)上的情況相比，可減少安裝面積。而且，由于本實(shí)施方式的元件芯片200可如上所述地在IOV~30V左右驅(qū)動(dòng)，因此可實(shí)現(xiàn)集成電路裝置110的小型化。因此，需要高耐壓的集成電路裝置的塊壓電元件難以實(shí)現(xiàn)小型化，而利用倒裝芯片安裝則可容易地實(shí)現(xiàn)小型化。此外，和集成電路裝置110相同，基板60由硅基板構(gòu)成。即、由于是熱膨脹系數(shù)相同的材料之間的接合，因此與熱膨脹系數(shù)不同的不同材料之間的接合相比，可實(shí)現(xiàn)接合可靠性高的安裝。
[0129]另外，倒裝芯片安裝是例如使元件形成面安裝在基板60側(cè)的面朝下方式的安裝。或者，也可以是使元件形成面的背面安裝在基板60側(cè)的面朝上方式的安裝。
[0130]圖7 (A)示出未設(shè)置虛擬端子TDl~TD64的情況下，將集成電路裝置110安裝在超聲波換能器裝置200上的部分的截面圖。如圖7 (A)所示，如果第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64只存在于集成電路裝置110的單側(cè)(一個(gè)長邊)，則各向異性導(dǎo)電膜115的固化收縮力在沒有端子的一側(cè)和有端子的一側(cè)產(chǎn)生不平衡。由于這種不平衡，在沒有端子的一偵1J,產(chǎn)生集成電路裝置110和基板60互相拉拽的力FA。而另一方面,在存在有第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64的一側(cè)，由于力FA而產(chǎn)生抬起第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64的力FB，因此第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64可能會(huì)從第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64浮起。
[0131]在這點(diǎn)上，本實(shí)施方式是在集成電路裝置110的第一長邊HLl上設(shè)置第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64，在第二長邊HL2上設(shè)置虛擬端子TDl~TD64。通過這種方式，如圖7(B)所示，第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64克服各向異性導(dǎo)電膜115的固化收縮力FC的力FE和第I~第64虛擬端子TDl~TD64克服各向異性導(dǎo)電膜115的固化收縮力FC的力FD與各向異性導(dǎo)電膜115的固化收縮力FC平衡，因此力可均衡，并可保持第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64和第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64之間的導(dǎo)通。
[0132]另外，本實(shí)施方式不僅限于利用各向異性導(dǎo)電膜115 (ACF)的安裝，也可以使用例如ACP (各向異性導(dǎo)電膠)和NCF (非導(dǎo)電膜)、NCP (非導(dǎo)電膠)等將集成電路裝置110安裝在基板60上。
[0133]關(guān)于第二集成電路裝置120及第二柔性基板140也和上述同樣地構(gòu)成。即、如圖4等所示，第二集成電路裝置120通過各向異性導(dǎo)電膜125被倒裝芯片安裝在元件芯片200的超聲波發(fā)射方向側(cè)的面SYM上。在安裝狀態(tài)下，元件芯片200的第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64與第二集成電路裝置120的第I~第64發(fā)送端子TTBl~TTB64 (第二多個(gè)發(fā)送端子)連接。第二柔性基板140上形成有第I~第64信號(hào)線LTBl~LTB64 (第二多個(gè)信號(hào)線)。該信號(hào)線LTBl~LTB64連接到元件芯片200的第65~第128信號(hào)端子XBl~XB64上(第二多個(gè)信號(hào)端子)。
[0134]這樣通過設(shè)置兩個(gè)集成電路裝置110、120，并從元件列的兩側(cè)驅(qū)動(dòng)超聲波元件陣列100，可實(shí)現(xiàn)超聲波束形狀對(duì)稱。即，當(dāng)信號(hào)電極線LXl~LX64是高電阻時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的衰減，超聲波束在切片方向DL上可能成為非對(duì)稱形狀，但如本實(shí)施方式所示，通過進(jìn)行兩側(cè)驅(qū)動(dòng)，可在切片方向DL上對(duì)稱地形成超聲波束形狀。
[0135]另外，本實(shí)施方式不僅限于如上所述的兩側(cè)驅(qū)動(dòng)，也可以進(jìn)行單側(cè)驅(qū)動(dòng)。即、也可以只設(shè)置柔性基板130和集成電路裝置110，并只從元件芯片200的單側(cè)的信號(hào)端子XAl~XA64提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0136]4.超聲波測量裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)
[0137]圖8示出超聲波測量裝置的結(jié)構(gòu)例的電路框圖。該超聲波測量裝置包括:元件芯片200、集成電路裝置500、模擬前端電路550、收發(fā)控制電路560。另外，下面內(nèi)容以集成電路裝置500對(duì)應(yīng)于第一集成電路裝置110的情況為例進(jìn)行說明，但集成電路裝置500也可以對(duì)應(yīng)于第二集成電路裝置120，也可以包含第一集成電路裝置110和第二集成電路裝置120兩方。
[0138]收發(fā)控制電路560對(duì)集成電路裝置500進(jìn)行超聲波的發(fā)送控制和接收控制。收發(fā)控制電路560通過圖5的控制信號(hào)線LCAl~LCA4、LCB1~LCB4和控制端子TCAl~TCA4、TCBl~TCB4將該控制信號(hào)供給集成電路裝置500。
[0139]接收信號(hào)通過柔性基板130從元件芯片200輸入模擬前端電路550，模擬前端電路550對(duì)該接收信號(hào)進(jìn)行例如放大處理和A/D轉(zhuǎn)換處理等接收處理。而且，模擬前端電路550包括限制由集 成電路裝置500輸出的高電壓發(fā)送信號(hào)的限幅器電路570。由于驅(qū)動(dòng)元件芯片200的集成電路裝置500在大約IOV~30V的電壓下工作，模擬前端電路550在幾V的電壓下工作，因此如果發(fā)送信號(hào)直接被輸入模擬前端電路550，則模擬前端電路550可能受到破壞(靜電破壞)。因此，設(shè)置限幅器電路570，使得發(fā)送信號(hào)不被輸入模擬前端電路550。另外，也可以不設(shè)置限幅器電路570，而設(shè)置在超聲波發(fā)送期間切斷的開關(guān)元件。
[0140]集成電路裝置500包括放大來自收發(fā)控制電路560的發(fā)送脈沖信號(hào)的發(fā)送電路520。圖9示出對(duì)應(yīng)于集成電路裝置500的集成電路裝置110的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。該集成電路裝置110包括第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64。第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64對(duì)應(yīng)于圖8的發(fā)送電路520。另外，關(guān)于集成電路裝置120也可同樣地構(gòu)成。
[0141]在超聲波發(fā)送期間，收發(fā)控制電路560通過端子組TP將發(fā)送脈沖信號(hào)供給第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64。其中，端子組TP是圖5的控制端子TCAl~TCA4、TCB1~TCB4所包含的端子。第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64放大被供給的發(fā)送脈沖信號(hào)，并將被放大的發(fā)送脈沖信號(hào)通過第I~第64發(fā)送端子TTl~TT64向超聲波兀件陣列100輸出。
[0142]在超聲波接收期間，超聲波元件陣列100接收來自觀察對(duì)象的超聲波的反射波，該接收信號(hào)通過第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64被輸入模擬前端電路550。由于接收信號(hào)比發(fā)送信號(hào)微弱(電壓振幅小)，因此可不受限幅器電路570限制而通過，并被輸入模擬ill端電路550的接收電路等。
[0143]當(dāng)進(jìn)行相位掃描時(shí)，收發(fā)控制電路560可包含進(jìn)行發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的相位控制的未圖示的相位控制電路(延遲電路)。具體而言，相位控制電路使來自第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64的發(fā)送脈沖信號(hào)延遲，并進(jìn)行超聲波束的相位掃描。在此，相位掃描是指通過控制發(fā)送信號(hào)之間的相位差來掃描超聲波的輻射方向(波束方向)。而且，在接收期間，模擬前端電路550根據(jù)發(fā)送時(shí)的相位差使接收信號(hào)延遲，將接收信號(hào)之間的相位對(duì)齊，并進(jìn)行接收處理。
[0144]而且，當(dāng)進(jìn)行線性掃描時(shí)，可根據(jù)來自收發(fā)控制電路560的指示，選擇輸出發(fā)送信號(hào)的發(fā)送電路。具體而言，如果以一次驅(qū)動(dòng)8個(gè)信道的線性掃描為例，則在第一發(fā)送期間第I~第8發(fā)送電路TXl~TX8輸出發(fā)送脈沖信號(hào)，接著在第二發(fā)送期間第2~第9發(fā)送電路TX2~TX9輸出發(fā)送信號(hào)。這樣，一邊依次錯(cuò)開所要驅(qū)動(dòng)的超聲波元件列一邊驅(qū)動(dòng)超聲波元件陣列100。接收時(shí)，首先在第一接收期間模擬前端電路550接收來自第I~第8信號(hào)電極線LXl~LX8的接收信號(hào)，接著，在第二接收期間模擬前端電路550接收來自第2~第9信號(hào)電極線LX2~LX9的接收信號(hào)。這樣，一邊依次錯(cuò)開進(jìn)行接收的超聲波元件列一邊接收超聲波。
[0145]另外，本實(shí)施方式的超聲波測量裝置并不僅限于上述結(jié)構(gòu)，例如可以采用不進(jìn)行線性掃描而僅進(jìn)行相位掃描的結(jié)構(gòu)，或者采用不進(jìn)行相位掃描而僅進(jìn)行線性掃描的結(jié)構(gòu)。
[0146]5.超聲波探測器
[0147]圖10示出包含本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的超聲波探測器的結(jié)構(gòu)例。該超聲波探測器包括:箱體600、聲響部件610、元件芯片200 (超聲波換能器裝置)、集成電路裝置110、120、柔性基板130、140、連接器421~424、剛性基板431~433、集成電路裝置441~448、電路元件451~455。
[0148]聲響部件610由例如聲匹配層和聲學(xué)透鏡等構(gòu)成，進(jìn)行元件芯片200和觀察對(duì)象之間的聲阻抗的匹配、以及超聲波束的匯聚等。例如，集成電路裝置110、120的硅基板被薄薄地研磨，該集成電路裝置110、120被安裝在超聲波換能器裝置200的基板60上。聲響部件610由例如硅樹脂(硅橡膠)的層形成，該硅樹脂的層覆蓋包括集成電路裝置110、120在內(nèi)的超聲波換能器裝置200的發(fā)射面。這樣，通過在聲響部件610中包含集成電路裝置110、120，可保護(hù)研磨得薄薄的集成電路裝置110、120，并使得探測頭小型化。
[0149]與超聲波換能器裝置200連接的柔性基板130、140通過連接器421、422連接到剛性基板432。剛性基板431~433通過連接器423、424連接，剛性基板431~433上安裝有集成電路裝置441~448和電路元件451~455。
[0150]集成電路裝置441~448上包含圖8等中說明的模擬前端電路550和收發(fā)控制電路560。而且，集成電路裝置441~448可包括例如進(jìn)行和連接超聲波探測器的超聲波診斷裝置的主體部之間的通信處理的通信處理電路、以及進(jìn)行圖像處理的圖像處理電路等。作為電路元件451~455，可使用例如電阻元件、電容器、線圈、電子按鈕以及開關(guān)等各種電路元件。
[0151]6.集成電路裝置的布局結(jié)構(gòu)
[0152]圖11示出集成電路裝置110的布局結(jié)構(gòu)例。該集成電路裝置110包括--第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64、第一控制電路CTS1、第二控制電路CTS2。另外，在圖11中，以第一集成電路裝置110為例說明布局結(jié)構(gòu)例，但關(guān)于第二集成電路裝置120也可采用同樣的布局結(jié)構(gòu)。
[0153]第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64沿集成電路裝置110的長邊方向排列。其中，集成電路裝置110的長邊是第一長邊HLl和第二長邊HL2。第一長邊HLl是在安裝時(shí)和超聲波元件陣列100相對(duì)的邊，也是排列有發(fā)送端子TTl~TT64的邊。第二長邊HL2是在安裝時(shí)和元件芯片200的信號(hào)端子XAl~XA64相對(duì)的邊，也是排列有虛擬端子TDl~TD64的邊。通過這種配置，集成電路裝置110在長邊方向上構(gòu)成為細(xì)長矩形，因此可使集成電路裝置110的發(fā)送端子TTl~TT64與超聲波元件陣列100相對(duì)。由此，元件芯片200上的配線變得簡潔，并可緊湊地構(gòu)成超聲波換能器裝置200。
[0154]第一控制電路CTSl配置在集成電路裝置110的第一短邊HSl側(cè)。而且，第二控制電路CTS2配置在集成電路裝置110的第二短邊HS2側(cè)。控制電路CTSl、CTS2根據(jù)來自收發(fā)控制電路560的控制信號(hào)進(jìn)行超聲波的發(fā)送控制。并且，控制電路CTS1、CTS2也可以生成公共電壓并供給元件芯片200。這樣通過將控制電路CTSl、CTS2配置在短邊側(cè)，可在短邊上配置控制端子，并在長邊方向上保持細(xì)長形狀的同時(shí)有效地利用短邊。
[0155]如上所述，例如在便攜式超聲波測量裝置等中，存在其探測器和裝置主體需要小型化的問題。而且，還存在如果在探測器主體的剛性基板上安裝扁平封裝的驅(qū)動(dòng)IC則零部件數(shù)目和成本增加的問題，以及由于為了小型化而減少驅(qū)動(dòng)IC的面積和個(gè)數(shù)而使得超聲波元件陣列的信道數(shù)減少的問題。
`[0156]對(duì)此，在本實(shí)施方式中，超聲波測量裝置包括超聲波換能器裝置200、以及集成電路裝置110。超聲波換能器裝置200具有:基板60、具有配置在基板60上的多個(gè)超聲波元件10的超聲波元件陣列100、以及形成在基板60上并和超聲波元件陣列100電連接的多個(gè)信號(hào)電極線LXl~LX64。集成電路裝置110具有用于對(duì)超聲波元件陣列100輸出發(fā)送信號(hào)的多個(gè)端子(多個(gè)發(fā)送端子TTl~TT64)。多個(gè)信號(hào)電極線LXl~LX64的各信號(hào)電極線包括由多個(gè)超聲波兀件10中的一部分超聲波兀件的至少一個(gè)信號(hào)電極(第一電極層21或第二電極層22)在基板60上延伸形成的電極層。集成電路裝置110被安裝在基板60上，集成電路裝置110的多個(gè)端子(TTl~TT64)的各端子上連接有多條信號(hào)電極線LXl~LX64中的一條。
[0157]例如，在本實(shí)施方式中，集成電路裝置110的發(fā)送端子TTl上連接有超聲波換能器裝置200的信號(hào)電極線LX1。即、集成電路裝置110的多個(gè)端子(TTl~TT64)的各端子和超聲波換能器裝置200的多條信號(hào)電極線LXl~LX64的至少一條連接。
[0158]通過這種方式，集成電路裝置110被安裝在基板60上，集成電路裝置110的多個(gè)端子(多個(gè)發(fā)送端子TTl~TT64)上連接有在基板60上延伸形成的多條信號(hào)電極線LXl~LX64。這樣，通過將集成電路裝置110安裝在超聲波換能器裝置200的基板60上，并利用該集成電路裝置110驅(qū)動(dòng)超聲波元件陣列100，可實(shí)現(xiàn)探測頭和探測器的小型化。
[0159]而且，由于可以將作為驅(qū)動(dòng)IC的集成電路裝置110配置在超聲波換能器裝置200上，因此與將扁平封裝的驅(qū)動(dòng)IC安裝在探測器主體的剛性基板上的情況相比，可減少零部件數(shù)與成本。而且，由于不用減少驅(qū)動(dòng)信道數(shù)即可實(shí)現(xiàn)小型化，因此能夠在不降低分辨率的情況下實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。
[0160]另外，在上述內(nèi)容中，以多個(gè)發(fā)送端子、多條信號(hào)線、多個(gè)發(fā)送電路分別是64個(gè)的情況為例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施方式不僅限于此。即、如圖8等中說明的，可根據(jù)所使用的掃描模式等，將結(jié)構(gòu)元件的個(gè)數(shù)進(jìn)行各種組合而構(gòu)成。
[0161]而且，在本實(shí)施方式中，超聲波元件陣列100是矩形。當(dāng)將該矩形的長邊方向(掃描方向DS)作為第一方向Dl時(shí)，集成電路裝置110以集成電路裝置110的長邊方向沿著第一方向Dl的方式被安裝在基板60上?；?0的多條信號(hào)電極線LXl~LX64沿著與第一方向Dl交叉的第二方向D2形成在基板60上。
[0162]通過這種方式，可將集成電路裝置110以集成電路裝置110的多個(gè)端子(TTl~TT64)與超聲波元件陣列100的長邊相對(duì)的方式配置在基板60上。然后，通過利用基板60上的多條信號(hào)電極線LXl~LX64連接該相對(duì)的多個(gè)端子(TTl~TT64)和超聲波元件陣列100，可利用簡單的配線連接集成電路裝置110和超聲波元件陣列100。
[0163]另外，所謂“超聲波元件陣列100是矩形”，并不僅限于例如如矩陣狀等那樣超聲波元件陣列100被配置成嚴(yán)格的矩形的情況。例如，也包括超聲波元件陣列100的配置的大概形狀是矩形的情況，如在矩形的內(nèi)邊緣部缺少一部分超聲波元件的情況、以及超聲波元件的一部分超出矩形輪廓的外側(cè)的情況等。
[0164]在塊方式的超聲波探測頭中，壓電元件的電極與基板分離，為了將基板上的端子及配線和壓電元件的電極連接，需要某些配線部件。
[0165]對(duì)此，在本實(shí)施方式中，如圖1 (A)等中所說明的，多個(gè)超聲波元件的各超聲波元件10具有:第一電極(第一電極層21)、第二電極(第二電極層22)、以及設(shè)置在第一電極和第二電極之間的換能器部(壓電體層30)。而且，第一電極或第二電極作為上述的至少一個(gè)信號(hào)電極在基板60上延伸形成。`
[0166]通過這種方式，在超聲波元件的電極形成工序中可同時(shí)形成信號(hào)電極線，并可無需通過其他配線部件，而通過在該基板60上延伸形成的信號(hào)電極線從換能器部的電極連接到元件芯片200的信號(hào)端子XAl~XA64。由此，可使探測頭的結(jié)構(gòu)簡化，使探測頭小型化。而且，能夠使超聲波換能器裝置200的制造工序簡化。
[0167]另外，本實(shí)施方式以使用壓電元件類型的超聲波元件為例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施方式并不僅限于此。例如，也可以采用例如使用c-MUT (電容式微加工超聲換能器)等電容元件類型的換能器作為超聲波元件。
[0168]而且，在本實(shí)施方式中，集成電路裝置110對(duì)應(yīng)于多個(gè)端子(TTl~TT64)中的每一個(gè)地具有用于輸出發(fā)送信號(hào)的發(fā)送電路TXl~TX64。該多個(gè)發(fā)送電路TXl~TX64在將集成電路裝置110安裝在基板60的狀態(tài)下沿第一方向Dl配置。
[0169]以這種方式，通過沿第一方向Dl排列多個(gè)發(fā)送電路TXl~TX64，可使集成電路裝置110構(gòu)成為細(xì)長形狀。由此，可以以多個(gè)發(fā)送電路TXl~TX64與超聲波元件陣列100相對(duì)的方式將集成電路裝置110安裝在基板60上。然后，通過利用基板60上的配線連接該相對(duì)的多個(gè)發(fā)送電路TXl~TX64和超聲波元件陣列100，可實(shí)現(xiàn)探測頭和探測器的小型化。
[0170]7.超聲波測量裝置的第二基本結(jié)構(gòu)[0171]以上，以集成電路裝置110只包含發(fā)送電路TXl~TX64的情況為例進(jìn)行了說明，但本實(shí)施方式并不僅限于此，集成電路裝置110還可以包括開關(guān)元件和多路復(fù)用器。下面，對(duì)這種情況下超聲波測量裝置的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。另外，以下以第一集成電路裝置110為例進(jìn)行說明，但關(guān)于第二集成電路裝置120也可采用同樣的結(jié)構(gòu)。
[0172]圖12示出超聲波測量裝置的第二基本結(jié)構(gòu)例。如圖12所示，在超聲波換能器裝置200的基板60上沿第二方向D2配線有第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64 (多條信號(hào)電極線)。而且，在基板60上沿第二方向D2配線有第I~第64接收信號(hào)線LRl~LR64(多個(gè)接收信號(hào)線)。
[0173]在集成電路裝置110上沿集成電路裝置110的第一長邊HLl排列有第I~第64收發(fā)端子TTl~TT64 (多個(gè)收發(fā)端子)，沿集成電路裝置110的第二長邊HL2排列有第I~第64接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64(多個(gè)接收信號(hào)輸出端子)。而且，在集成電路裝置110上可沿集成電路裝置110的第一短邊HSl、第二短邊HS2排列控制端子TCAl~TCA4、TCB1~TCB4。這些端子是凸端子，通過例如對(duì)集成電路裝置110的凸端子實(shí)施金屬電鍍而形成。或者，也可以在集成電路裝置110的元件形成面上形成作為絕緣層的樹脂層、金屬配線、以及連接該金屬配線的凸端子。
[0174]該集成電路裝置110以其長邊沿著第一方向Dl的方式被安裝在超聲波換能器裝置200的基板60上。在安裝時(shí)，集成電路裝置110的第I~第64收發(fā)端子TTl~TT64上連接有第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64的一端。而且，集成電路裝置110的第I~第64接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64上連接有第I~第64接收信號(hào)線LRl~LR64的一端。第I~第64接收信號(hào)線LRl~LR64的另一端與超聲波換能器裝置200的第I~第64信號(hào)端子XAl~XA64連接。
[0175]控制端子TCAl~TCA4、TCBl~TCB4在安裝時(shí)連接有基板60的控制信號(hào)線LCAl~LCA4、LCB1~LCB4?？刂菩盘?hào)線LCAl~LCA4、LCB1~LCB4被供給例如來自圖13(A)的收發(fā)控制電路560的發(fā)送脈沖信號(hào)和收發(fā)控制信號(hào)，集成電路裝置110根據(jù)該發(fā)送脈沖信號(hào)和收發(fā)控制信號(hào)生成發(fā)送信號(hào)，并進(jìn)行收發(fā)的切換控制。此外，雖然省略了圖示，但集成電路裝置110上可設(shè)置公共輸出端子。公共輸出端子通過柔性基板130上的配線將公共電壓提供給圖2的元件 芯片200的公共端子XAC。
[0176]下面，對(duì)上述第二基本結(jié)構(gòu)例的動(dòng)作進(jìn)行說明。集成電路裝置110通過第I~第64收發(fā)端子TTl~TT64和第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64向超聲波元件陣列100輸出發(fā)送信號(hào)。超聲波元件陣列100根據(jù)該發(fā)送信號(hào)發(fā)射超聲波，該超聲波被觀察對(duì)象反射，該反射波被超聲波元件陣列100接收。由接收反射波而產(chǎn)生的接收信號(hào)通過第I~第64信號(hào)電極線LXl~LX64和第I~第64收發(fā)端子TTl~TT64被輸入集成電路裝置110，并通過第I~第64接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64和第I~第64接收信號(hào)線LRl~LR64輸出到后段的接收電路(例如圖13 (A)的模擬前端電路550)。
[0177]8.超聲波測量裝置的第二詳細(xì)結(jié)構(gòu)
[0178]圖13 (A)示出超聲波測量裝置的結(jié)構(gòu)例的電路框圖。該超聲波測量裝置包括:元件芯片200、集成電路裝置500、模擬前端電路550、收發(fā)控制電路560。另外，以下以集成電路裝置500對(duì)應(yīng)于第一集成電路裝置110的情況為例進(jìn)行說明，但集成電路裝置500也可以對(duì)應(yīng)于第二集成電路裝置120，也可以包含第一集成電路裝置110及第二集成電路裝置120兩方。
[0179]收發(fā)控制電路560對(duì)集成電路裝置500進(jìn)行超聲波的發(fā)送控制和接收控制。收發(fā)控制電路560通過圖12的控制信號(hào)線LCAl~LCA4、LCBl~LCB4和控制端子TCAl~TCA4、TCBl~TCB4向集成電路裝置500提供該控制信號(hào)。
[0180]接收信號(hào)通過集成電路裝置500從元件芯片200被輸入模擬前端電路550，模擬前端電路550對(duì)該接收信號(hào)進(jìn)行例如放大處理和A/D轉(zhuǎn)換處理等接收處理。
[0181]集成電路裝置500包括:放大來自收發(fā)控制電路560的發(fā)送脈沖信號(hào)的接收電路520、對(duì)來自發(fā)送電路520的接收信號(hào)進(jìn)行發(fā)送控制及對(duì)來自元件芯片200的接收信號(hào)進(jìn)行接收控制的多路復(fù)用器510、以及向模擬前端電路550輸出來自多路復(fù)用器510的接收信號(hào)的收發(fā)切換電路530。
[0182]圖14示出對(duì)應(yīng)于集成電路裝置500的集成電路裝置110的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。該集成電路裝置Iio包括:多路復(fù)用器510、第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64、第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64 (多個(gè)收發(fā)切換開關(guān))。
[0183]在超聲波發(fā)送期間，收發(fā)控制電路560通過端子組TP將發(fā)送脈沖信號(hào)提供給第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64。其中，端子組TP是圖12的控制端子TCAl~TCA4、TCB1~TCB4所包含的端子。第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64放大被供給的發(fā)送脈沖信號(hào)并向多路復(fù)用器510輸出。多路復(fù)用器510通過第I~第64收發(fā)端子TTl~TT64向超聲波元件陣列100輸出被放大的發(fā)送脈沖信號(hào)。
[0184]在超聲波發(fā)送期間，第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64根據(jù)來自收發(fā)控制電路560的指示切斷，使得來自第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64的發(fā)送脈沖信號(hào)不被輸出到模擬前端電路550。模擬前端電路550 —般情況下在幾V左右的電壓下工作，因此，切斷發(fā)送脈沖信號(hào)，以使其不被具有IOV~30V左右振幅的發(fā)送脈沖信號(hào)破壞。
[0185]在超聲波的接收期間，超聲波元件陣列100接收來自觀察對(duì)象的超聲波的反射波，該接收信號(hào)通過第I~第64收發(fā)端子TTl~TT64被輸入多路復(fù)用器510。多路復(fù)用器510向第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64輸出該接收信號(hào)。第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64在超聲波接收期間導(dǎo)通，并通過第I~第64接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64向模擬前端電路550輸出接收信號(hào)。
[0186]當(dāng)進(jìn)行相位掃描時(shí)，多路復(fù)用器510可包含進(jìn)行發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的相位控制的相位控制電路(延時(shí)電路)。具體而言，相位控制電路根據(jù)來自收發(fā)控制電路560的指示，使來自第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64的發(fā)送脈沖信號(hào)延遲，并進(jìn)行超聲波束的相位掃描。其中，相位掃描是指通過控制發(fā)送信號(hào)之間的相位差，來掃描超聲波的輻射方向(波束方向)。而且，在接收期間，相位控制電路根據(jù)發(fā)送時(shí)的相位差使接收信號(hào)延遲，將接收信號(hào)之間的相位對(duì)齊后向模擬前端電路550輸出。
[0187]而且，當(dāng)進(jìn)行線性掃描時(shí)，多路復(fù)用器510根據(jù)來自收發(fā)控制電路560的指示進(jìn)行發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的切換控制。具體而言，如果以一次驅(qū)動(dòng)8個(gè)信道的線性掃描為例，則在發(fā)送期間，第I~第8發(fā)送電路TXl~TX8輸出發(fā)送脈沖信號(hào)。第9~第64發(fā)送電路TX9~TX64被設(shè)定為非動(dòng)作模式(例如省電模式和斷電模式)。并且，多路復(fù)用器510將8個(gè)發(fā)送脈沖信號(hào)首先在第一發(fā)送期間向第I~第8收發(fā)端子TTl~TT8輸出，接著在第二發(fā)送期間向第2~第9收發(fā)端子TT2~TT9輸出，像這樣，一邊依次錯(cuò)開所要驅(qū)動(dòng)的超聲波元件列一邊驅(qū)動(dòng)超聲波元件陣列100。
[0188]接收時(shí)，首先在第一接收期間，接收信號(hào)由第I~第8收發(fā)端子TTl~TT8輸入，其次在第二接收期間，接收信號(hào)由第2~第9收發(fā)端子TT2~TT9輸入，像這樣，一邊依次錯(cuò)開進(jìn)行接收的超聲波元件列一邊接收超聲波。而且，多路復(fù)用器510將該8個(gè)接收信號(hào)向第I~第8開關(guān)元件SWl~SW8輸出。第I~第8開關(guān)元件SWl~SW8導(dǎo)通，第9~第64開關(guān)元件SW9~SW64切斷。
[0189]另外，在圖13 (A)的超聲波測量裝置中，也可采用不進(jìn)行線性掃描而只進(jìn)行相位掃描的結(jié)構(gòu)。而且，在本實(shí)施方式中，超聲波測量裝置也可以只進(jìn)行線性掃描。圖13 (B)示出只進(jìn)行線性掃描時(shí)超聲波測量裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖。該超聲波測量裝置包括:元件芯片200、集成電路裝置500、模擬前端電路550、收發(fā)控制電路560。集成電路裝置500中，作為發(fā)送電路TX包括第I~第8發(fā)送電路TXl~TX8，作為收發(fā)切換電路530包括第I~第8開關(guān)元件SWl~SW8。而且，在發(fā)送時(shí)，第I~第8發(fā)送電路TXl~TX8輸出發(fā)送信號(hào)，多路復(fù)用器510掃描發(fā)送信道。在接收時(shí)，多路復(fù)用器510掃描接收信道，第I~第8開關(guān)元件SWl~SW8向模擬前端電路550輸出接收信號(hào)。
[0190]這樣，在本實(shí)施方式的超聲波測量裝置中，可根據(jù)掃描模式和驅(qū)動(dòng)信道數(shù)、接收信道數(shù)等，將發(fā)送電路和開關(guān)元件的個(gè)數(shù)(以及與其對(duì)應(yīng)的端子的個(gè)數(shù))進(jìn)行各種組合而構(gòu)成。
[0191]而且，本實(shí)施方式也可以省略多路復(fù)用器510而構(gòu)成。這種情況下，當(dāng)進(jìn)行相位掃描時(shí)，收發(fā)控制電路560控制發(fā)送脈沖信號(hào)的延遲，并將具有其相位差的發(fā)送脈沖信號(hào)提供給第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64。接收時(shí)，模擬前端電路550進(jìn)行對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)的相位差的延遲控制。而且，當(dāng)進(jìn)行線性掃描時(shí)，首先在第一發(fā)送期間，第I~第8發(fā)送電路TXl~TX8進(jìn)行發(fā)送，其次在第二發(fā)送期間，第2~第9發(fā)送電路TX2~TX9進(jìn)行發(fā)送，像這樣，依次切換輸出發(fā)送信號(hào)的`發(fā)送電路。而且，在接收時(shí)，首先在第一接收期間，第I~第8開關(guān)元件SWl~SW8導(dǎo)通，其次在第二接收期間，第2~第9開關(guān)元件SW2~SW9導(dǎo)通，像這樣，依次切換導(dǎo)通的開關(guān)元件。
[0192]9.集成電路裝置的第二布局結(jié)構(gòu)
[0193]圖15示出集成電路裝置110的第二布局結(jié)構(gòu)例。該集成電路裝置110包括--第I~第64多路復(fù)用器MUXl~MUX64、第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64、第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64、第I控制電路CTS1、第二控制電路CTS2。
[0194]第I~第64多路復(fù)用器MUXl~MUX64沿集成電路裝置110的第一長邊HLl排列。第一長邊HLl是在安裝時(shí)和元件芯片200的信號(hào)端子XAl~XA64相對(duì)的邊，也是排列有收發(fā)端子TTl~TT64的邊。另外，如圖15所示，第I~第64多路復(fù)用器MUX可以單元(★>)化配置，或者也可以形成為一體式電路塊。當(dāng)形成為一體式電路塊時(shí)，該電路塊的長邊配置為沿著第一長邊HLl。通過這種配置，可使第I~第64多路復(fù)用器MUXl~MUX64對(duì)應(yīng)于收發(fā)端子TTl~TT64而配置在附近位置，因此可實(shí)現(xiàn)有效的布局。
[0195]第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64沿集成電路裝置110的第二長邊HL2排列。第二長邊HL2是排列有接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64的邊。如圖15所示，第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64被單元化配置。通過這種配置，可使第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64而配置在附近位置，因此可實(shí)現(xiàn)有效的布局。[0196]第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64被沿長邊方向配置在第I~第64多路復(fù)用器MUXl~MUX64和第I~第64開關(guān)元件SWl~SW64之間。如圖15所示，第I~第64發(fā)送電路TXl~TX64被單元化配置。
[0197]第一控制電路CTSl配置在集成電路裝置110的第一短邊HSl側(cè)。而且，第二控制電路CTS2配置在集成電路裝置110的第二短邊HS2側(cè)?？刂齐娐稢TSl、CTS2進(jìn)行基于來自收發(fā)控制電路560的控制信號(hào)的收發(fā)控制。而且，控制電路CTS1、CTS2也可以生成公共電壓并提供給超聲波元件陣列100。這樣，通過將控制電路CTS1、CTS2配置在短邊側(cè)，可將控制端子配置在短邊上，并在沿長邊方向保持細(xì)長形狀的同時(shí)有效地利用短邊。
[0198]根據(jù)以上實(shí)施方式，集成電路裝置110中，集成電路裝置110對(duì)應(yīng)于多個(gè)端子(多個(gè)收發(fā)端子TTl~TT64)中的每一個(gè)地具有連接到該端子的收發(fā)切換開關(guān)(開關(guān)元件SWl~SW64)。該多個(gè)收發(fā)切換開關(guān)在將集成電路裝置110安裝在基板60的狀態(tài)下沿第一方向Dl配置。
[0199]以這種方式，通過使集成電路裝置110具有多個(gè)收發(fā)切換開關(guān)(開關(guān)元件SWl~SW64)，可抑制來自發(fā)送電路TXl~TX64的發(fā)送信號(hào)被輸入接收電路，并可保護(hù)接收電路免受電破壞。而且，通過使多個(gè)收發(fā)切換開關(guān)(開關(guān)元件SWl~SW64)沿第一方向Dl排列，可對(duì)細(xì)長的集成電路裝置110進(jìn)行有效的布局配置。
[0200]而且， 本實(shí)施方式中，集成電路裝置110包括多路復(fù)用器MUXl~MUX64 (或510)。多路復(fù)用器MUXl~MUX64配置在沿第一方向Dl配置的多個(gè)端子(TTl~TT64)與沿第一方向Dl配置的多個(gè)發(fā)送電路TXl~TX64之間。
[0201]以這種方式，可形成多個(gè)發(fā)送電路TXl~TX64、多路復(fù)用器MUXl~MUX64、多個(gè)端子(TTl~TT64)的排列順序，并沿信號(hào)的流向配置電路。
[0202]而且，在本實(shí)施方式中，集成電路裝置110具有多個(gè)接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64。多個(gè)接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64的各接收信號(hào)輸出端子連接到多個(gè)收發(fā)切換開關(guān)(開關(guān)元件SWl~SW64)中的一個(gè)。多個(gè)端子(TTl~TT64)沿集成電路裝置110的第一長邊HLl配置，多個(gè)接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64沿著與第一長邊HLl相對(duì)的第二長邊HL2配置。
[0203]通過這種方式，可在將集成電路裝置110安裝在基板60的狀態(tài)下使多個(gè)端子(TTl~TT64)與超聲波元件陣列100相對(duì)配置，并將多個(gè)接收信號(hào)輸出端子TRl~TR64配置在其相反側(cè)。由此，可沿著超聲波收發(fā)時(shí)的信號(hào)的流向配置端子。
[0204]10.探頭單元
[0205]圖16示出搭載有本實(shí)施方式的超聲波測量裝置的探頭單元220的結(jié)構(gòu)例。圖16所示的探頭單元220包括:元件芯片200、連接部210、支撐部件250。另外，本實(shí)施方式的探頭單元220并不僅限于圖16的結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行各種變形，如省略其結(jié)構(gòu)元件的一部分，或替換成其他結(jié)構(gòu)元件，或追加其他結(jié)構(gòu)元件等。
[0206]元件芯片200對(duì)應(yīng)于圖2中說明的超聲波換能器裝置。元件芯片200包括:超聲波元件陣列100、第一芯片端子組XAl~XA64(多個(gè)信號(hào)端子)、第二芯片端子組XBl~XB64(第二多個(gè)信號(hào)端子)、公共端子IkC、XBC0如圖2中說明的，在公共電極線LYl~LY8的一端連接有公共電極線LXC，該公共電極線LXC的兩端與公共端子XAC、XBC連接。而且，元件芯片200可包含公共端子XAC’、XBC’。公共端子XAC’、XBC’與連接在公共電極線LYl~LY8的另一端的未圖示的公共電極線的兩端連接。元件芯片200上倒裝芯片安裝有集成電路裝置110、120。元件芯片200通過連接部210與探測器主體具有的處理裝置(例如圖19的處理裝置330)電連接。
[0207]連接部210是將探測器主體和探頭單元220電連接的部件，具有:具有多個(gè)連接端子的連接器、形成有連接連接器和元件芯片200的配線的柔性基板。具體而言，連接部210具有作為連接器的第一連接器421和第二連接器422，并具有作為柔性基板的第一柔性基板130以及第二柔性基板140。
[0208]在第一柔性基板130上，形成有連接設(shè)置于元件芯片200的第一邊側(cè)的第一芯片端子組XAl~XA64和連接器421的端子組的第一配線組(多條信號(hào)線)。
[0209]在第二柔性基板140上，形成有連接設(shè)置于元件芯片200的第二邊側(cè)的第二芯片端子組XBl~XB64 (第二多個(gè)信號(hào)端子)和連接器422的端子組的第二配線組(第二多條信號(hào)線)。
[0210]連接器421具有通過形成在柔性基板130上的第一配線組輸出來自第一芯片端子組XAl~XA64的接收信號(hào)的多個(gè)連接端子。連接器422具有通過形成在柔性基板140上的第二配線組輸出來自第二芯片端子組XBl~XB64的接收信號(hào)的多個(gè)連接端子。
[0211]另外，連接部210不僅限于圖16所示的結(jié)構(gòu)。連接部210也可以具有輸出來自設(shè)置于元件芯片200的第一邊側(cè)的第一芯片端子組的接收信號(hào)的第一連接端子組、以及輸出來自設(shè)置于元件芯片200的第二邊側(cè)的第二芯片端子組的接收信號(hào)的第二連接端子組。
[0212]通過設(shè)置連接部210，可將探測器主體和探頭單元220電連接，并使探頭單元220相對(duì)于探測器主體可裝卸。
`[0213]支撐部件250是支撐元件芯片200的部件，如后所述，支撐部件250的第一面?zhèn)仍O(shè)有多個(gè)連接端子，由作為支撐部件250的第一面的背面的第二面?zhèn)戎卧酒?00。另外，關(guān)于元件芯片200、連接部210以及支撐部件250的具體結(jié)構(gòu)，在后文進(jìn)行說明。
[0214]圖17 (A)~圖17 (C)示出探頭單元220的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。圖17 (A)示出支撐部件250的第二面SF2側(cè)，圖17 (B)示出支撐部件250的第一面SFl側(cè)，圖17 (C)示出支撐部件250的側(cè)面?zhèn)取Ａ硗?，本?shí)施方式的探頭單元220不僅限于圖17 (A)~圖17 (C)的結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行各種變形，如省略其結(jié)構(gòu)元件的一部分，或替換成其他結(jié)構(gòu)元件，或追加其他結(jié)構(gòu)元件等。
[0215]支撐部件250的第一面SFl側(cè)上設(shè)有連接器421、422(廣義上是指多個(gè)連接端子)。連接器421、422分別與柔性基板130、140的一端連接。連接器421、422相對(duì)于探測器主體側(cè)對(duì)應(yīng)的連接器可裝卸。
[0216]由作為支撐部件250的第一面SFl的背面的第二面SF2側(cè)支撐元件芯片200。元件芯片200的端子與柔性基板130、140的另一端連接。固定用部件260設(shè)置在支撐部件250的各角落部，用于將探頭單元220固定在探測器箱體上。
[0217]在此，支撐部件250的第一面?zhèn)仁侵钢尾考?50的第一面SFl的法線方向側(cè)，支撐部件250的第二面?zhèn)仁侵缸鳛橹尾考?50的第一面SFl的背面的第二面SF2的法線方向側(cè)。
[0218]如圖17 (C)所示，元件芯片200的表面(圖1 (B)中形成有壓電體層30的面)設(shè)置有保護(hù)元件芯片200的保護(hù)部件(保護(hù)膜)270。元件芯片200上安裝有集成電路裝置110、120，該集成電路裝置110、120與元件芯片200的表面共同被保護(hù)部件270覆蓋。
[0219]11.超聲波探測器
[0220]圖18 (A)、圖18 (B)示出應(yīng)用有上述探頭單元的超聲波探測器300的結(jié)構(gòu)例。圖18 (A)示出探測頭310安裝于探測器主體320的情況，圖18 (B)示出探測頭310與探測器主體320分離的情況。
[0221]探測頭310包括:探頭單元220、與被檢體接觸的接觸部件230、以及容納探頭單元220的探測器箱體240。元件芯片200設(shè)置在接觸部件230和支撐部件250之間。
[0222]探測器主體320包括處理裝置330以及探測器主體側(cè)連接器426。處理裝置330包括接收部335 (模擬前端部)及收發(fā)控制部334。接收部335進(jìn)行來自超聲波換能器元件的超聲波回波信號(hào)(接收信號(hào))的接收處理。收發(fā)控制部334進(jìn)行集成電路裝置110、120及接受部335的控制。探測器主體側(cè)連接器426和探頭單元(或探測頭)側(cè)連接器425連接。探測器主體320通過電纜350連接到電子設(shè)備(例如超聲波診斷裝置)主體。
[0223]探頭單元220被容納在探測器箱體240中，但可從探測器箱體240中取出探頭單元220。通過這種方法，可只更換探頭單元220?；蛘?，也可在被容納在探測器箱體240中的狀態(tài)下，即作為探測頭310進(jìn)行更換。
[0224]12.超聲波診斷裝置
[0225]圖19示出超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)例。超聲波診斷裝置包括超聲波探測器300及電子設(shè)備主體400。超聲波探測器300包括超聲波探頭單元220及處理裝置330。電子設(shè)備主體400包括控制部410、處理部420、用戶接口部430和顯示部440。
[0226]處理裝置330包括收發(fā)控制部334和接收部335 (模擬前端部)。超聲波探頭單元220包括元件芯片200 (超聲波換能器裝置)、安裝在元件芯片200上的集成電路裝置500、以及將元件芯片200連接到電路基板(例如剛性基板)的連接部210 (連接器部)。電路基板上安裝有收發(fā)控制部334和接收部335。集成電路裝置500包括發(fā)送部332。
[0227]當(dāng)發(fā)送超聲波時(shí)，收發(fā)控制部334對(duì)發(fā)送部332進(jìn)行發(fā)送指示，發(fā)送部332接受該發(fā)送指示后將驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大成高電壓并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。接收部335具有未圖示的限幅器電路，該限幅器電路切斷驅(qū)動(dòng)電壓。當(dāng)接收超聲波的反射波時(shí)，接收部335接收通過元件芯片200檢測出的反射波的信號(hào)。接收部335根據(jù)來自收發(fā)控制部334的接收指示，處理(例如放大處理及A/D轉(zhuǎn)換處理等)反射波的信號(hào)，并將處理后的信號(hào)發(fā)送至處理部420。處理部420將該信號(hào)視頻化并顯示在顯示部440上。
[0228]另外，本實(shí)施方式的超聲波測量裝置并不僅限于上述醫(yī)療用的超聲波診斷裝置，可應(yīng)用于各種電子設(shè)備。例如，作為應(yīng)用有超聲波換能器裝置的電子設(shè)備，設(shè)想有非破壞檢查建筑物等的內(nèi)部的診斷裝置、以及通過超聲波的反射來檢測用戶手指的動(dòng)作的用戶接口
裝置等。[0229]雖然如上所述對(duì)本實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是可以在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新內(nèi)容和效果的前提下，進(jìn)行多種多樣的變形，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易理解的。因而，這種變形例均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，說明書或者附圖中，至少一次與更加廣義或同義的不同術(shù)語一起被記載的術(shù)語，在說明書或附圖中的任何位置，均能夠替換成該不同術(shù)語。另外，本實(shí)施方式及變形例的所有組合均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且，集成電路裝置、超聲波元件、超聲波換能器裝置、超聲波探頭單元、超聲波探測器、超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作、以及集成電路裝置的安裝方法、以及超聲波束的掃描方法等，也不僅限于本實(shí)施方式中的說明，可以進(jìn)行各種變形。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波測量裝置，其特征在于， 包括: 超聲波換能器裝置，具有:基板、具有配置在所述基板上的多個(gè)超聲波元件的超聲波元件陣列、及形成在所述基板上并和所述超聲波元件陣列電連接的多條信號(hào)電極線；以及集成電路裝置，具有用于對(duì)所述超聲波元件陣列輸出發(fā)送信號(hào)的多個(gè)端子， 所述多條信號(hào)電極線中的各信號(hào)電極線包括電極層，在所述電極層中，所述多個(gè)超聲波兀件中的一部分超聲波兀件的至少一個(gè)信號(hào)電極在所述基板上延伸形成， 所述集成電路裝置被安裝在所述基板上，所述集成電路裝置的所述多個(gè)端子的各端子上連接有所述多條信號(hào)電極線中的一條。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述超聲波元件陣列是矩形， 將所述矩形的長邊方向作為第一方向時(shí)，所述集成電路裝置以所述集成電路裝置的長邊方向沿著所述第一方向的方式被安裝在所述基板上， 所述多條信號(hào)電極線沿著與所述第一方向交叉的第二方向形成在所述基板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述多個(gè)超聲波元件中的各超聲波元件具有第一電極、第二電極、以及設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的換能器部， 所述第一電極或所述第二電極作為所述至少一條信號(hào)電極線在所述基板上延伸形成。`
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述集成電路裝置的所述多個(gè)端子由突起電極構(gòu)成， 所述集成電路裝置被倒裝芯片安裝在所述基板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述集成電路裝置的電路元件在硅基板上形成， 所述超聲波換能器裝置的所述基板由硅構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述超聲波元件陣列的振動(dòng)膜在所述基板上形成，所述至少一個(gè)信號(hào)電極在所述振動(dòng)膜上延伸形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 包括安裝在所述基板上的第二集成電路裝置， 所述超聲波元件陣列是矩形， 所述集成電路裝置被安裝在所述矩形的第一長邊側(cè)，所述第二集成電路裝置被安裝在所述矩形的第二長邊側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述超聲波元件陣列是矩形， 所述集成電路裝置對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)端子中的每一個(gè)地具有用于輸出所述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送電路， 將所述矩形的長邊方向作為第一方向時(shí)，多個(gè)所述發(fā)送電路在將所述集成電路裝置安裝在所述基板上的狀態(tài)下，沿所述第一方向配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波測量裝置，其特征在于，所述集成電路裝置對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)端子中的每一個(gè)地具有與該端子連接的收發(fā)切換開關(guān)， 在將所述集成電路裝置安裝在所述基板上的狀態(tài)下，多個(gè)所述收發(fā)切換開關(guān)沿所述第一方向配置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述集成電路裝置具有多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器配置在沿所述第一方向配置的所述多個(gè)端子與沿所述第一方向配置的所述多個(gè)發(fā)送電路之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 在所述基板以及安裝在所述基板上的所述集成電路裝置上形成有保護(hù)所述超聲波元件陣列的保護(hù)膜層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述保護(hù)膜層兼作聲匹配層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置，其特征在于， 所述基板具有陣列狀配置的多個(gè)開口， 所述多個(gè)超聲波元件中的各超聲波元件具有: 封閉所述多個(gè)開口中的對(duì)應(yīng)的開口的振動(dòng)膜；以及 設(shè)置在所述振動(dòng)膜上的壓電元件部， 所述壓電元件部具有: 設(shè)置在所述振動(dòng)膜上的下部電極； 設(shè)置成覆蓋所述下部電極的至少一部分的壓電體膜；以及 設(shè)置成覆蓋所述壓電體膜的至少一部分的上部電極。
14.一種探頭單元，其特征在于， 所述探頭單元是探測器的探頭單元， 并包括權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置， 所述探頭單元相對(duì)于所述探測器的探測器主體能夠裝卸。
15.一種探測器，其特征在于， 包括: 探測器主體；以及 探頭單元，所述探頭單元具有權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置，并相對(duì)于所述探測器主體能夠裝卸。
16.一種診斷裝置，其特征在于， 包括: 權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的超聲波測量裝置；以及 用于顯示顯示用圖像數(shù)據(jù)的顯示部。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK103767731SQ201310508563
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月25日
【發(fā)明者】遠(yuǎn)藤甲午 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社