超聲波裝置、探測器、電子設(shè)備以及超聲波圖像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供超聲波裝置、探測器、電子設(shè)備以及超聲波圖像裝置。一種超聲波裝置，其特征在于，具備：基體，其具有被陣列狀地配置的多個開口；多個超聲波換能器元件，其分別對應(yīng)每個所述開口而配置，且分別具有振動膜；以及增強體，從所述基體的厚度方向俯視觀察，在相鄰的所述振動膜之間的區(qū)域中被固定于所述基體，具有比所述基體大的楊氏模量。
【專利說明】超聲波裝置、探測器、電子設(shè)備以及超聲波圖像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波裝置以及利用了超聲波裝置的探測器、電子設(shè)備及超聲波圖像
目.-rf* ο

【背景技術(shù)】
[0002]超聲波裝置普遍為眾所知。例如，在專利文獻(xiàn)I所記載的超聲波裝置中，基體具有多個開口。開口被配置為陣列狀。分別對應(yīng)每個開口而配置多個超聲波換能器元件。各個超聲波換能器元件具有振動膜。在振動膜上形成壓電體以及電極。根據(jù)振動膜的超聲波振動發(fā)送超聲波。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I日本專利特開2005-51688號公報
[0006]專利文獻(xiàn)2日本專利特開2007-235795號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]振動膜的超聲波振動時，引起超聲波的串音。振動膜的超聲波振動沿著基體傳播到鄰接的振動膜。在防止這樣的串音時，在例如專利文獻(xiàn)2中壓電體被分?jǐn)?。然而，在專利文獻(xiàn)I所述的超聲波裝置中，如果振動膜相互之間被分?jǐn)啵瑒t振動膜的支撐強度就會顯著地變?nèi)?。如果想要確保支撐強度，則超聲波換能器元件的高密度化就難。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的至少一種方式，能夠提供一種超聲波裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波換能器元件的高密度化，并且使基體的強度變大，從而能夠良好地防止串音。
[0009](I)本發(fā)明的一個方式涉及超聲波裝置，其具備:基體，其具有被陣列狀地配置的多個開口 ；多個超聲波換能器元件，其以所述開口為單位被配置，分別具有振動膜；以及增強體，從所述基體的厚度方向俯視觀察，在相鄰的所述振動膜之間的區(qū)域中被固定于所述基體，具有比所述基體大的楊氏模量。
[0010]在超聲波的發(fā)送中，超聲波換能器元件的振動膜進(jìn)行超聲波振動。根據(jù)超聲波振動，超聲波信號被發(fā)送。此時，基體對應(yīng)每個開口形成包圍開口的框體。在框體重疊增強體并形成復(fù)合體。復(fù)合體的彎曲剛性超過框體單體的彎曲剛性?？蝮w的剛性被提高。能夠抑制在振動膜的超聲波振動時框體搖晃。這樣，防止在一個振動膜的超聲波振動時超聲波串音。其結(jié)果，超聲波換能器元件能夠高密度地被配置。另外一方面，如果框體的剛性低，則在振動膜的超聲波振動時框體就會歪曲，就會引起超聲波從一個振動膜向鄰接的振動模的中甲曰。
[0011](2)所述增強體與所述基體協(xié)作并能夠形成具有比所述基體單體的截面二次力矩大的截面二次力矩的復(fù)合體。彎曲剛性由楊氏模量與截面二次力矩之積確定。如果復(fù)合體的截面二次力矩比基體單體的截面二次力矩大，則彎曲剛性就會被提高。增強體能夠有效地增強彎曲剛性。
[0012](3)所述增強體能夠具有沿著在所述俯視觀察中相互地交叉的第一方向以及第二方向的交叉部。通過使增強體彼此交叉，增強體的剛性被提高?；w的彎曲剛性被進(jìn)一步提聞。
[0013](4)所述第一方向與所述第二方向的交叉角能夠為90度?；w的彎曲剛性被確實地提聞。
[0014](5)所述增強體能夠具有在所述俯視觀察中沿所述第一方向橫穿所述超聲波換能器元件的陣列區(qū)域的形狀的第一直線部。這樣，在整個陣列區(qū)域基體的剛性被提高。
[0015](6)對應(yīng)每個被共同地連接于一條信號線的所述超聲波換能器元件群，所述增強體能夠具有在所述第二方向上被分離且配置的多個所述交叉部。屬于被共同地連接于一條信號線的超聲波換能器元件群的振動膜根據(jù)驅(qū)動信號的供給同時振動。同時振動的超聲波換能器元件群形成一個片段。增強體以片段為單位被中斷，因此能夠防止超聲波振動沿著增強體在片段相互之間傳遞。能夠減少超聲波的串音。
[0016](7)超聲波裝置能夠具備增強體，該增強體具有:所述第一直線部，其在所述俯視觀察中位于所述多個所述交叉部之間的區(qū)域；以及輔助增強體部，其沿所述第二方向延伸設(shè)置。即使增強體被分?jǐn)?，被分?jǐn)嗟膮^(qū)域也由輔助增強體部增強。不管增強體的分?jǐn)嗯c否，通過輔助增強體的作用，剛性也被確保。
[0017](8)所述增強體能夠具有在所述俯視觀察中沿所述第二方向橫穿所述超聲波換能器元件的陣列區(qū)域的形狀的第二直線部。這樣，在整個陣列區(qū)域上基體的剛性被提高。
[0018](9)對應(yīng)每個被共同地連接于一條信號線的所述超聲波換能器元件群，所述增強體能夠具有在所述第一方向上被分離且配置的多個所述交叉部。屬于被共同地連接于一條信號線的超聲波換能器元件群的振動膜根據(jù)驅(qū)動信號的供給同時振動。同時振動的超聲波換能器元件群形成一個片段。增強體以片段為單位被中斷，因此能夠防止超聲波振動沿著增強體在片段相互之間傳遞。能夠減少超聲波的串音。片段被陣列狀地配置。
[0019](10)所述增強體由絕緣材料形成，所述超聲波裝置能夠具備:第一導(dǎo)電膜，與多個所述超聲波換能器元件共同地沿第一方向延伸；壓電體膜，對應(yīng)每個所述超聲波換能器元件被形成在所述第一導(dǎo)電膜上；第二導(dǎo)電膜，與多個所述超聲波換能器元件共同地沿第二方向延伸；以及絕緣膜，從所述增強體連續(xù)，同時在所述壓電體膜上從所述第二導(dǎo)電膜隔開所述第一導(dǎo)電膜。第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜在壓電體膜上被相互隔離。在壓電體膜的表面，在第一導(dǎo)電膜與第二導(dǎo)電膜之間形成有與壓電體膜毗連的空間?？臻g被絕緣膜占據(jù)。絕緣膜防止水分向空間進(jìn)入。其結(jié)果，即使超聲波裝置被暴露于水分中，也能夠避免在第一導(dǎo)電膜與第二導(dǎo)電膜之間電短路。
[0020](11)所述第一導(dǎo)電膜能夠在相鄰的所述第二導(dǎo)電膜相互之間具有比所述第二導(dǎo)電膜的膜厚大的膜厚。能夠在第一導(dǎo)電膜確保足夠的膜厚，因此配線電阻的增加能夠被避免。所以，超聲波的檢測靈敏度能夠被充分地確保。
[0021](12)超聲波裝置能夠被組裝到探測器使用。此時，探測器只要具備超聲波裝置和支撐所述超聲波裝置的框體就可以。
[0022](13)超聲波裝置能夠被組裝到電子設(shè)備使用。此時，電子設(shè)備只要具備超聲波裝置和被連接于所述超聲波裝置且處理所述超聲波裝置的輸出的處理裝置就可以。
[0023](14)超聲波裝置能夠被組裝到超聲波圖像裝置使用。此時，超聲波圖像裝置能夠具備超聲波裝置和顯示由所述超聲波裝置的輸出生成的圖像的顯示裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是大致示出電子設(shè)備的一個具體例即超聲波診斷裝置的外觀圖。
[0025]圖2是超聲波探測器的正面放大圖。
[0026]圖3是第一實施方式涉及的超聲波換能器元件單元的平面放大圖。
[0027]圖4是沿圖3的A-A線的截面圖。
[0028]圖5是沿圖3的B-B線的部分?jǐn)U大截面圖。
[0029]圖6相當(dāng)于圖3的局部放大圖，是第二實施方式涉及的超聲波換能器元件單元的部分放大平面圖。
[0030]圖7相當(dāng)于圖3的部分?jǐn)U大圖，是第二實施方式的變形例所涉及的超聲波換能器元件單元的部分放大平面圖。
[0031]圖8相當(dāng)于圖4的部分?jǐn)U大圖，是第三實施方式涉及的超聲波換能器元件單元的部分?jǐn)U大截面圖。
[0032]圖9是超聲波換能器元件單元的制造方法，是大致示出壓電體膜的形成工序的圖。
[0033]圖10是超聲波換能器元件單元的制造方法，是大致示出素材膜的形成工序的圖。
[0034]圖11是超聲波換能器元件單元的制造方法，是大致示出第二導(dǎo)電膜的形成工序的圖。
[0035]圖12是超聲波換能器元件單元的制造方法，是大致示出增強體的形成工序的圖。
[0036]符號的說明
[0037]11作為電子設(shè)備的超聲波圖像裝置(超聲波診斷裝置)；12處理裝置(裝置終端)；13探測器(超聲波探測器)；15顯示裝置(顯示面板)；17超聲波裝置(超聲波換能器元件單元)；17a超聲波裝置(超聲波換能器元件單元)；17b超聲波裝置(超聲波換能器元件單元)；21基體；22陣列(元件陣列)；23超聲波換能器元件；24振動膜；28壓電體膜；29信號線(第一導(dǎo)電膜)；31第二導(dǎo)電膜；43增強體；44第一直線部(第一長片)；45第二直線部(第二長片)；63第一直線部(第一長片)；64第二直線部(第二長片)；65第一直線部(第三長片)；67輔助增強體部；72絕緣膜。

【具體實施方式】
[0038]以下，一邊參照附圖，一邊說明本發(fā)明的一個實施方式。此外，以下說明的本實施方式并非無理地限定權(quán)利要求書中所記載的本發(fā)明的內(nèi)容，在本實施方式中說明的所有構(gòu)成作為本發(fā)明的解決手段不一定是必須的。
[0039](I)超聲波診斷裝置的整體構(gòu)成
[0040]圖1大致示出電子設(shè)備的一個具體例即超聲波診斷裝置(超聲波圖像裝置)11的構(gòu)成。超聲波診斷裝置11具備裝置終端(處理裝置)12和超聲波探測器(探測器)13。裝置終端12與超聲波探測器13由電纜14相互地連接。裝置終端12與超聲波探測器13通過電纜14交換電信號。在裝置終端12組裝有顯示面板(顯示裝置)15。顯示面板15的畫面在裝置終端12的表面露出。在裝置終端12中，根據(jù)由超聲波探測器13檢測的超聲波生成圖像。被圖像化的檢測結(jié)果顯示于顯示面板15的畫面上。
[0041]如圖2所示，超聲波探測器13具有框體16。在框體16內(nèi)容納有超聲波換能器元件單元(以下，稱為“元件單元”)17。元件單元(超聲波裝置)17的表面能夠在框體16的表面露出。元件單元17從表面輸出超聲波的同時接收超聲波的反射波。此外，超聲波探測器13能夠具備被裝卸自由地連結(jié)于探測器主體13a的探頭13b。此時，元件單元17能夠被組裝至探頭13b的框體16內(nèi)。
[0042]圖3大致示出第一實施方式涉及的元件單元17的平面圖。元件單元17具備基體21。在基體21形成有元件陣列22。元件陣列22包括超聲波換能器元件(以下稱為“元件”)23的排列。排列由多行多列的矩陣形成。此外，在排列中也可以確立交錯配置。在交錯配置中，偶數(shù)列的元件23群可以以行間距的二分之一相對于奇數(shù)列的元件23群錯開。奇數(shù)列和偶數(shù)列中的一方的元件數(shù)也可以比另一方的元件數(shù)少一個。
[0043]各個元件23具備振動膜24。振動膜24的細(xì)節(jié)將在后述。在圖3中，在正交于振動膜24的膜面的方向的俯視觀察(基板的厚度方向的俯視觀察)中，振動膜24的輪廓用虛線繪制。輪廓的內(nèi)側(cè)相當(dāng)于振動膜24的區(qū)域內(nèi)。輪廓的外側(cè)相當(dāng)于振動膜24的區(qū)域外。在振動膜24上形成有壓電元件25。在壓電元件25中，如后所述，在上電極26和下電極27之間夾著壓電體膜28。這些按順序被重疊。元件單元17被構(gòu)成為一枚超聲波換能器元件
-H-* I I
心/T O
[0044]在基體21的表面形成有多個第一導(dǎo)電膜29。第一導(dǎo)電膜29沿排列的列方向相互平行地延伸。每一列元件23分配一個第一導(dǎo)電膜29。每個第一導(dǎo)電膜29與沿排列的列方向排列的元件23共同地被配置。第一導(dǎo)電膜29對應(yīng)每個元件23形成下電極27。這樣，第一導(dǎo)電膜29被配置于振動膜24的區(qū)域內(nèi)以及區(qū)域外。在第一導(dǎo)電膜29能夠使用例如鈦(Ti)、銥(Ir)、鉬(Pt)以及鈦(Ti)的層疊膜。但是，也可以在第一導(dǎo)電膜29使用其它導(dǎo)電材料。
[0045]在基體21的表面形成有多個第二導(dǎo)電膜31。第二導(dǎo)電膜31沿排列的行方向相互平行地延伸。每一行的元件23分配一個第二導(dǎo)電膜31。一個第二導(dǎo)電膜31被共同地連接于沿排列的行方向排列的元件23。第二導(dǎo)電膜31對應(yīng)每個元件23形成上電極26。第二導(dǎo)電膜31的兩端分別被連接于一對引出布線32。引出布線32沿排列的列方向相互平行地延伸。所以，所有的第二導(dǎo)電膜31具有同一長度。這樣，上電極26被共同地連接于矩陣整體的元件23。這樣，第二導(dǎo)電膜31被配置于振動膜24的內(nèi)側(cè)區(qū)域以及外側(cè)區(qū)域。第二導(dǎo)電膜31能夠由例如銥(Ir)形成。但是，也可以在第二導(dǎo)電膜31使用其它導(dǎo)電材料。
[0046]對每列切換元件23通電。根據(jù)這樣的通電切換實現(xiàn)線形掃描或扇形掃描。每列的元件23同時地輸出超聲波，因此每列的個數(shù)即排列的行數(shù)能夠根據(jù)超聲波的輸出電平被決定。行數(shù)可以被設(shè)定為例如大約10?15行。在圖中被省略而只畫出5行。排列的列數(shù)能夠根據(jù)掃描的范圍的擴大來決定。列數(shù)可以設(shè)定為例如128列或256列。在圖中被省略而只畫出8列。上電極26和下電極27的作用也可以被調(diào)換。即，也可以下電極被共同地連接于矩陣整體的元件23，另一方面，可以對應(yīng)每個排列的列共同地連接電極。
[0047]基體21的輪廓具有被相互平行的一對直線隔開且相向的第一邊21a以及第二邊21b。在第一邊21a與元件陣列22的輪廓之間配置有一排第一端子陣列33a。在第二邊21b與元件陣列22的輪廓之間配置有一排第二端子陣列33b。第一端子陣列33a能夠與第一邊21a平行地形成一排。第二端子陣列33b能夠與第二邊21b平行地形成一排。第一端子陣列33a包括一對上電極端子34和多個下電極端子35。同樣地，第二端子陣列33b包括一對上電極端子36和多個下電極端子37。一條引出布線32的兩端分別連接有上電極端子34、36。引出布線32和上電極端子34、36可以由將元件陣列22 二等分的垂直面面對稱地形成。下電極端子35、37分別被連接于一個第二導(dǎo)電膜31的兩端。第二導(dǎo)電膜31和下電極端子35、37可以由將元件陣列22 二等分的垂直面面對稱地形成。在這里，基體21的輪廓被形成為矩形?；w21的輪廓既可以是正方形，也可以是梯形。
[0048]在基體21連結(jié)有第一柔性印刷線路板(以下，稱為“第一線路板”)38。第一線路板38覆蓋在第一端子陣列33a上。在第一線路板38的一端，分別對應(yīng)于上電極端子34以及下電極端子35形成導(dǎo)電線即第一信號線39。第一信號線39分別相向于上電極端子34以及下電極端子35且分別被接合。同樣地，在基體21上覆蓋有第二柔性印刷線路板(以下稱為“第二線路板”)41。第二線路板41覆蓋在第二端子陣列33b上。在第二線路板41的一端，分別對應(yīng)于上電極端子36以及下電極端子37形成導(dǎo)電線即第二信號線42。第二信號線42被分別相向于上電極端子36以及下電極端子37分別被接合。
[0049]在基體21的表面固定有格子狀的增強體43。增強體43被重疊于基體21的表面。增強體43具備:沿元件陣列22的列方向(第一方向)延伸的多個第一長片(第一直線部)44和沿元件陣列22的行方向(第二方向)延伸的多個第二長片(第二直線部)45。各個第一長片44具有沿列方向完全地橫穿元件陣列22的區(qū)域的形狀。各個第二長片具有沿行方向完全地橫穿元件陣列22的區(qū)域的形狀。第一長片44和第二長片45以90度的交叉角相互地交叉形成交叉部。第一長片44相互平行地排列。第二長片45相互平行地排列。第一長片44和第二長片45被配置于在平行于基體21的表面的方向上從兀件23錯開的位置。在鄰接的第一長片44之間配置一列元件23。在鄰接的第二長片45之間配置一行元件23。增強體43由例如氧化鋁(Al2O3)和氧化鋯(ZrO2)這樣的絕緣材料形成。氧化鋁和氧化鋯具有比硅和二氧化硅大的楊氏模量。增強體43可以采用例如光刻技術(shù)來形成。
[0050]如圖4所示，基體21具備主體46以及柔性膜47。在主體46的表面上，柔性膜47被形成在一整面。主體46由例如硅(Si)形成。在主體46，對應(yīng)每個元件23形成開口 48。對主體46陣列狀地配置開口 48。配置有開口 48的區(qū)域的輪廓相當(dāng)于元件陣列22的輪廓。在鄰接的兩個開口 48之間區(qū)劃間隔壁49。鄰接的開口 48被間隔壁49隔開。間隔壁49的壁厚相當(dāng)于開口 48的間隔。間隔壁49在相互平行地擴展的平面內(nèi)規(guī)定兩個壁面。壁厚相當(dāng)于兩個壁面的距離。即，壁厚能夠由正交于壁面且被夾持在壁面之間的垂線的長度規(guī)定。
[0051]柔性膜47包括被層疊于主體46的表面上的二氧化硅(S12)層51和被層疊于二氧化硅層51的表面上的氧化鋯(ZrO2)層52。柔性膜47毗連于開口 48。這樣，柔性膜47的一部分對應(yīng)于開口 48的輪廓且形成振動膜24。振動膜24是柔性膜47中、因為面對開口 48從而能夠沿主體46的厚度方向進(jìn)行膜振動的部分。二氧化硅層51的膜厚能夠根據(jù)共振頻率來決定。
[0052]在間隔壁49上，在柔性膜47的表面重疊有增強體43 (第二長片45)。在作為梁起作用的間隔壁49上重疊第二長片45從而形成復(fù)合體。根據(jù)重疊，復(fù)合體能夠具有比基體21單體的截面二次力矩大的截面二次力矩。在這里，在復(fù)合體中，沿正交于基體21的表面的方向彎曲剛性被提高。
[0053]在振動膜24的表面按順序?qū)盈B有第一導(dǎo)電膜29、壓電體膜28以及第二導(dǎo)電膜31。壓電體膜28能夠由例如鋯鈦酸鉛(PZT)形成。在壓電體膜28也可以使用其它壓電材料。壓電體膜28覆蓋下電極27的至少一部分以及振動膜24的一部分。上電極26覆蓋壓電體膜28的至少一部分。在這里，在第二導(dǎo)電膜31的下面，壓電體膜28完全地覆蓋第一導(dǎo)電膜29的表面。通過壓電體膜28的作用，能夠避免在第一導(dǎo)電膜29與第二導(dǎo)電膜31之間短路。
[0054]在基體21的表面層疊有聲匹配層54。聲匹配層54例如持續(xù)整個面覆蓋在基體21的表面上。其結(jié)果，元件陣列22、第一端子陣列33a以及第二端子陣列33b、第一線路板38以及第二線路板41被聲匹配層54覆蓋。聲匹配層54緊貼于元件23的表面。在聲匹配層54能夠使用例如硅氧樹脂膜。聲匹配層54保護(hù)元件陣列22的構(gòu)造、第一端子陣列33a以及第一線路板38的接合、第二端子陣列33b以及第二線路板41的接合。
[0055]在聲匹配層54上層疊有聲透鏡55。聲透鏡55緊貼于聲匹配層54的表面。聲透鏡55的外表面由部分圓筒面形成。部分圓筒面具有平行于第一導(dǎo)電膜29的母線。部分圓筒面的曲率根據(jù)從與一條第一導(dǎo)電膜29連接的一行元件23發(fā)送的超聲波的焦點位置來決定。聲透鏡55由例如娃氧樹脂形成。
[0056]在基體21的背面固定有增強板56。在增強板56的表面重疊基體21的背面。增強板56在元件單元17的背面關(guān)閉開口 48。增強板56能夠具備剛硬的基材。增強板56能夠由例如娃基板形成?；w21的板厚被設(shè)定為例如大約100 μ m,增強板56的板厚被設(shè)定為例如大約100 μ m?150 μ m。在此，間隔壁49被結(jié)合于增強板56。增強板56在至少一處的接合區(qū)域與各個間隔壁49接合。在接合時，能夠使用粘合劑。
[0057]如圖5所不,壓電體膜28覆蓋于第一導(dǎo)電膜29上。壓電體膜28在從第一導(dǎo)電膜29的邊緣向外側(cè)擴展的范圍內(nèi)與振動膜24的表面接觸。壓電體膜28使第一導(dǎo)電膜29與第二導(dǎo)電膜31相互完全地分離?？梢员苊獾谝粚?dǎo)電膜29與第二導(dǎo)電膜31的短路。
[0058]在間隔壁49上，在柔性膜47的表面重疊有增強體43 (第一長片44)。在作為梁起作用的間隔壁49上重疊第一長片44從而形成復(fù)合體。根據(jù)重疊，復(fù)合體能夠具有比基體21單體的截面二次力矩大的截面二次力矩。在這里，在復(fù)合體中，沿正交于基體21的表面的方向彎曲剛性被提高。
[0059](2)超聲波診斷裝置的動作
[0060]接下來，簡單地說明超聲波診斷裝置11的動作。在超聲波的發(fā)送中，向壓電元件25供給脈沖信號。脈沖信號通過下電極端子35、37以及上電極端子34、36向每列元件23供給。在各個元件23中，在下電極27和上電極26之間，電場作用于壓電體膜28。壓電體膜28通過超聲波振動。壓電體膜28的振動傳遞至振動膜24。于是，振動膜24進(jìn)行超聲波振動。其結(jié)果，所期望的超聲波束向?qū)ο笪?例如人體的內(nèi)部)發(fā)出。
[0061]超聲波的反射波使振動膜24振動。振動膜24的超聲波振動以所期望的頻率使壓電體膜28進(jìn)行超聲波振動。根據(jù)壓電元件25的壓電效應(yīng)，電壓從壓電元件25被輸出。在各個元件23中，在上電極26和下電極27之間生成電位。電位作為電信號從下電極端子35,37以及上電極端子34、36輸出。于是，超聲波被檢測。
[0062]超聲波的發(fā)送以及接收被反復(fù)進(jìn)行。其結(jié)果，線形掃描或扇形掃描被實現(xiàn)。如果掃描完成，則根據(jù)輸出信號的數(shù)字信號形成圖像。被形成的圖像顯示于顯示面板15的畫面上。
[0063]在元件單元17中，間隔壁49對應(yīng)每個開口 48形成包圍開口 48的框體。在框體上重疊第一長片44和第二長片45形成復(fù)合體。復(fù)合體的彎曲剛性超過框體單體的彎曲剛性?？蝮w的剛性被提高?？梢砸种圃谡駝幽?4的超聲波振動時框體搖晃。這樣，能夠防止在一個振動膜24的超聲波振動時超聲波串音。如果框體的剛性低，則在振動膜24的超聲波振動時，框體就會歪曲，就會引起超聲波從一個振動膜24向鄰接的振動模24的串音。
[0064]彎曲剛性由楊氏模量與截面二次力矩之積確定。如上所述，如果由間隔壁49和增強體43形成的復(fù)合體的截面二次力矩比間隔壁49單體的截面二次力矩大，則彎曲剛性就被提高。增強體43能夠有效地增強彎曲剛性。
[0065]尤其是，第一長片44以及第二長片45沿相互地交叉的列方向以及行方向延伸且相互地交叉。通過第一長片44以及第二長片45成T字形和十字形地交叉，從而增強體43的剛性被提高，進(jìn)而復(fù)合體的剛性被提高。這樣，基體21的彎曲剛性被進(jìn)一步提高。并且，第一長片44和第二長片45成T的交叉角被設(shè)定為90度，因此基體21的彎曲剛性沿均等的方向被確實地提高。
[0066](3)第二實施方式涉及的元件單元
[0067]圖6大致示出第二實施方式所涉及的元件單元17a的構(gòu)成。在該元件單元17a中，每個片段61a、61b……由多列的元件23群形成。在圖示中，由被共同地連接于三條第一導(dǎo)電膜29的元件23群形成每個片段61a、61b。屬于每個片段61a、61b的振動膜24根據(jù)驅(qū)動信號的供給同時地振動。
[0068]增強體62具備:多個第一長片(第一直線部)63,其在片段61a、61b相互之間沿兀件陣列22的列方向(第一方向)延伸；多個第二長片(第二直線部)64,其在各個片段61a,61b內(nèi)沿元件陣列22的行方向(第二方向)延伸并被配置于沿列方向鄰接的元件23相互之間；以及多個第三長片(第一直線部)65，其在各個片段61a、61b內(nèi)沿元件陣列22的列方向延伸并被配置于沿行方向鄰接的兀件23相互之間。第一長片63和第三長片65相互平行地配置。第一長片63和第三長片65具有從一方到另一方沿行方向橫穿元件陣列22的區(qū)域的形狀。增強體62具有對應(yīng)每個被共同地連接于一條信號線的元件23群在行方向上被分離配置的多個交叉部。第二長片64以片段61a、61b為單位被中斷。由片段61a、61b的邊界線在第二長片64相互之間形成空間66。這樣，第二長片64雖然與第三長片65交叉，但是在行方向上與第一長片63由空間隔開。這樣，增強體43對應(yīng)每個共同地連接于一條信號線的元件23群沿行方向被分?jǐn)?。增強體43以片段61a、61b為單位被中斷，因此能夠防止超聲波振動沿增強體43并在片段61a、61b相互之間傳遞。能夠減少超聲波的串曰?
[0069]在此，第一長片63穿過被形成于第二長片64相互之間的空間66。輔助增強體67與由第二長片64的分?jǐn)嘈纬傻目臻g66并列地沿行方向延伸。輔助增強體67與增強體62同樣地被重疊于柔性膜47的表面。第一長片63成T字形地交叉于輔助增強體67。這樣，輔助增強體67被連接于第一長片63。其結(jié)果，第二長片64即使被分?jǐn)?，被分?jǐn)嗪蟮膮^(qū)域也由輔助增強體67加強。不管增強體62的分?jǐn)嗯c否，通過輔助增強體67的作用，剛性都能夠被確保。此外，在該第二實施方式所涉及的元件單元17a中，在以上的說明中提及的構(gòu)成以外的構(gòu)成與在上述的第一實施方式所涉及的元件單元17的構(gòu)成相同。
[0070]此外，在元件單元17a中，例如如圖7所示，各個片段61a、61b也可以進(jìn)一步被細(xì)分化為小片段。在這里，每個片段61a、61b分別被分割為三個小片段F、G、H。在分割時，對應(yīng)每兩條第二導(dǎo)電膜31共同地確立接地線。這樣，對應(yīng)每兩列三行的元件群23形成小片段F、G、H。增強體62具有在第一方向上被分離配置的多個交叉部。屬于各個小片段F、G、H的振動膜24隨驅(qū)動信號的供給同時地振動。增強體62的第三長片65對應(yīng)每兩行的元件23群地被分?jǐn)?。這樣，小片段F、G、H能夠被陣列狀地配置。
[0071](4)第三實施方式涉及的元件單元
[0072]圖8大致示出第三實施方式涉及的元件單元17b的構(gòu)成。在該元件單元17b中，第二導(dǎo)電膜31的膜厚ts在鄰接的壓電體膜28之間增大。在壓電體膜28之間，第二導(dǎo)電膜31的膜厚ts比第一導(dǎo)電膜29的膜厚tf大。而且，保護(hù)導(dǎo)電膜68與壓電體膜28相互之間的第二導(dǎo)電膜31在壓電體膜28上連續(xù)。保護(hù)導(dǎo)電膜68覆蓋在壓電體膜28的側(cè)面。這樣，保護(hù)導(dǎo)電膜68保護(hù)壓電體膜28的側(cè)面免受例如潮氣侵襲。
[0073]在壓電體膜28上，在第一導(dǎo)電膜29與保護(hù)導(dǎo)電膜68之間，形成毗連于壓電體膜28的空間71?？臻g71使保護(hù)導(dǎo)電膜68與第一導(dǎo)電膜29絕緣?？臻g71被絕緣膜72占據(jù)。所以，保護(hù)導(dǎo)電膜68與第一導(dǎo)電膜29被絕緣膜72隔開。絕緣膜72與增強體43 (62)連續(xù)。即，絕緣膜72與增強體43 ￠2) —體地被形成。
[0074]在這里，在增強體43上，形成分離壁73。分離壁73是具有比聲匹配層54的聲阻抗大的聲阻抗的物體，由具有比聲匹配層54的楊氏模量大的楊氏模量的固體構(gòu)成。分離壁73能夠由例如被燒結(jié)硬化的光致抗蝕劑膜形成。
[0075]聲透鏡55具有在一個平面內(nèi)擴展的接合面74。聲透鏡55利用接合面74不間斷地緊貼于聲匹配層54以及分離壁73的上頂面75。在分離壁73的上頂面75形成有從與聲透鏡55的接合面凹陷的凹部76。凹部76內(nèi)的空間被粘合劑層77占據(jù)。分離壁73的上頂面75通過粘合劑層77被結(jié)合于聲透鏡55。粘合劑層77由與聲匹配層54相同的材質(zhì)形成。
[0076]在超聲波的發(fā)送中，振動膜24進(jìn)行超聲波振動。超聲波振動在聲匹配層54內(nèi)傳遞并從聲匹配層54的界面被發(fā)送。超聲波振動橫穿界面且被傳遞至聲透鏡55。此時，在鄰接的元件23之間形成有分離壁73。根據(jù)聲阻抗之差，在鄰接的元件23之間，在聲匹配層54形成界面。界面防止超聲波振動的傳遞。其結(jié)果，能夠防止超聲波振動從進(jìn)行超聲波振動的一個振動膜24向鄰接的元件23的振動膜24傳遞。能夠防止在一個振動膜24的超聲波振動時超聲波串音。
[0077]分離壁73由具有比聲匹配層54的楊氏模量大的楊氏模量的固體構(gòu)成。其結(jié)果，聲匹配層54的剛性被分離壁73增強。能夠防止聲匹配層54沿厚度方向塌碎。振動膜24與聲匹配層54的界面的距離被維持為固定。超聲波能夠有效地從界面出射。此時，聲透鏡55利用接合面74緊貼于聲匹配層54的表面以及分離壁73的上頂面75。所以，聲透鏡55被分離壁73支撐。能夠確實地防止聲匹配層54沿厚度方向塌碎。
[0078]聲匹配層54的表面發(fā)揮粘合劑的功能。其結(jié)果，聲透鏡55緊貼于聲匹配層54。緊貼被維持。聲透鏡54的表面雖然被分離空間57中斷，但通過粘合劑層77的作用，聲透鏡55緊貼于分離壁73的上頂面75。緊貼被維持。即使分離空間57被形成，聲透鏡55的緊貼區(qū)域的減少也被抑制到最小限度。而且，如果聲透鏡55被接合于分離壁73，則聲透鏡55和分離壁73能夠形成構(gòu)造體。構(gòu)造體能夠更進(jìn)一步確實地防止聲匹配層54的變形。
[0079]在分離壁73的上頂面形成有凹部76。凹部76由粘合劑層77占據(jù)。聲透鏡55通過粘合劑層77被結(jié)合于分離壁73的上頂面75。此時，聲透鏡55被分離壁73的上頂面75擋住。所以，聲匹配層54的厚度由分離壁73的上頂面75的位置決定。根據(jù)分離壁73的尺寸精度，聲匹配層54的厚度能夠高精度地被設(shè)定。而且，聲透鏡55的緊貼區(qū)域的減少也被抑制到最小限度。
[0080]在元件單元17b中，粘合劑層77由與聲匹配層54相同的材質(zhì)形成。所以，如后所述，粘合劑層77能夠通過與聲匹配層54同一制造工序形成。能夠避免制造工序的復(fù)雜化。能夠避免制造成本的增加。
[0081]下面，簡單地說明元件單元17b的制造方法。準(zhǔn)備基板81?；?1由例如硅形成。在基板81的表面實施例如熱處理，形成氧化膜。這樣，由基板81形成主體46以及二氧化硅層51。在二氧化硅層51的表面整面地形成氧化鋯層52。在氧化鋯層52的表面形成第一導(dǎo)電膜29。在形成時，可以采用光蝕刻技術(shù)。接著在氧化鋯層52上形成壓電體膜28。如圖9所示，在形成時同樣可以采用光蝕刻技術(shù)。壓電體膜28的素材膜按照抗蝕劑膜的圖案被蝕刻處理。此時，第一導(dǎo)電膜29在從抗蝕劑膜83偏離的位置上從表面被削去。第一導(dǎo)電膜29的膜厚減少。這樣，第一導(dǎo)電膜29的膜厚比下電極27的膜厚小。如果蝕刻處理結(jié)束，則除去抗蝕劑膜83。
[0082]接著，在氧化鋯層52上形成第二導(dǎo)電膜31。在第二導(dǎo)電膜31的形成時，如圖10所示，在氧化鋯層52的表面整面地形成素材膜84。素材膜84具有均勻的膜厚。素材膜84由導(dǎo)電材料形成。這樣，素材膜84至少覆蓋在第一導(dǎo)電膜29以及壓電體膜28的露出面上。第一導(dǎo)電膜29的膜厚增大。在素材膜84上按照規(guī)定的圖案形成抗蝕劑膜85。在抗蝕劑膜85的形成時，可以采用例如光刻技術(shù)?？刮g劑膜85模仿第二導(dǎo)電膜31的形狀。
[0083]如圖11所示，在素材膜84按照規(guī)定的圖案實施蝕刻處理。在從抗蝕劑膜85偏離的位置上，素材膜84被去除。于是，第二導(dǎo)電膜31由素材膜84形成。在壓電體膜28上，上電極26的輪廓被分隔。在壓電體膜28上與上電極26隔開形成保護(hù)導(dǎo)電膜68。在素材膜84上，形成空間71。保護(hù)導(dǎo)電膜68與上電極26被空間71分離。如果蝕刻處理結(jié)束，則除去抗蝕劑膜85。
[0084]接著，在氧化鋯層52上，形成增強體43。在增強體43的形成時，如圖12所示，在氧化鋯層52的表面整面地形成素材膜86。素材膜86具有均勻的膜厚。素材膜86由絕緣材料形成。素材膜86具有比基板81的楊氏模量大的楊氏模量。素材膜86被填充于空間71中。在素材膜86上按照規(guī)定的圖案形成抗蝕劑膜87。在抗蝕劑膜87的形成時，可以采用例如光刻技術(shù)?？刮g劑膜87模仿增強體43的形狀。
[0085]在素材膜86按照規(guī)定的圖案實施蝕刻處理。在從抗蝕劑膜87偏離的位置上，素材膜86被去除。于是，增強體43 (62)由素材膜86形成。如果蝕刻處理結(jié)束，則除去抗蝕劑膜87。之后，在基板81的表面形成聲匹配層54。在基板81的背面形成開口 48。振動膜24被確立。貼上增強板56。這樣，元件單元17b被制造。
[0086]根據(jù)本實施方式所涉及的制造方法，在壓電體膜28的形成時，實施蝕刻處理。此時，在壓電體膜28的周圍，第一導(dǎo)電膜29被暴露于蝕刻處理中。其結(jié)果，第一導(dǎo)電膜29的膜厚比下電極27減少。之后，在第一導(dǎo)電膜29層疊素材膜84。于是，第一導(dǎo)電膜29的膜厚增加。能夠確保被連接于下電極27的配線膜的充分的膜厚。配線電阻的增加能夠被避免。所以，超聲波的檢測靈敏度能夠被充分地確保。
[0087]此外，雖然如上所述對本實施方式詳細(xì)地進(jìn)行了說明，但是在不從實質(zhì)上脫離本發(fā)明的新穎事項以及效果的前提下，能夠進(jìn)行多種變形，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說應(yīng)該能夠容易理解。所以，上述變形例全部都被包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，在說明書或附圖中，至少一次，隨更廣義或同義的不同的術(shù)語一起被記載的術(shù)語在說明書或附圖中的任何地方都能夠被替換為與其不同的術(shù)語。另外，超聲波診斷裝置11、超聲波探測器13、元件單元17、17a、17b、元件23、壓電元件25等的構(gòu)成以及動作也不限于在本實施方式中說明過的，能夠進(jìn)行各種變形。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波裝置，其特征在于，具備: 基體，具有被陣列狀地配置的多個開口； 多個超聲波換能器元件，分別對應(yīng)每個所述開口而配置，且分別具有振動膜；以及 增強體，從所述基體的厚度方向俯視觀察，在相鄰的所述振動膜之間的區(qū)域中被固定于所述基體，所述增強體具有比所述基體大的楊氏模量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于，所述增強體與所述基體協(xié)作，形成具有比所述基體單體的截面二次力矩大的截面二次力矩的復(fù)合體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波裝置，其特征在于，所述增強體具有在所述俯視觀察中沿著相互地交叉的第一方向以及第二方向的交叉部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波裝置，其特征在于，所述第一方向與所述第二方向的交叉角為90度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的超聲波裝置，其特征在于，所述增強體具有在所述俯視觀察中沿所述第一方向橫穿所述超聲波換能器元件的陣列區(qū)域的形狀的第一直線部。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的超聲波裝置，其特征在于，對應(yīng)每個被共同地連接于一條信號線的所述超聲波換能器元件群，所述增強體具有在所述第二方向上被分離配置的多個所述交叉部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波裝置，其特征在于，所述超聲波裝置具備具有所述第一直線部和輔助增強體部的增強體，所述第一直線部在所述俯視觀察中位于所述多個所述交叉部之間的區(qū)域，所述輔助增強體部沿所述第二方向延伸設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5?7中任一項所述的超聲波裝置，其特征在于，所述增強體具有在所述俯視觀察中沿所述第二方向橫穿所述超聲波換能器元件的陣列區(qū)域的形狀的第二直線部。
9.根據(jù)權(quán)利要求5?7中任一項所述的超聲波裝置，其特征在于，對應(yīng)每個被共同地連接于一條信號線的所述超聲波換能器元件群，所述增強體具有在所述第一方向上被分離且配置的多個所述交叉部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波裝置，其特征在于，所述增強體由絕緣材料形成，所述超聲波裝置具備: 第一導(dǎo)電膜，與多個所述超聲波換能器元件共同地沿第一方向延伸； 壓電體膜，對應(yīng)每個所述超聲波換能器元件地形成在所述第一導(dǎo)電膜上； 第二導(dǎo)電膜，與多個所述超聲波換能器元件共同地沿第二方向延伸；以及 絕緣膜，從所述增強體連續(xù)，同時在所述壓電體膜上將所述第一導(dǎo)電膜從所述第二導(dǎo)電膜隔開。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波裝置，其特征在于，所述第一導(dǎo)電膜在相鄰的所述第二導(dǎo)電膜相互之間具有比所述第二導(dǎo)電膜的膜厚大的膜厚。
12.—種探測器，其特征在于，具備權(quán)利要求1?11中的任意一項所述的超聲波裝置、以及支撐所述超聲波裝置的框體。
13.—種電子設(shè)備,其特征在于,具備權(quán)利要求1?11中的任意一項所述的超聲波裝置、以及被連接于所述超聲波裝置以處理所述超聲波裝置的輸出的處理裝置。
14.一種超聲波圖像裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1?11中的任意一項所述的超聲波裝置、以及顯示由所述超聲波裝置的輸出生成的圖像的顯示裝置。
【文檔編號】A61B8/00GK104510497SQ201410499407
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】清瀨攝內(nèi), 鈴木博則, 松田洋史 申請人:精工愛普生株式會社