专利名称：超声波振子单元、超声波内窥镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有覆盖将超声波元件与信号传输线缆电连接的基板外周的金属屏蔽构件的超声波振子单元、超声波内窥镜。
背景技术：
在能够对作为被检部位的二维可视图像的超声波图像进行观察的超声波内窥镜中，设置在插入部的顶端侧的超声波振子通常具有在单板压电元件等超声波元件的上表面上设有GND电极、并且在底面上设有信号电极的结构。另外，超声波振子具有以下功能:通过从外部对超声波元件的上下表面的电极施加电压，从而伴随着超声波元件的振动对被检部位放射超声波，接收来自被检部位的反射声波并将该反射声波转换为电信号。另外，众所周知有如下结构:在保持超声波振子的振子壳体内，通过将贯穿于超声波内窥镜的插入部内的信号传输线缆与超声波元件的信号电极电连接而经由信号传输线缆进行针对超声波振子的来自外部的至少电力、电信号的收发。另外，信号传输线缆由多个线缆构成，该多个线缆通过使信号线与位于该信号线的外层的GND线设置在同轴上而保持电安全性。在此，在将信号传输线缆电连接于超声波元件时借助基板来进行的结构也是众所周知的，例如公开于日本国特开2006 - 25892号公报中。另外，在日本国特开2006 — 25892号公报中公开了以下结构:由于出于电安全方面的考虑，基板的供信号传输线缆连接的电极和超声波元件的供基板连接的电极等基板、超声波元件上的电极的暴露部位也需要可靠地进行覆盖，因此在保持超声波振子的振子壳体内，使用接地的金属屏蔽构件从外侧密闭并覆盖基板。另外，以下，将在振子壳体内、在基板上电连接有信号传输线缆的状态下在基板的外侧覆盖有金属屏蔽构件的部件称作超声波振子单元。可是，作为将金属屏蔽构件接地的结构，以下结构是众所周知的:通过将一端与设置在金属屏蔽构件内的基板上的GND图案电连接的接地布线的另一端在密闭之前经由金属屏蔽构件的后端的开口从金属屏蔽构件内向金属屏蔽构件外引出，并利用焊锡等连接于金属屏蔽构件的外周面上，从而进行接地。但是，在该结构中，存在有超声波振子单元在径向上增大了同接地布线的另一端与金属屏蔽构件的外周面之间的连接部位相应的量、设有超声波振子单元的插入部的顶端侧也粗径化这样的问题
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而做成的，其目的在于提供能够确保电安全性、并且能够实现细径化的超声波振子单元、超声波内窥镜。本发明的一技术方案的超声波振子单元包括:超声波元件；基板，其一端与上述超声波元件电连接；信号传输线缆，其与上述基板的另一端电连接；筒状的金属屏蔽构件，其具有粗径部、直径比上述粗径部的直径小的细径部以及将上述粗径部与上述细径部连接起来的台阶部，并且该金属屏蔽构件在上述台阶部或上述细径部上形成有开口部，上述粗径部覆盖上述基板的外周；以及接地布线，其将上述基板和上述金属屏蔽构件的同与上述基板相对的内周面相反侧的外周面电连接；上述接地布线经由上述开口部从上述金属屏蔽构件的上述粗径部内向上述金属屏蔽构件外延伸出，与上述细径部的上述外周面电连接，从而将上述基板与上述金属屏蔽构件的上述外周面电连接。另外，本发明的一技术方案中的超声波内窥镜在插入被检体内的插入部的插入方向的顶端具有技术方案I所述的上述超声波振子单元。
图1是表示具有本实施方式的超声波振子单元的超声波内窥镜的插入部的顶端侧的局部剖视图。图2是从图1中的II方向观察图1的插入部的顶端的主视图。图3是放大表示图1的超声波振子单元的局部剖视图。图4是放大表示图1的超声波振子的立体图。图5是沿着图4中的V-V线的超声波振子的剖视图。图6是表示图1的金属屏蔽构件的后端侧的局部放大立体图。图7是放大表示信号传输线缆相对于图1的挠性基板的连接的图。图8是沿着图7中的VII1-VIII线的信号传输线缆的一条同轴线的剖视图。图9是放大表示连接有信号传输线缆的挠性基板相对于图1的基板的连接的图。图10是放大表示挠性基板相对于图9的基板的连接的局部剖视图。图11是沿着图10中的X1-XI线的基板和挠性基板的剖视图。图12是放大表示没有使用金属屏蔽构件的结构的超声波振子单元的局部剖视图。图13是表示将一端与基板的接地布线盘相连接的接地布线的另一端经由金属屏蔽构件的后端的开口从金属屏蔽构件内向金属屏蔽构件外引出并利用焊锡等连接于金属屏蔽构件的外周面上的以往例的局部剖视图。图14是表示通过从图1的超声波振子放射出的超声波的旁瓣在插入部的顶端部的顶端面反射、从而在显示图像中显示顶端面的反射图像的例子的图。图15是表示将图1的金属屏蔽构件形成为比图1薄的例子的超声波振子单元的局部剖视图。图16表不设有图3的超声波振子单兀的超声波内窥镜的外观。
具体实施例方式以下，参照
本发明的实施方式。另外，附图是示意性的图，应注意各个构件的厚度与宽度之间的关系、各个构件的厚度比例等与实际的情况不同，当然在附图彼此之间也包括彼此的尺寸关系、比例不同的部分。
图1是表示具有本实施方式的超声波振子单元的超声波内窥镜的插入部的顶端侧的局部剖视图，图2是从图1中的II方向观察图1的插入部的顶端的主视图，图3是放大表示图1的超声波振子单元的局部剖视图。另外，图4是放大表示图1的超声波振子的立体图，图5是沿着图4中的V-V线的超声波振子的剖视图，图6是表示图1的金属屏蔽构件的后端侧的局部放大立体图，图7是放大表示信号传输线缆相对于图1的挠性基板的连接的图，图8是沿着图7中的VII1-VIII线的、信号传输线缆的一条同轴线的剖视图。而且，图9是放大表示连接有信号传输线缆的挠性基板相对于图1的基板的连接的图，图10是放大表示挠性基板相对于图9的基板的连接的局部剖视图，图11是沿着图10中的X1-XI线的基板和挠性基板的剖视图。另外，图12是放大表示没有使用金属屏蔽构件的结构的超声波振子单元的局部剖视图，图13是表示将一端与基板的接地布线盘相连接的接地布线的另一端经由金属屏蔽构件的后端的开口从金属屏蔽构件内向金属屏蔽构件外引出并利用焊锡等连接于金属屏蔽构件的外周面上的以往例的局部剖视图。而且，图14是表示通过从图1的超声波振子放射出的超声波的旁瓣在插入部的顶端部的顶端面反射、从而在显示图像中显示顶端面的反射图像的例子的图，图15是表示将图1的金属屏蔽构件形成为比图1薄的例子的超声波振子单元的局部剖视图。如图1所示，后述的超声波内窥镜100的插入部110 (均参照图16)中的位于插入方向S的顶端的顶端部111包括在径向R上具有Rl大小的顶端硬质构件40。在顶端硬质构件40内，沿着插入方向S设有超声波振子单元50的插入方向S的顶端侧、处理器具贯穿用通道41的插入方向S的顶端侧。另外，超声波振子单元50的插入方向S的顶端侧在径向R上具有R2直径。另外，如图1所示，超声波振子单元50相对于顶端硬质构件40以插入方向S的顶端向比顶端硬质构件40的顶端面40s向插入方向S的前方突出的方式设置。具体地说，至少构成超声波振子I的压电元件等超声波元件6设置为比顶端硬质构件40的顶端面40s向插入方向S的前方突出。另外，在顶端硬质构件40内，除了设有摄像单元、照明单元(均未图示)以外，沿着插入方向S还设有未图不的送气送液管路、前方送液管路44 (参照图2)等的插入方向S的顶端侧。另外，如图2所示，在顶端面40s上设有构成摄像单元的对物光学系统42、构成照明单元的照明光学系统43，并且处理器具贯穿用通道41、前方送液管路44的插入方向S的顶端开口，而且，设有固定在向对物光学系统42供给流体的送气送液管路的顶端的送气送液喷嘴48等。另外，优选的是，顶端面40s由声阻抗与水的声阻抗大致相等的材料、例如硅橡胶构成。在此，如图1所示，从超声波元件6经由后述的声阻匹配层11、12、透镜2 (参照图5)向被检部位放射的超声波除了向主瓣方向a放射以外也向旁瓣方向b放射，因此有时也放射到顶端面40s。
由此，若构成顶端面40s的材料的声阻抗的值与水、即作为被检部位的活体的声阻抗的值相差较大，则向旁瓣方向b放射的超声波容易在顶端面40s反射，向各个超声波元件6输入了不需要的扫描信号，结果，如图14所示，在显示装置中，通常因显示于非显示区域82而成为非显示的反射图像83在图像处理之后有可能因已知的栅瓣而作为虚像显示于显示区域81。据此，只要利用与水、即活体大致相等的材料构成顶端面40s，则能够抑制反射图像83如图14所示那样作为虚像显示于显示区域81。另外，以上情况并不限定于顶端面40s，优选的是，在顶端硬质构件40中，对超声波的旁瓣方向b的放射进行反射的部位由声阻抗与水的声阻抗大致相等的材料构成。另外，当在顶端硬质构件40的外表面上覆盖有罩时，优选的是，罩自身由声阻抗与水的声阻抗大致相等的材料构成。如图1所示，超声波振子单元50具有超声波振子1。如图4、图5所示，超声波振子I由透镜2、支承材料框架10、基板5、多个超声波元件6、GND电极15、信号电极16以及声阻匹配层11、12构成了主要部分。具体地说，超声波振子I在透镜2的内侧设有支承材料框架10。另外，支承材料框架10例如由玻璃环氧树脂形成。支承材料框架10利用相对的两个端板3和相对的两个侧板4以俯视形状成为矩形的方式形成为框状，支承材料框架10的超声波放射方向P的后端侧位于自透镜2内突出的位置。另外，如图3所示，优选的是，各个端板3以超声波放射方向P的后端侧相对于超声波元件6的排列方向中心轴线d向内侧倾斜的方式倾倒设置。这是因为，在各个端板3如图4、图5所示那样相对于排列方向中心轴线d平行设置的情况下，随着排列方向中心轴线d以相对于插入方向S平行的方式倾斜，超声波振子I在径向R上直径增大，此外，与各个端板3相对于排列方向中心轴线d平行设置的情况相t匕，在如图3所示那样倾倒设置的情况下，支承材料框架10的外径随着朝向超声波放射方向P的后方而变小，因此，结果是能够缩小超声波振子单元50的插入方向S的顶端侧的径向R上的直径。因此，与端板3相匹配地，透镜2的两端面2v也形成为以与端板3平行的方式倾斜的形状，基于与支承材料框架10相同的理由，能够与端板3的倾斜相对应地减小超声波振子单元50的插入方向S的顶端侧的径向R上的直径。在支承材料框架10内贯穿有基板5的超声波放射方向P的顶端侧，在支承材料框架10内，以覆盖基板5的超声波放射方向P的顶端侧的外周的方式填充有支承材料9。在基板5的与侧板4相对的两个面上形成有多个信号布线盘5s，并且形成有GND布线盘5g。具体地说，如图11所示，基板5由第I树脂层5j、形成于第1树脂层5j的两个面上并构成GND布线盘的GND线层5g、形成于各个GND线层5g的与第1树脂层5j相反侧的面上的第2树脂层5q以及形成于各个第2树脂层5q的与各个GND线层5g相反侧的面上并构成信号布线盘的信号线层5s这7层形成。另外，信号线层5s在与各层的层叠方向正交的方向上具有规定的间隔地设有多个。另外，GND布线盘在GND线层5g上形成于自第2树脂层5q暴露出的部位。
基板5的各个信号布线盘5s在支承材料9内借助信号分布线7分别与设置在多个超声波兀件6中靠基板5侧的面上的各个信号电极16电连接。另外，各个信号布线盘5s与信号分布线7之间的连接部和信号电极16与信号分布线7之间的连接部被为了确保电安全而接地的未图示的金属框覆盖。超声波元件6通过烧结压电材料、例如陶瓷而形成，例如呈凸面形状排列。超声波元件6经由声阻匹配层11、12、透镜2向被检部位放射超声波，并且接收从被检部位反射的声波。另外，在透镜2内，在各个超声波元件6的超声波放射方向P的前方侧的面上分别设有被实施了极化处理的GND电极15。GND电极15与信号电极16是通过对超声波兀件6施加从未图不的控制器经由后述的信号传输线缆20 (参照图1)发送来的脉冲电压而使超声波元件6振动的电极。另外，GND电极15构成了超声波元件6的声辐射面。即，超声波元件6设置为GND电极15与被检部位相对的朝向。另外，在透镜2内，在比GND电极15靠近超声波放射方向P的前方设有声阻匹配层11，并且在比声阻匹配层11靠近超声波放射方向P的前方设有声阻匹配层12。在此,对于基板5,由于在利用信号分布线7电连接超声波兀件6与信号布线盘5s时、进行透镜2的形成时等，基板5的保持性越高越易于进行各种操作，因此在基板5较大的状态下进行各种操作，之后，将基板5紧凑地收纳于后述的振子壳体70 (参照图3)内，因此该基板5通过切断成一定的大小而形成。在进行该切断时，欲尽可能小地形成基板5，如图3所示，若以使基板5的位于供后述的挠性基板21的顶端连接的部位附近的下端部位5u在径向R上比透镜2在图3中的下侧的端面2v高、即位于径向R的内侧的方式进行切断，则切断基板5的装置的刀具与透镜2相抵接，可能会损坏透镜2。因此，期望有一种不会对透镜2带来损坏、并能够尽可能小地形成基板5的结构。因此，在本实施方式中，使形成基板5的下端部位5u的切断线e相对于插入方向S倾斜了预定的角度。具体地说，以切断线e的朝向插入方向S的前方的延长线位于比透镜2的下侧的端面2v的延长线2t低的位置、切断线e的朝向插入方向S的后方的延长线位于比透镜2的下侧的端面2v的延长线2t高的位置的方式使切断线e倾斜了预定的角度。即，采用了通过沿着倾斜了预定的角度的切断线e切断基板5来形成基板5的下端部位5u的结构。其结果，切断装置的刀具不会与透镜2接触，而且，能够使切断后的下端部位5u尽可能地位于比透镜2的下侧的端面2v高的位置、即径向R的内侧，因此能够尽可能小地形成基板5，因此实现了超声波振子I的小型化。另外，如图4、图5所示，在基板5的自支承材料框架10向超声波放射方向P的后方突出的部位，在与各个侧板4相对的形成有信号布线盘5s的两个面上形成有GND布线盘5g。在基板5的GND布线盘5g上，利用焊锡等电连接有多个连接线8的一端。另外，多个连接线8的另一端利用焊锡等与导体膜91电连接，该导体膜91通过在各个端板3的自透镜2突出的部位的表面上粘贴铜箔等而形成。即，基板5的GND布线盘5g经由连接线8而与导体膜91电连接。由此，端板3成为接地的结构。另外，虽未图示，但是导体膜91也形成在侧板4上，侧板4也接地。另外，以往，连接线8的另一端向各个端板3的导体膜91的电连接使用了在端板3上设置通孔、在通孔内利用焊锡等将连接线8的另一端电连接于导体膜91上的结构，在该结构中，由于是在通孔内的连接操作，因此存在有除了难以进行连接操作之外、连接强度也较弱这样的缺点。因此，在本实施方式中，如图4、图5所示，使用了以下结构:在各个端板3的自透镜2突出的部位，在超声波放射方向P的后端面上设置沿着图4所示的GND布线盘5g的延伸方向贯穿端板3的多个凹部3h，在各个凹部3h的底面3ht上，利用焊锡等将连接线8的另一端电连接在形成于底面3ht的导体膜91上。由此，使用了能够将连接线8的另一端从超声波放射方向P的后方容易且可靠地电连接于导体膜91的结构。另外，如图3所示，在基板5的自支承材料框架10向超声波放射方向P的后方突出的部位，在基板5的各个信号布线盘5s、GND布线盘5g上电连接有挠性基板21、22的顶端，在各个挠性基板21、22的基端侧至少电连接有对超声波元件6进行电力、电信号的收发的信号传输线缆20的顶端。另外，以下，将在超声波振子I上连接有挠性基板21、21、在挠性基板21、22上连接有信号传输线缆20的部件称作超声波振子模块60。具体地说，如图9所示，相对于基板5的自支承材料框架10突出的部位处的与侧板4相对的两个面的信号布线盘5s，两张挠性基板21的顶端在比两张挠性基板22的顶端靠近插入方向S的前方的位置电连接于上述基板5的下端部位5u附近。这是因为，与将挠性基板21、22的各个顶端仅电连接于基板5的单面上的结构相t匕，将挠性基板21、22的各个顶端连接于两个面上的结构即使增加了挠性基板21、22的后述的信号线21b、22b (参照图10)的条数，也能够实现超声波振子模块60的小型化。另外，如图9所示，以使挠性基板21的后端与挠性基板22的顶端在插入方向S上重叠范围M的方式将挠性基板22的顶端与基板5的信号布线盘5s电连接。这是因为，设置重叠范围M能够在插入方向S上缩短超声波振子模块60。即，是为了能够实现超声波振子模块60的小型化。换言之，这是因为，若使用不设置重叠范围M而是将挠性基板21的顶端在比挠性基板22的顶端靠近插入方向S的前方的位置电连接于基板5的信号布线盘5s上的结构，则超声波振子模块60在插入方向S上变长。因此，能够尽可能地确保重叠范围M在插入方向S上较长在实现超声波振子模块60的小型化这方面是优选的。另外，接着，使用图10、图11说明接性基板21、22的顶端相对于基板5的两个面的信号布线盘5s、GND布线盘5g的具体连接结构。另外，图10、图11为了简化附图而示出了在基板5的单面上连接挠性基板21、21的顶端的结构。
如图10、图11所示，挠性基板21、22由树脂层21a、22a、形成在树脂层21a的单面上的形成有信号线21b、22b的层、形成在信号线21b、22b的与树脂层21a、22a相反侧的面上的树脂层21c、22c、形成在树脂层21c、22c的与信号线21b、22b相反侧的面上的形成有GND线21d、22d的层以及形成在GND线21d、22d的与树脂层21c、22c相反侧的面上的树脂层21e、22e这四层形成。另外，树脂层21a、22a、21e、22e构成了各个挠性基板21、22的外壳。另外，在各个挠性基板21、22上设置GND线21d、22d的层是为了在信号线21b、22b接近基板5的信号线层5s的情况下、使用GND线21d、22d防止信号线21b、22b与信号线层5s之间的不希望的信号的收发、即所谓的串扰发生。具体地说，通过设有GND线21d、22d，从而如图10所示，不仅能够使信号线21b、22b自信号线层5s充分地离开距离H，而且由于GND线21d、22d接地，因此在信号线21b、22b与信号线层5s之间难以产生串扰。即，GND线21d、22d作为屏蔽层发挥作用。由此，能够减少由串扰引起的在超声波图像的显示中产生的噪声。信号线21b、22b自各个挠性基板21、22的顶端作为悬空引线(flying lead)21bf、22bf向前方突出有多个，各个悬空引线21bf、22bf如图9、图10所示那样利用焊锡99电连接于成为基板5的各个信号布线盘5s的信号线层5s。另外，如图11所示，GND线21d、22d也自各个挠性基板21、22的顶端作为悬空引线21df、22df向前方突出，各个悬空引线21df、22df利用未图示的焊锡等电连接于成为基板5的GND布线盘的GND线层5g。根据这种结构，挠性基板21、22的顶端与基板5的两个面的信号布线盘5s、GND布线盘5g相连接。另外，如图9所示，信号传输线缆20的顶端利用焊锡23、24分别电连接于挠性基板21、22的后端。具体地说，信号传输线缆20由多条构成，如图8所示，各条线缆由在信号线20a的外周覆盖有树脂夹套20b、在树脂夹套20b的外周覆盖有GND线20c、在GND线20c的外周覆盖有树脂夹套20d的同轴线构成。如图7所示，信号传输线缆20的各个同轴线具有如下结构:在信号传输线缆20的插入方向S的顶端，GND线20c比树脂夹套20d的插入方向S的顶端向插入方向S的前方突出，树脂夹套20b的插入方向S的顶端比GND线20c的插入方向S的顶端向插入方向S的前方突出，信号线20a的插入方向S的顶端比树脂夹套20b的插入方向S的顶端向插入方向S的前方突出。另外，突出的各条信号线20a利用焊锡23、24等电连接于挠性基板21、22的信号线2Ib、22b的图案，突出的各条GND线20c利用未图示的焊锡等电连接于挠性基板21、22的GND线21d、22d的图案。由此，信号传输线缆20的顶端分别电连接于挠性基板21、22的后端。因此，信号传输线缆20具有经由挠性基板21、22的信号线21b、22b、基板5的信号布线盘5s、信号分布线7、信号电极16而对超声波兀件6收发各种电信号、电力的功能。另外，信号传输线缆20经由GND线20c、GND线21d、22d、GND布线盘5g以及连接线8而与支承材料框架10的导体膜91 一起接地。另外，如图1、图3所示，具有上述结构的超声波振子模块60在顶端硬质构件40内被振子壳体70保持。另外，振子壳体70例如由树脂构成。另外，在振子壳体70内，以覆盖基板5的外周的方式设有金属屏蔽构件30，金属屏蔽构件30的插入方向S的顶端侧利用例如由绝缘性树脂等构成的粘接剂55固定在振子壳体70和透镜2上。
另外，金属屏蔽构件30利用填充于金属屏蔽构件30的后述的粗径部30a内的、例如由绝缘性树脂等构成的粘接剂65固定于基板5。另外，在本实施方式中，将在超声波振子模块60上设有金属屏蔽构件30、振子壳体70而成的构件作为超声波振子单元50。金属屏蔽构件30由筒状构件形成，如图3、图6所示，金属屏蔽构件30的主要部分包括粗径部30a、细径部30b以及台阶部30c，该粗径部30a具有RlO直径，该细径部30b在连接超声波元件6与信号传输线缆20的方向、即插入方向S上位于比粗径部30a靠近后方的位置并具有比粗径部小径的Rll直径(Rll < R10),该台阶部30c在插入方向S上连结粗径部30a与细径部30b。另外，金属屏蔽构件30的粗径部30a覆盖基板5的外周，细径部30b覆盖信号传输线缆20的插入方向S的顶端侧的外周。另外，作为设置金属屏蔽构件30、振子壳体70的工序，使用了如下工序:首先，以粗径部30a覆盖超声波振子模块60的基板5的外周的方式配置金属屏蔽构件30，之后，从金属屏蔽构件30的插入方向S的前方侧注入粘接剂65来将基板5固定于粗径部30a，之后，在金属屏蔽构件30的外周覆盖振子壳体70，并利用粘接剂55将振子壳体70固定于金属屏蔽构件30。但是，由于在信号传输线缆20的各条同轴线之间存在有隙间，因此若从前方向金属屏蔽构件30内填充粘接剂65，则粘接剂65从信号传输线缆20的同轴线之间漏出，有可能在粗径部30a内产生空洞。由此，在本实施方式中，使用了如下工序:如图3所示，在将金属屏蔽构件30覆盖于超声波振子模块60的外周时，预先使用速干性粘接剂或高粘性的粘接剂等预固定用的粘接剂53预固定金属屏蔽构件30与信号传输线缆20的插入金属屏蔽构件30内的部位的外周，之后，从前方向金属屏蔽构件30内填充粘接剂65。即，超声波振子单元50具有金属屏蔽构件30与信号传输线缆20的插入金属屏蔽构件30内的部位的外周利用粘接剂53粘接固定了的结构。另外，作为预固定用的粘接剂53，也可以含有非导电性的金属填料(Si02、A1203、CaCO3)等。根据这种结构，由于金属屏蔽构件30与信号传输线缆20之间的间隙消失，因此即使在之后的工序中向金属屏蔽构件30内填充了粘接剂65，粘接剂65也不会自信号传输线缆20的同轴线之间漏出，因此粘接剂65成为一边可靠地确保基板5的绝缘一边固定金属屏蔽构件30的结构。另外，如图1所示，金属屏蔽构件30的粗径部30a在插入方向S的顶端侧具有最大径部30am。另外，由于基板5的超声波兀件6侧的部位因超声波兀件6的排列方向中心轴线d倾斜而变得较大，因此为了覆盖该基板5的较大的部位在粗径部30a上形成最大径部30am。在该情况下，存在如下问题:若最大径部30am的中心轴线与信号传输线缆20、粗径部30a的其他部位的中心轴线20i —致，则超声波振子单元50在径向R上增大与最大径部30am相应的量，此外，在顶端硬质构件40内，在超声波振子单元50与其他构件之间产生死角区，顶端硬质构件40的直径变大。由此，在本实施方式中，最大径部30am以在径向R上中心轴线30i位于比信号传输线缆20、粗径部30a的其他部位的中心轴线20i偏向图1中下侧的方式设置在振子壳体70内。由此，在顶端硬质构件40内，由于在超声波振子单元50与其他构件之间产生的死角区变小，因此即使在粗径部30a上设有最大径部30am，也能够以不会改变超声波振子单元50的插入方向S的顶端侧的直径R2为前提将顶端硬质构件40的直径Rl形成为较小。返回图3、图6，在金属屏蔽构件30的粗径部30a的台阶部30c上形成有开口部33。另外，开口部33也可以仅形成在细径部30b上。在粗径部30a的内部，在基板5的GND布线盘5g上利用焊锡等电连接有接地布线35的一端35s。接地布线35的另一端35k经由开口部33延伸到粗径部30a外、即金属屏蔽构件30外，并利用焊锡32等电连接于细径部30b中的与内周面30η相反侧的外周面30g。其结果，金属屏蔽构件30接地。另外，由于金属屏蔽构件30可靠地接地，因此即使粘接剂55相对于透镜2的端面2v的粘接剥离，含有杂质的水等具有导电性的液体从体内进入振子壳体70内，具有导电性的液体也由于在与基板5和挠性基板21、22之间的连接部等超声波振子单元50内的导通部相接触之前易于与接地的金属屏蔽构件30相接触而确保了电安全性。另外，鉴于这种情况，并不限于金属屏蔽构件30，期望上述支承材料框架10也接地。这是因为，从透镜2的端面2v附近进入的液体一定会与支承材料框架10相接触。据此，在本实施方式中，如上所述，在支承材料框架10上形成有导体膜91，导体膜91由于经由连接线8而与基板5的GND布线盘5g电连接，因此具有支承材料框架10接地的结构。另外，以往，作为金属屏蔽构件30的接地构造，使用了如下结构:如图13所示，将筒状的金属屏蔽构件30覆盖至基板5的插入方向S的基端,将一端35s电连接于基板5的GND布线盘5g上的接地布线35的另一端35k从金属屏蔽构件30的插入方向S的基端的开口引绕至金属屏蔽构件30的外周面30g并利用焊锡32等电连接于外周面30g。因此，在该图13所示的结构中，由于必须在振子壳体70内确保同接地布线35的另一端35k与金属屏蔽构件30的外周面30g之间的连接部位相应的量，因此存在有振子壳体70的内周面的径向R上的直径R9增大与连接部位相应的量、即超声波振子单元50在径向R上增大这样的问题。但是，在图3所示的结构中，由于具有将接地布线35的另一端35k从粗径部30a内经由开口部33向金属屏蔽构件30外引出、将另一端35k电连接于比粗径部30a小径的细径部30b上的结构，因此能够将振子壳体70的内周面的径向R上的直径R3形成得比图13所示的振子壳体70的内周面的径向R上的直径R9小(R3 < R9)。即，能够将超声波振子单元50的直径形成得比图13所示的直径小。金属屏蔽构件30是通过与绝缘性的粘接剂65 —起覆盖各个挠性基板21、22的顶端相对于基板5的上述连接部位、信号传输线缆20的顶端相对于各个挠性基板21、22的上述连接部位的外周来确保各种连接部位的电绝缘性的构件。另外，如图12所不,在超声波振子单元50’的振子壳体70内，只要将振子壳体70的壁厚R16形成得比图3所示的振子壳体70的壁厚R15大(R15 < R16)，则即使不利用金属屏蔽构件30覆盖基板5的外周也能够确保电绝缘性，能够提高耐电压性能。
但是，在这种图12所示的结构中，超声波振子单元50’的外径R4在径向R上比图
3所示的使用了金属屏蔽构件30的情况下的超声波振子单元50的外径R2大(R2 < R4)，并不优选。即 ，在本实施方式中的使用图3所示的金属屏蔽构件30确保相对于基板5、挠性基板21、22的各种连接部位的电绝缘性的结构中，由于超声波振子I没有未被接地的构件覆盖的部分，因此在用电安全方面上所需的耐电压降低，因此能够将振子壳体70的壁厚R15在径向R上形成得比图12的振子壳体70的壁厚R16薄(R15 < R16)，能够将超声波振子单元50的外径R2在径向R上形成得比图12的超声波振子单元50’的外径R4小(R2 < R4)。另外，在未使用金属屏蔽构件30的结构中，作为不使振子壳体70的壁厚变厚地确保电安全性的结构，通过涂装、镀层等在振子壳体70的内周面上涂敷金属的结构是众所周知的。根据该结构，不用将振子壳体70的壁厚形成得较厚，而且也可以不使用金属屏蔽构件30，因此能够将超声波振子单元50的外径形成得更小。但是在该结构中，在涂装、镀层时，振子壳体70的内周面除了受到热量损伤以外，有时还因使用了药品的处理而受到化学损伤，并不优选。由此，在本实施方式中，采用了使用金属屏蔽构件30的结构，但是为了防止超声波振子单元50的外径因金属屏蔽构件30而增大，需要将金属屏蔽构件30形成得尽可能薄。鉴于这种情况，如果使用N1、Cu、Au等并通过已知的电铸造形成金属屏蔽构件30,则如图15所示，能够将金属屏蔽构件30的壁厚R6形成得比图3的金属屏蔽构件30的壁厚R5薄(R6 < R5)，形成为均匀的膜厚，因此能够将超声波振子单元50的外径R7形成得比图3的超声波振子单元的外径R2小(R7 < R2)。另外，由于不必在振子壳体70的内周面上进行镀层等，因此不会对振子壳体70带来损伤。另外，只要通过电铸造形成金属屏蔽构件30，就能够将金属屏蔽构件30形成为小型，并且能够以较小的尺寸结构精密地形成金属屏蔽构件30。这样，在本实施方式中，在超声波振子单元50中，示出了在振子壳体70内由粗径部30a、细径部30b以及台阶部30c构成覆盖基板5的外周的金属屏蔽构件30。另外，示出了具有如下结构:经由形成于台阶部30c或细径部30b的开口部33，将一端35s电连接于基板5的GND布线盘5g上的接地布线35的另一端35k从粗径部30a内向金属屏蔽构件30外引出，并电连接于比粗径部30a小径的细径部30b的外周面30g，从而将金属屏蔽构件30接地。据此，通过将另一端35k电连接于细径部30b的外周面30g上，从而不会出现伴随着另一端35k相对于金属屏蔽构件30的连接、另一端35k的连接部位在金属屏蔽构件30内向比最粗径的粗径部30a向径向R的外侧突出的情况。由此，如图3所示，能够将振子壳体70的内周面的径向R上的直径R3形成得比以往所使用的图13所示的振子壳体70的内周面的径向R上的直径R9小(R3 < R9)。即，能够将超声波振子单元50的外径形成得比以往的图13所示的超声波振子单元的外径小。而且，由于金属屏蔽构件30在振子壳体70内与绝缘性的粘接剂65—起可靠地覆盖挠性基板21、22相对于基板5的连接部位、信号传输线缆20相对于挠性基板21、22的连接部位，因此能够确保各种连接部位的电绝缘性。另外，如上所述的超声波振子单元50例如设置于超声波内窥镜100。以下，使用图16说明设有超声波振子单元50的超声波内窥镜的结构。图16是表示设有图3的超声波振子单元的超声波内窥镜的外观的图。超声波内窥镜100由插入被检体内的细长的插入部110、设置于该插入部110的插入方向S的基端的操作部103、自操作部103延伸出的具有挠性的通用线缆104以及设置于该通用线缆104的延出端的连接器105构成了主要部分。在连接器105上设有光源连接器105a、电连接器105b、超声波连接器105c、抽吸管头105d以及送气送液管头105e。供给照明光的光源装置相对于光源连接器105a自由装卸，并且经由信号线缆进行各种信号处理等的视频处理器相对于电连接器105b自由装卸。另外，超声波观测装置借助于与超声波观测装置相连接的超声波线缆106而相对于超声波连接器105c自由装卸，并且抽吸泵借助于抽吸管而相对于抽吸管头105d自由装卸，而且送液箱借助于送气、送液管而相对于送气送液管头105e自由装卸。插入部110从插入方向S的顶端侧起依次连接设有顶端部111、例如以在上下方向和左右方向上自由弯曲的方式构成的弯曲部112以及长条并具有挠性的挠性管部113而构成。在顶端部111中，自超声波振子1的挠性基板21、22延伸出的信号传输线缆20贯穿至插入部110、操作部103、通用线缆104、连接器105的超声波连接器105c，并利用超声波连接器105c与超声波线缆106电连接。另外，以上，图16所示的超声波内窥镜100的结构终归是一个例子，并不限定于该结构。根据以上，能够提供能够确保电安全性、并且能够实现细径化的超声波振子单元50、超声波内窥镜100。另外，在上述实施方式中，举例示出了将信号传输线缆20经由挠性基板21、22电连接于基板5的情况，但是也可以是不使用挠性基板21、22而将信号传输线缆20直接电连接于基板5的结构。另外，在上述实施方式中，举例示出了使用超声波元件6作为用于超声波振子的超声波元件的情况，但是也可以取代超声波元件6而使用由隔着空隙相对的一对电极构成的静电容量型超声波振子(C — MUT)的兀件。本申请是以2011年5月13日在日本国提出申请的特愿2011 — 108510号作为要求优先权的基础而提出申请的，上述内容引用于本申请的说明书、权利要求书、附图中。
权利要求
1.一种超声波振子单元，其特征在于，该超声波振子单元包括: 超声波元件； 基板，其一端与上述超声波元件电连接； 信号传输线缆，其与上述基板的另一端电连接； 筒状的金属屏蔽构件，其具有粗径部、直径比上述粗径部的直径小的细径部以及将上述粗径部与上述细径部连接起来的台阶部，并且该金属屏蔽构件在上述台阶部或上述细径部上形成有开口部，上述粗径部覆盖上述基板的外周；以及 接地布线，其将上述基板和上述金属屏蔽构件的同与上述基板相对的内周面相反侧的外周面电连接； 上述接地布线经由上述开口部从上述金属屏蔽构件的上述粗径部内向上述金属屏蔽构件外延伸出，与上述细径部的上述外周面电连接，从而将上述基板与上述金属屏蔽构件的上述外周面电连接。
2.根据权利要求1所述的超声波振子单元，其特征在于， 上述粗径部在利用上述基板连接上述超声波元件与上述信号传输线缆的方向上位于比上述细径部靠近上述超声波元件侧的位置。
3.—种超声波内窥镜,其中， 该超声波内窥镜在插入被检体内的插入部的插入方向的顶端具有权利要求1所述的上述超声波振子单元。`
全文摘要
一种超声波振子单元，包括超声波元件(6)；基板(5)；信号传输线缆(20)；筒状的金属屏蔽构件(30)，其具有粗径部(30a)、细径部(30b)以及台阶部(30c)，粗径部(30a)覆盖基板(5)的外周；接地布线(35)，其电连接基板(5)与金属屏蔽构件(30)的外周面(30g)；以及开口部(33)，其形成于台阶部(30c)或细径部(30b)；接地布线(35)经由开口部(33)从粗径部(30a)内向金属屏蔽构件(30)外延伸出，与细径部(30b)的外周面(30g)电连接，从而电连接基板(5)与金属屏蔽构件(30)的外周面(30g)。
文档编号A61B8/12GK103108594SQ201280002882
公开日2013年5月15日 申请日期2012年4月3日 优先权日2011年5月13日
发明者平冈仁 申请人:奥林巴斯医疗株式会社