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超聲波器件、壓電器件、超聲波測(cè)定裝置及電子設(shè)備的制作方法

文檔序號(hào):11115587閱讀:724來源:國(guó)知局
超聲波器件、壓電器件、超聲波測(cè)定裝置及電子設(shè)備的制造方法

本發(fā)明涉及超聲波器件、壓電器件、超聲波測(cè)定裝置及電子設(shè)備。



背景技術(shù):

目前,公知具備接收和發(fā)送超聲波的超聲波接收發(fā)送部的超聲波探測(cè)器,在該超聲波探測(cè)器中,超聲波接收發(fā)送部經(jīng)由板狀的襯墊材料層電連接于信號(hào)處理電路部,根據(jù)來自信號(hào)處理電路部的發(fā)送脈沖信號(hào)發(fā)送超聲波,并根據(jù)接收到的超聲波將接收脈沖信號(hào)輸出至信號(hào)處理電路部(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1中記載的超聲波接收發(fā)送部具備隔膜和配置于隔膜的超聲波放射側(cè)、支承該隔膜的支承部件。其中,隔膜具備薄板狀的基材層和相對(duì)于基材層設(shè)置于支承部件的相反側(cè)的一面(背面)側(cè)的作為電-機(jī)械轉(zhuǎn)換元件的驅(qū)動(dòng)層。并且,在基材層的背面?zhèn)仍O(shè)置有硅通孔(TSV:Through Silicon Via)基板(密封部件),通過該TSV基板覆蓋驅(qū)動(dòng)層。設(shè)置于TSV基板的貫通電極經(jīng)由襯墊材料層可通電地連接于信號(hào)處理電路部。這樣,隔膜在由密封部件支承的狀態(tài)下固定于襯墊材料層等。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-259274號(hào)公報(bào)

但是,在專利文獻(xiàn)1所記載的超聲波探測(cè)器(超聲波模塊)中,由于設(shè)置有驅(qū)動(dòng)層的隔膜經(jīng)由TSV基板(密封板)和襯墊材料層固定于信號(hào)處理電路部即電路基板,因此存在隔膜、密封板、襯墊材料層及電路基板的排列方向上的厚度尺寸變大,超聲波模塊大型化的技術(shù)問題。

對(duì)此,考慮通過縮小密封部件的厚度尺寸來抑制超聲波探測(cè)器的大型化。但是,在這種情況下,由于密封板的剛性下降,因此擔(dān)心密封板、隔膜因超聲波探測(cè)器接觸測(cè)定對(duì)象時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力而發(fā)生變形或破損。因而,需要確保密封板的剛性,而縮小密封板的厚度尺寸也存在限度,難以實(shí)現(xiàn)既確保期望的剛性又使超聲波模塊小型化。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的之一在于提供具有期望的剛性且小型的超聲波器件、壓電器件、超聲波測(cè)定裝置及電子設(shè)備。

本發(fā)明的一應(yīng)用例的超聲波器件,其特征在于,具備:元件基板,設(shè)置有呈陣列狀配置多個(gè)超聲波換能器而成的超聲波換能器陣列;陣列對(duì)置板,接合于所述元件基板,至少覆蓋所述超聲波換能器陣列;以及支承基板,支承所述元件基板和所述陣列對(duì)置板中的至少任一個(gè),所述支承基板具有插入部,至少所述陣列對(duì)置板的局部插入所述插入部。

在本應(yīng)用例中,支承基板在至少陣列對(duì)置板的局部插入插入部的狀態(tài)下,支承元件基板和陣列對(duì)置板中的至少任一個(gè)。

在這樣的構(gòu)成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規(guī)定厚度尺寸的支承基板、陣列對(duì)置板及元件基板的以往的構(gòu)成相比,能夠?qū)⒑穸瘸叽缈s小相當(dāng)于插入插入部中的至少陣列對(duì)置板的局部的厚度尺寸的量,能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波器件的小型化。另外,由于也可以不縮小陣列對(duì)置板的尺寸以實(shí)現(xiàn)超聲波器件的小型化,因此能夠抑制陣列對(duì)置板的剛性下降。這樣,根據(jù)本應(yīng)用例,能夠提供具有期望的剛性且小型的超聲波器件。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述超聲波器件還具備固定部件,所述固定部件將所述陣列對(duì)置板固定于所述支承基板。

這里,作為固定部件,可以使用例如各種粘結(jié)劑等的樹脂材料。

在本應(yīng)用例中,利用固定部件將陣列對(duì)置板固定于支承基板。即,陣列對(duì)置板在插入插入部的狀態(tài)下,固定于支承基板。由此,例如,即使在測(cè)定時(shí)等平行于基板厚度方向的應(yīng)力發(fā)生作用的情況下,也能夠抑制由于陣列對(duì)置板在插入部?jī)?nèi)移動(dòng)而元件基板發(fā)生變形、或者由于變形量超出允許范圍而元件基板破損。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述插入部是沿所述支承基板的厚度方向設(shè)置的第一槽部,所述第一槽部具有第一底面,所述第一底面抵接于所述陣列對(duì)置板的與所述元件基板相反一側(cè)的面。

在本應(yīng)用例中,插入部是沿元件基板的厚度方向設(shè)置的第一槽部,第一槽部的第一底面抵接于陣列對(duì)置板的與元件基板相反一側(cè)的面。在這樣的構(gòu)成中,能夠在陣列對(duì)置板抵接于第一底面的狀態(tài)下,使元件基板和陣列對(duì)置板中的至少一個(gè)支承于支承基板。由此,能夠在基板厚度方向上相對(duì)于支承基板對(duì)陣列對(duì)置板和元件基板進(jìn)行定位。即,由于能夠根據(jù)第一槽部的厚度方向的尺寸設(shè)定陣列對(duì)置板的插入量,因此能夠相對(duì)于支承基板將元件基板定位于期望位置,也容易進(jìn)行定位。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述插入部是沿厚度方向貫通所述支承基板的貫通孔。

在本應(yīng)用例中,插入部設(shè)置為貫通支承基板。在這樣的構(gòu)成中,即使是具有支承基板的厚度尺寸以上的厚度的陣列對(duì)置板,也能夠?qū)㈥嚵袑?duì)置板以期望的插入量插入插入部。也就是說,不管陣列對(duì)置板的厚度尺寸是大是小,都能夠設(shè)定元件基板的位置,能夠擴(kuò)展超聲波器件內(nèi)的設(shè)計(jì)自由度。例如,在將支承基板配置于平坦面的狀態(tài)下,通過將元件基板固定于支承基板,能夠進(jìn)行使陣列對(duì)置板的與元件基板相反側(cè)的端面和支承基板的一面在厚度方向上位于同一位置的配置。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述超聲波器件還具備加強(qiáng)板,所述加強(qiáng)板覆蓋所述貫通孔并接合于所述支承基板,所述加強(qiáng)板的面對(duì)所述貫通孔的面抵接于所述陣列對(duì)置板的與所述元件基板相反側(cè)的面。

在本應(yīng)用例中,加強(qiáng)板以覆蓋貫通孔的方式接合于支承基板,該加強(qiáng)板的面對(duì)貫通孔的面抵接于陣列對(duì)置板的與元件基板相反側(cè)的面。在這樣的構(gòu)成中,能夠在陣列對(duì)置板抵接于加強(qiáng)板的狀態(tài)下,使元件基板和陣列對(duì)置板中的至少一個(gè)支承于支承基板。由此,能夠在基板厚度方向上將陣列對(duì)置板和元件基板相對(duì)于支承基板定位于期望位置。另外,能夠利用加強(qiáng)板加強(qiáng)支承基板,能夠提高超聲波器件的強(qiáng)度。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述加強(qiáng)板在從厚度方向俯視觀察所述加強(qiáng)板時(shí)在與所述陣列對(duì)置板重疊的位置具有第二槽部,所述陣列對(duì)置板的與所述元件基板相反側(cè)的端部插入所述第二槽部,所述第二槽部具有第二底面,所述第二底面抵接于所述陣列對(duì)置板的與所述元件基板相反側(cè)的面。

在本應(yīng)用例中,在厚度方向上,陣列對(duì)置板的與元件基板相反側(cè)的端部從支承基板突出,該端部插入到設(shè)置于加強(qiáng)板的第二槽部中。并且,能夠在上述陣列對(duì)置板的與所述元件基板相反側(cè)的面抵接于第二槽部的第二底面的狀態(tài)下,使元件基板和陣列對(duì)置板中的至少一個(gè)支承于支承基板。由此,與上述發(fā)明相同,能夠在基板厚度方向上將陣列對(duì)置板和元件基板相對(duì)于支承基板定位于期望位置。而且,能夠根據(jù)第二槽部的厚度方向的尺寸設(shè)定矩陣對(duì)置板的插入量,能夠進(jìn)一步擴(kuò)展超聲波器件內(nèi)的設(shè)計(jì)自由度。另外,通過將第二槽部的平面形狀(從板厚方向俯視觀察加強(qiáng)板時(shí)的形狀)設(shè)定為對(duì)應(yīng)于陣列對(duì)置板的平面形狀的形狀,能夠適當(dāng)實(shí)施陣列對(duì)置板的對(duì)準(zhǔn)調(diào)整,并且能夠抑制其向平面方向的位移。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述元件基板具有在從基板厚度方向俯視觀察時(shí)從所述陣列對(duì)置板和所述插入部突出的突出部,所述突出部接合于所述支承基板。

在本應(yīng)用例中,在陣列對(duì)置板插入插入部的狀態(tài)下,元件基板的突出部和支承基板接合。在這樣的構(gòu)成中,在將陣列對(duì)置板插入到插入部中的狀態(tài)下,容易調(diào)整元件基板在俯視觀察下相對(duì)于支承基板的位置,能夠?qū)崿F(xiàn)定位精度的提高。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述超聲波器件還具備接合部件,所述接合部件將所述元件基板接合于所述支承基板,所述元件基板具有第一面以及所述第一面的相反側(cè)的第二面,所述超聲波換能器陣列設(shè)置于所述第一面,所述陣列對(duì)置板接合于所述第一面,在所述元件基板的所述突出部的所述第一面具有電連接于所述超聲波換能器的元件端子部,所述支承基板具有設(shè)置于與所述元件端子部相對(duì)的位置并電接合于所述元件端子部的電路端子部,所述接合部件由導(dǎo)電性材料形成并電接合所述元件端子部和所述電路端子部。

在本應(yīng)用例中,利用作為接合部件的導(dǎo)電性材料直接結(jié)合設(shè)置于元件基板的元件端子部和設(shè)置于支承基板的電路端子部(所謂的“倒裝法安裝”),從而接合元件基板和支承基板。由此,能夠簡(jiǎn)化超聲波器件的安裝階段的操作工序,能夠提高制造效率。另外,安裝時(shí),在利用焊錫接合上述元件端子部及電路端子部和柔性基板的情況下,對(duì)柔性基板進(jìn)行一端側(cè)加熱和另一端側(cè)加熱這兩次加熱,加熱工序數(shù)量增加。在這種情況下,擔(dān)心在進(jìn)行第二次加熱之前,配置于超聲波模塊的樹脂材料(例如覆蓋電路端子部的樹脂覆膜、粘結(jié)劑等)熱收縮或變形,從而應(yīng)力作用于元件基板,該元件基板發(fā)生變形。對(duì)此,在本應(yīng)用例中,利用倒裝法安裝,通過一次加熱就能夠接合元件端子部及電路端子部,能夠抑制上述元件基板發(fā)生變形。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述元件基板具有多個(gè)所述超聲波換能器各自對(duì)應(yīng)的開口部和堵塞所述開口部的振動(dòng)膜,所述陣列對(duì)置板具有凹部和隔壁部,所述凹部設(shè)置于在沿所述元件基板的厚度方向俯視觀察時(shí)與所述超聲波換能器的所述振動(dòng)膜重疊的位置,所述隔壁部在多個(gè)超聲波換能器之間的所述振動(dòng)膜以外的區(qū)域支承所述元件基板且隔開所述凹部。

在本應(yīng)用例中,陣列對(duì)置板具有設(shè)置于與各超聲波換能器重疊的位置處的凹部和在超聲波換能器之間的除形成有振動(dòng)膜的區(qū)域之外的區(qū)域內(nèi)支承元件基板且隔開凹部的隔壁部。在這樣的構(gòu)成中,由于對(duì)應(yīng)于各超聲波換能器的凹部被隔壁部隔開,因此能夠抑制超聲波換能器之間的串?dāng)_。另外,由于元件基板由隔壁部支承,因此能夠抑制元件基板撓曲。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中,優(yōu)選地,所述元件基板具有多個(gè)所述超聲波換能器各自對(duì)應(yīng)的開口部和堵塞所述開口部的振動(dòng)膜,所述超聲波換能器陣列具有多個(gè)超聲波換能器組,所述超聲波換能器組包括由同一驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)且鄰接配置的多個(gè)所述超聲波換能器,所述陣列對(duì)置板具有凹部和隔壁部,所述凹部設(shè)置于在沿所述元件基板的厚度方向俯視觀察時(shí)與包括在多個(gè)所述超聲波換能器組內(nèi)的所述超聲波換能器的所述振動(dòng)膜重疊的位置且朝所述元件基板側(cè)開口,所述隔壁部在多個(gè)所述超聲波換能器組之間的所述振動(dòng)膜以外的區(qū)域支承所述元件基板且隔開所述凹部。

在本應(yīng)用例中,陣列對(duì)置板具有設(shè)置于與各超聲波換能器組重疊的位置處的凹部和在超聲波換能器組之間的除形成有振動(dòng)膜的區(qū)域之外的區(qū)域內(nèi)支承元件基板且隔開凹部的隔壁部。在這樣的構(gòu)成中,由于對(duì)應(yīng)于各超聲波換能器組的凹部被隔壁部隔開,因此能夠抑制超聲波換能器組之間的串?dāng)_。另外,由于元件基板由隔壁部支承,因此能夠抑制元件基板撓曲。

本發(fā)明的一應(yīng)用例的壓電器件,其特征在于,具有:元件基板,設(shè)置有呈陣列狀配置多個(gè)壓電元件而成的壓電元件陣列;陣列對(duì)置板,接合于所述元件基板,至少覆蓋所述壓電元件陣列;以及支承基板,支承所述元件基板和所述陣列對(duì)置板中的至少任一個(gè),所述支承基板具有插入部,至少所述陣列對(duì)置板的局部插入所述插入部。

在本應(yīng)用例中,支承基板在至少陣列對(duì)置板的局部插入插入部的狀態(tài)下,支承元件基板和陣列對(duì)置板中的至少任一個(gè)。

在這樣的構(gòu)成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規(guī)定厚度尺寸的支承基板、陣列對(duì)置板及元件基板的以往的構(gòu)成相比,能夠?qū)⒑穸瘸叽缈s小相當(dāng)于插入于插入部中的所述至少陣列對(duì)置板的局部的厚度尺寸的量,能夠?qū)崿F(xiàn)壓電器件的小型化。另外,由于也可以不縮小陣列對(duì)置板的尺寸以實(shí)現(xiàn)壓電器件的小型化,因此能夠抑制陣列對(duì)置板的剛性下降。這樣,根據(jù)本應(yīng)用例,能夠提供具有期望的剛性且小型的壓電器件。

本發(fā)明的一應(yīng)用例的超聲波測(cè)定裝置,其特征在于,具備:元件基板,設(shè)置有呈陣列狀配置多個(gè)超聲波換能器而成的超聲波換能器陣列;陣列對(duì)置板,接合于所述元件基板,至少覆蓋所述超聲波換能器陣列;支承基板,支承所述元件基板和所述陣列對(duì)置板中的至少任一個(gè);以及控制部,控制所述超聲波換能器,所述支承基板具有插入部,至少所述陣列對(duì)置板的局部插入所述插入部。

在本應(yīng)用例中,支承基板在至少陣列對(duì)置板的局部插入插入部的狀態(tài)下,支承元件基板和陣列對(duì)置板中的至少任一個(gè)。

在這樣的構(gòu)成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規(guī)定厚度尺寸的支承基板、陣列對(duì)置板及元件基板的以往的構(gòu)成相比,能夠?qū)⒑穸瘸叽缈s小相當(dāng)于插入于插入部中的所述至少陣列對(duì)置板的局部的厚度尺寸的量,能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波測(cè)定裝置的小型化。另外,由于也可以不縮小陣列對(duì)置板的尺寸以實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)定裝置的小型化,因此能夠抑制陣列對(duì)置板的剛性下降。這樣,根據(jù)本應(yīng)用例,能夠提供具有期望的強(qiáng)度且小型的超聲波測(cè)定裝置。

本發(fā)明的一應(yīng)用例的電子設(shè)備,其特征在于,具備:元件基板,設(shè)置有呈陣列狀配置多個(gè)壓電元件而成的壓電元件陣列;陣列對(duì)置板,接合于所述元件基板,至少覆蓋所述壓電元件陣列;支承基板,支承所述元件基板和所述陣列對(duì)置板中的至少任一個(gè);以及控制部,控制所述壓電元件,所述支承基板具有插入部,至少所述陣列對(duì)置板的局部插入于所述插入部中。

在本應(yīng)用例中,支承基板在至少陣列對(duì)置板的局部插入插入部的狀態(tài)下,支承元件基板和陣列對(duì)置板中的至少任一個(gè)。

在這樣的構(gòu)成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規(guī)定厚度尺寸的支承基板、陣列對(duì)置板及元件基板的以往的構(gòu)成相比,能夠?qū)⒑穸瘸叽缈s小相當(dāng)于插入于插入部中的所述至少陣列對(duì)置板的局部的厚度尺寸的量,能夠?qū)崿F(xiàn)電子設(shè)備的小型化。另外,由于也可以不縮小陣列對(duì)置板的尺寸以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化,因此能夠抑制陣列對(duì)置板的剛性下降。這樣,根據(jù)本應(yīng)用例,能夠提供具有期望的強(qiáng)度且小型的電子設(shè)備。

附圖說明

圖1是示出第一實(shí)施方式的超聲波測(cè)定裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成的立體圖。

圖2是示出第一實(shí)施方式的超聲波測(cè)定裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成的框圖。

圖3是示出第一實(shí)施方式的超聲波探測(cè)器中的超聲波器件的簡(jiǎn)要構(gòu)成的俯視圖。

圖4是從密封板側(cè)觀察第一實(shí)施方式的超聲波器件的元件基板時(shí)的俯視圖。

圖5是第一實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

圖6是從元件基板側(cè)觀察第一實(shí)施方式的超聲波器件的密封板時(shí)的俯視圖。

圖7是從元件基板側(cè)觀察第一實(shí)施方式的超聲波器件的配線基板時(shí)的俯視圖。

圖8的(A)~(C)是示出第一實(shí)施方式中的超聲波單元安裝于配線基板的方法的圖。

圖9是示出以往的超聲波器件的構(gòu)成例的截面圖。

圖10是第二實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

圖11是第三實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

圖12是第三實(shí)施方式的變形例的超聲波器件的截面圖。

圖13是第四實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

圖14是第四實(shí)施方式的變形例的超聲波器件的截面圖。

圖15是第五實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

圖16是第五實(shí)施方式的變形例的超聲波器件的截面圖。

圖17是第六實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

圖18是從元件基板側(cè)觀察第六實(shí)施方式的超聲波器件的密封板時(shí)的俯視圖。

圖19是示出另一實(shí)施方式的一例電子設(shè)備的圖。

符號(hào)說明

1超聲波測(cè)定裝置、8超聲波清洗器(電子設(shè)備)、10控制裝置(控制部)、23、23A配線基板(支承基板)、24、24A~24G超聲波器件(壓電器件)、41A背面(第一面)、41B工作面(第二面)、41C突出部、42、42A密封板、45接合部件、46樹脂部件(固定部件)、47、47A加強(qiáng)板、50超聲波換能器陣列、51超聲波換能器、51A超聲波換能器組、213配線端子部(元件端子部)、231配線端子部(電路端子部)、232貫通孔(插入部)、237槽部(第一槽部、插入部)、237A底面、411A開口部、412振動(dòng)膜、413壓電元件、414P第一電極墊(元件端子部)、416P第二電極墊(元件端子部)、421凹槽、422隔壁部、423端部、424凹槽、425隔壁部、471第二槽部、471A第二底面。

具體實(shí)施方式

[第一實(shí)施方式]

下面,基于附圖,對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的作為電子設(shè)備的超聲波測(cè)定裝置進(jìn)行說明。

[超聲波測(cè)定裝置1的構(gòu)成]

圖1是示出本實(shí)施方式的超聲波測(cè)定裝置1的簡(jiǎn)要構(gòu)成的立體圖。圖2是示出超聲波測(cè)定裝置1的簡(jiǎn)要構(gòu)成的框圖。

如圖1所示,本實(shí)施方式的超聲波測(cè)定裝置1具備超聲波探測(cè)器2、和經(jīng)由電纜3電連接于超聲波探測(cè)器2的控制裝置10。控制裝置10相當(dāng)于本發(fā)明的控制部。

該超聲波測(cè)定裝置1的超聲波探測(cè)器2抵接于生物體(例如人體)的表面,并從超聲波探測(cè)器2向生物體內(nèi)送出超聲波。另外,利用超聲波探測(cè)器2接收由生物體內(nèi)的器官反射的超聲波,并基于該接收信號(hào),例如獲取生物體內(nèi)的內(nèi)部斷層圖像、或者測(cè)定生物體內(nèi)的器官的狀態(tài)(例如血流等)。

[超聲波探測(cè)器2的構(gòu)成]

圖3是示出超聲波探測(cè)器2中的超聲波器件24的簡(jiǎn)要構(gòu)成的俯視圖。

超聲波探測(cè)器2具備:殼體21;設(shè)置于殼體21內(nèi)部的超聲波單元22;以及設(shè)置有用于控制超聲波單元22的驅(qū)動(dòng)電路等,并支承超聲波單元22的配線基板23。

此外,超聲波器件24構(gòu)成為包括超聲波單元22和配線基板23,超聲波單元22和配線基板23通過接合部件45(參照?qǐng)D5)接合。另外,超聲波單元22是本發(fā)明的壓電器件的一例,如下文所述,構(gòu)成為包括壓電元件413。

如圖1所示,殼體21在俯視觀察下形成為矩形的箱狀,在正交于厚度方向的一面(傳感器面21A)上設(shè)置有傳感器窗21B,露出超聲波單元22的局部。另外,在殼體21的局部(在圖1所示的例中為側(cè)面)上設(shè)置有電纜3的通過孔21C,電纜3從通過孔21C連接于殼體21內(nèi)部的配線基板23。另外,向電纜3和通過孔21C之間的縫隙中填充例如樹脂材料等,從而確保防水性。

需要說明的是,在本實(shí)施方式中,示出了利用電纜3連接超聲波探測(cè)器2和控制裝置10的構(gòu)成例,但并不限定于此,例如,既可以通過無線通信連接超聲波探測(cè)器2和控制裝置10,也可以在超聲波探測(cè)器2內(nèi)設(shè)置控制裝置10的各種構(gòu)成。

[超聲波單元22的構(gòu)成]

圖4是從密封板42側(cè)觀察超聲波單元22中的元件基板41時(shí)的俯視圖。圖5是沿圖4中的B-B線截取的超聲波器件24的截面圖。

如圖3和圖4所示,構(gòu)成超聲波器件24的超聲波單元22具備元件基板41、密封板42、聲音整合層43(參照?qǐng)D5)及聲透鏡44(參照?qǐng)D5)。

(元件基板41的構(gòu)成)

如圖5所示,元件基板41具備基板主體部411、層疊于基板主體部411的振動(dòng)膜412、以及層疊于振動(dòng)膜412的壓電元件413。這里,在元件基板41上,與密封板42相對(duì)的背面41A是本發(fā)明中的第一面,背面41A的相反側(cè)的工作面41B是本發(fā)明中的第二面。另外,由振動(dòng)膜412和壓電元件413構(gòu)成本發(fā)明的超聲波換能器51。

這里,如圖4所示,在從厚度方向觀察元件基板41的俯視時(shí),在元件基板41的中心區(qū)域內(nèi)設(shè)置有呈陣列狀配置多個(gè)超聲波換能器51而成的超聲波換能器陣列(壓電元件陣列)50。以后,將設(shè)置有該超聲波換能器陣列50的區(qū)域稱作“陣列區(qū)域Ar1”。如下文所述,在元件基板41的背面41A側(cè)的至少與陣列區(qū)域Ar1重疊的位置處配置有密封板42。

另外,如圖5所示,元件基板41具有從配置為與陣列區(qū)域Ar1重疊的密封板42向X方向的兩側(cè)突出的突出部41C。如圖4所示,在突出部41C的背面41A側(cè)的端子區(qū)域Ar2內(nèi)設(shè)置有沿Y方向配置的多個(gè)第一電極墊414P和第二電極墊416P。這些第一電極墊414P和第二電極墊416P相當(dāng)于本發(fā)明的元件端子部。需要說明的是,如下文所述,元件基板41在突出部41C處通過接合部件45(圖4中用雙點(diǎn)劃線示出其配置位置)接合于配線基板23。

基板主體部411例如是Si等的半導(dǎo)體基板。在該基板主體部411的陣列區(qū)域Ar1內(nèi)設(shè)置有對(duì)應(yīng)于各個(gè)超聲波換能器51的開口部411A。另外,各開口部411A由基板主體部411的背面41A側(cè)設(shè)置的振動(dòng)膜412堵塞。

振動(dòng)膜412由例如SiO2、SiO2和ZrO2的層疊體等構(gòu)成,以完全覆蓋基板主體部411的背面41A側(cè)的方式設(shè)置。該振動(dòng)膜412的厚度尺寸是相對(duì)于基板主體部411足夠小的厚度尺寸。在用Si構(gòu)成基板主體部411、用SiO2構(gòu)成振動(dòng)膜412的情況下,例如通過對(duì)基板主體部411的背面41A側(cè)進(jìn)行氧化處理,能夠容易地形成期望的厚度尺寸的振動(dòng)膜412。另外,在這種情況下,通過將SiO2的振動(dòng)膜412作為蝕刻終止層而對(duì)基板主體部411進(jìn)行蝕刻處理,能夠容易地形成開口部411A。

另外,如圖5所示,在堵塞各開口部411A的振動(dòng)膜412上設(shè)置有各自作為下部電極414、壓電膜415及上部電極416的層疊體的壓電元件413。在此,由振動(dòng)膜412和壓電元件413構(gòu)成本發(fā)明的超聲波換能器51。

在這樣的超聲波換能器51中,通過對(duì)下部電極414和上部電極416之間施加規(guī)定頻率的矩形波電壓,從而能夠使開口部411A的開口區(qū)域內(nèi)的振動(dòng)膜412振動(dòng)而送出超聲波。另外,如果振動(dòng)膜412因從對(duì)象物反射的超聲波而產(chǎn)生振動(dòng),則壓電膜415的上下之間產(chǎn)生電位差。因此,能夠通過檢測(cè)下部電極414和上部電極416之間產(chǎn)生的上述電位差,來檢測(cè)所接收的超聲波。

另外,在本實(shí)施方式中,如圖4所示,配置有多個(gè)上述那樣的超聲波換能器51沿X方向和正交于X方向的Y方向配置于元件基板41的陣列區(qū)域Ar1內(nèi)。

在此,下部電極414形成為沿X方向的直線狀。即,下部電極414跨沿X方向排列的多個(gè)超聲波換能器51設(shè)置,并由位于壓電膜415和振動(dòng)膜412之間的下部電極主體414A、連結(jié)相鄰的下部電極主體414A的下部電極線414B、以及向陣列區(qū)域Ar1外的端子區(qū)域Ar2引出的下部端子電極線414C構(gòu)成。因此,在沿X方向排列的超聲波換能器51中,下部電極414成為同電位。

另外,下部端子電極線414C延伸至陣列區(qū)域Ar1外的端子區(qū)域Ar2,在端子區(qū)域Ar2內(nèi)構(gòu)成連接于下文所述的配線端子部231的第一電極墊414P。

另一方面,如圖4所示,上部電極416具有:跨沿Y方向排列的多個(gè)超聲波換能器51而設(shè)置的元件電極部416A;以及連結(jié)相互平行的元件電極部416A的端部彼此的共通電極部416B(構(gòu)成本發(fā)明的第二電極線的一部分)。元件電極部416A具有:層疊于壓電膜415上的上部電極主體416C;連結(jié)相鄰的上部電極主體416C的上部電極線416D(構(gòu)成本發(fā)明的第二電極線的一部分);以及從配置于Y方向的兩端部的超聲波換能器51沿Y方向延伸至外側(cè)的上部端子電極416E(構(gòu)成本發(fā)明的第二電極線的一部分)。

共通電極部416B分別設(shè)置于陣列區(qū)域Ar1以外的外周區(qū)域Ar3的Y方向的兩側(cè)。+Y側(cè)的共通電極部416B連接從沿Y方向設(shè)置的多個(gè)超聲波換能器51中的設(shè)置于+Y側(cè)端部的超聲波換能器51向+Y側(cè)延伸的上部端子電極416E彼此。-Y側(cè)端部的共通電極部416B連接向-Y側(cè)延伸的上部端子電極416E彼此。因此,在陣列區(qū)域Ar1內(nèi)的各超聲波換能器51中,上部電極416成為同電位。另外,該一對(duì)共通電極部416B沿X方向設(shè)置,其端部從陣列區(qū)域Ar1引出至端子區(qū)域Ar2。而且,共通電極部416B在端子區(qū)域Ar2內(nèi)構(gòu)成連接于下文所述的配線端子部231的第二電極墊416P。

在上述那樣的超聲波換能器陣列50中,通過由下部電極414連結(jié)的沿X方向排列的超聲波換能器51構(gòu)成由同一驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)超聲波換能器組51A,從而構(gòu)成該超聲波換能器組51A沿Y方向排列多個(gè)而成的二維陣列結(jié)構(gòu)。

(密封板42的構(gòu)成)

圖6是從元件基板41側(cè)觀察密封板42時(shí)的俯視圖。

密封板42相當(dāng)于本發(fā)明的陣列對(duì)置板,如圖6所示,從厚度方向觀察密封板42時(shí),其平面形狀形成為例如矩形,由硅基板等的半導(dǎo)體基板、絕緣體基板構(gòu)成。如圖3所示,密封板42在俯視觀察下至少與陣列區(qū)域Ar1重疊且在X方向上配置于成為兩個(gè)端子區(qū)域Ar2之間的位置處,在陣列區(qū)域Ar1以外的外周區(qū)域Ar3內(nèi),通過接合膜、粘結(jié)劑等接合于元件基板41。由此,能夠通過密封板42提高元件基板41的基板強(qiáng)度。

需要說明的是,由于密封板42的材質(zhì)、厚度影響超聲波換能器51的頻率特性,因此,優(yōu)選地,根據(jù)超聲波換能器51接收和發(fā)送的超聲波的中心頻率進(jìn)行設(shè)定。

該密封板42在元件基板41的與陣列區(qū)域Ar1相對(duì)的陣列對(duì)置區(qū)域Ar4(參照?qǐng)D4)內(nèi)形成有超聲波換能器51各自對(duì)應(yīng)的多個(gè)凹槽(凹部)421。在鄰接的凹槽421之間,由該凹槽421形成的內(nèi)部空間被隔壁部422隔開。

通過形成該凹槽421,在振動(dòng)膜412的被超聲波換能器51振動(dòng)的區(qū)域(開口部411A內(nèi)),在與元件基板41之間設(shè)置規(guī)定尺寸的間隙421A,不妨礙振動(dòng)膜412振動(dòng)。

另外,隔壁部422配置于基板主體部411的與超聲波換能器51之間的開口部411A以外的區(qū)域(支承部411B;參照?qǐng)D5)重疊的位置處,并支承基板主體部411。通過利用該隔壁部422隔出內(nèi)部空間S,能夠抑制來自一個(gè)超聲波換能器51的背面波射入另一鄰接的超聲波換能器51的不良情況(串?dāng)_)。

需要說明的是,也可以接合基板主體部411的開口部411A以外的區(qū)域(支承部411B)和密封板42的隔壁部422。

另外,如果振動(dòng)膜412產(chǎn)生振動(dòng),則除了開口部411A側(cè)(工作面41B側(cè)),密封板42側(cè)(背面41A側(cè))也釋放作為背面波的超聲波。該背面波通過密封板42反射,經(jīng)由間隙421A再次釋放至振動(dòng)膜412側(cè)。這時(shí),如果反射背面波和從振動(dòng)膜412向工作面41B側(cè)放出的超聲波的相位發(fā)生了偏移,則超聲波衰減。因此,在本實(shí)施方式中,以使間隙421A內(nèi)的聲音距離成為超聲波的波長(zhǎng)λ的四分之一(λ/4)的奇數(shù)倍的方式設(shè)定各凹槽421的槽深。換言之,考慮從超聲波換能器51發(fā)出的超聲波的波長(zhǎng)λ,設(shè)定元件基板41、密封板42的各部分的厚度尺寸。

(聲音整合層43和聲透鏡44的構(gòu)成)

如圖5所示,聲音整合層43設(shè)置于元件基板41的工作面41B側(cè)。具體而言,聲音整合層43填充在元件基板41的開口部411A內(nèi),且從基板主體部411的工作面41B側(cè)以規(guī)定的厚度尺寸形成。

聲透鏡44設(shè)置于聲音整合層43上,如圖1所示,從殼體21的傳感器窗21B露出至外部。

該聲音整合層43、聲透鏡44將從超聲波換能器51發(fā)送的超聲波高效傳播至作為測(cè)定對(duì)象的生物體,另外,將生物體內(nèi)反射的超聲波高效傳播至超聲波換能器51。因而,聲音整合層43和聲透鏡44被設(shè)定為元件基板41的超聲波換能器51的聲阻抗和生物體的聲阻抗的中間的聲阻抗。

[配線基板23的構(gòu)成]

圖7是從元件基板41側(cè)觀察配線基板23時(shí)的俯視圖。

配線基板23相當(dāng)于本發(fā)明的支承基板,接合有元件基板41。如圖5和圖7所示,該配線基板23具備配線端子部231和貫通孔232。

配線端子部231相當(dāng)于本發(fā)明的電路端子部,設(shè)置于在元件基板41的突出部41C的端子區(qū)域Ar2內(nèi)設(shè)置的各電極墊414P、416P對(duì)應(yīng)的位置處。該配線端子部231通過例如焊錫等具有導(dǎo)電性的接合部件45接合于相應(yīng)的電極墊414P、416P。即,元件基板41的突出部41C通過接合部件45接合于配線基板23。需要說明的是,配線端子部231和接合部件45由樹脂覆膜45A覆蓋。

貫通孔232相當(dāng)于本發(fā)明的插入部,如圖4所示,密封板42插入于貫通孔232內(nèi)。在圖示的例中,貫通孔232在俯視觀察下具有對(duì)應(yīng)于密封板42的形狀(圖示的例中為矩形),以可插入該密封板42的方式構(gòu)成,并沿厚度方向貫通配線基板23。在密封板42插入于該貫通孔232內(nèi)的狀態(tài)下,配線端子部231和各電極墊414P、416P通過接合部件45接合,元件基板41接合于配線基板23。

另外,配線基板23設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)超聲波單元22的驅(qū)動(dòng)電路等。具體而言,如圖2所示,配線基板23具備選擇電路233、發(fā)送電路234、接收電路235及連接部236(參照?qǐng)D3)。

選擇電路233基于控制裝置10的控制,對(duì)連接超聲波單元22和發(fā)送電路234的發(fā)送連接、以及連接超聲波單元22和接收電路235的接收連接進(jìn)行切換。

在控制裝置10的控制下切換為發(fā)送連接時(shí),發(fā)送電路234經(jīng)由選擇電路233輸出用于向超聲波單元22發(fā)送超聲波的發(fā)送信號(hào)。

在控制裝置10的控制下切換為接收連接時(shí),接收電路235經(jīng)由選擇電路233向控制裝置10輸出從超聲波單元22輸入的接收信號(hào)。接收電路235構(gòu)成為包括例如低噪聲放大器、電壓控制衰減器、可編程增益放大器、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器等,在對(duì)接收信號(hào)實(shí)施轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)、消除噪聲成分、放大至期望信號(hào)電平等的各種信號(hào)處理之后,將處理后的接收信號(hào)輸出至控制裝置10。

連接部236連接于發(fā)送電路234、接收電路235。另外,在連接部236上連接有電纜3,如上所述,該電纜3從殼體21的通過孔21C引出并連接于控制裝置10。

[超聲波單元22安裝于配線基板23的方法]

圖8是示出本實(shí)施方式中的超聲波單元22安裝于配線基板23的方法的圖。

在本實(shí)施方式中,超聲波單元22和配線基板23的連接首先如圖8的(A)所示,在設(shè)置于元件基板41的各電極墊414P、416P相對(duì)的位置處的配線端子部231,設(shè)置例如焊錫等具有導(dǎo)電性的接合部件45。需要說明的是,雖省略圖示,但配線基板23放置于平坦面上。

然后,如圖8的(B)和圖8的(C)所示,從配線基板23的法線方向(厚度方向)疊置超聲波單元22,并利用按壓部件等進(jìn)行按壓。由此,各電極墊414P、416P和配線端子部231通過接合部件45接合。然后,利用樹脂覆膜45A覆蓋電極墊414P、416P和配線端子部231,從而能夠容易地將超聲波單元22安裝于配線基板23。

圖9是示意性示出使用FPC 71電連接超聲波單元22和配線基板23的現(xiàn)有例的構(gòu)成的截面圖。在圖9所示的現(xiàn)有例中,密封板72在俯視觀察下具有與元件基板41大致相同的外形,在與各電極墊414P、416P重疊的位置處設(shè)置有開口73。另外,F(xiàn)PC 71的一端插入于該開口73內(nèi),并連接于414P、416P。該FPC 71在開口73的角部附近以使該FPC 71的另一端朝向配線基板23的外周部的方式沿配線基板23折曲。并且,F(xiàn)PC 71的另一端連接于配線基板23的配線端子部231。在這樣的現(xiàn)有例中,F(xiàn)PC 71和密封板72上的開口73的角部接觸可能導(dǎo)致FPC 71斷線(參照?qǐng)D9的區(qū)域I)。另外,由于FPC 71的折曲部分的角度變化、FPC 71的張力,超聲波單元22可能浮起(參照?qǐng)D9的區(qū)域II)。

與此相對(duì),在采用本實(shí)施方式那樣的倒裝法安裝的構(gòu)成中,不會(huì)像圖9所示的現(xiàn)有例那樣,由于FPC 71和密封板72上的開口73的角部接觸而導(dǎo)致斷線,提高了配線可靠性。另外,由于超聲波單元22不會(huì)因FPC 71的張力而浮起,因此能夠?qū)⒊暡◤某暡〒Q能器陣列50高精度地發(fā)送至期望方向,另外,能夠從期望方向高精度地接收超聲波。

另外,在將FPC 71的一端連接于超聲波單元22,設(shè)置樹脂覆膜74之后,將另一端連接于配線基板23的情況下,經(jīng)加熱的FPC 71、樹脂覆膜74可能因熱收縮等發(fā)生變形。

與此相對(duì),在本實(shí)施方式中,在連接了電極墊414P、416P和配線端子部231并用樹脂覆膜45A覆蓋后,不對(duì)其進(jìn)行加熱。因而,能夠抑制樹脂覆膜45A因熱收縮等發(fā)生變形從而應(yīng)力作用于超聲波單元22,能夠抑制元件基板41因該應(yīng)力而發(fā)生變形等不良情況的出現(xiàn)。

[控制裝置10的構(gòu)成]

如圖2所示,控制裝置10構(gòu)成為具備操作部11、顯示部12、存儲(chǔ)部13及運(yùn)算部14。該控制裝置10可以使用例如平板終端、智能電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)等終端裝置,也可以是用于操作超聲波探測(cè)器2的專用終端裝置。

操作部11是便于用戶操作超聲波測(cè)定裝置1的UI(user interface,用戶界面),可以由例如設(shè)置于顯示部12上的觸摸面板、操作按鈕、鍵盤、鼠標(biāo)等構(gòu)成。

顯示部12由例如液晶顯示器等構(gòu)成,用于顯示圖像。

存儲(chǔ)部13存儲(chǔ)用于控制超聲波測(cè)定裝置1的各種程序、各種數(shù)據(jù)。

運(yùn)算部14由例如CPU(Central Processing Unit,中央處理器)等運(yùn)算電路、存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)電路構(gòu)成。而且,運(yùn)算部14通過讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部13中的各種程序,從而對(duì)發(fā)送電路234進(jìn)行發(fā)送信號(hào)的生成和輸出處理的控制,對(duì)接收電路235進(jìn)行接收信號(hào)的頻率設(shè)定、增益設(shè)定等的控制。

[第一實(shí)施方式的作用効果]

配線基板23具有在元件基板41側(cè)開口并從元件基板41側(cè)插入密封板42的貫通孔232。在超聲波器件24中,在密封板42插入于該貫通孔232內(nèi)的狀態(tài)下,元件基板41通過接合部件45接合于配線基板23。

在這樣的構(gòu)成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規(guī)定厚度尺寸的支承基板、密封板及元件基板的以往的構(gòu)成相比,能夠?qū)⒊暡ㄆ骷?4的厚度尺寸縮小相當(dāng)于插入于貫通孔232內(nèi)的密封板42的厚度尺寸的量,能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波器件24的小型化。另外,能夠抑制為了實(shí)現(xiàn)超聲波器件24的小型化而縮小密封板的尺寸從而導(dǎo)致的密封板的剛性下降。這樣,根據(jù)本實(shí)施方式,能夠提供具有期望的剛性且小型的超聲波器件24。另外,能夠提供具有期望的強(qiáng)度且小型的超聲波測(cè)定裝置1。

貫通孔232設(shè)置為貫通配線基板23。在這樣的構(gòu)成中,即使是具有配線基板23的厚度尺寸以上的厚度的密封板42,也能夠?qū)㈥嚵袑?duì)置板以期望的插入量插入到貫通孔232中。也就是說,不管密封板42的厚度尺寸是大是小,都能夠設(shè)定元件基板41的位置,能夠擴(kuò)展超聲波器件24內(nèi)的設(shè)計(jì)自由度。例如,在將配線基板23配置于平坦面的狀態(tài)下,通過將元件基板41接合于配線基板23,也能夠進(jìn)行使密封板42的與元件基板41相反側(cè)的面、和配線基板23的與元件基板41相反一側(cè)的面在厚度方向上位于同一位置的配置。需要說明的是,在這種情況下,能夠?qū)⒃?1相對(duì)于配線基板23配置于基板厚度方向上的期望位置處。

元件基板41具有突出部41C,并在突出部41C處接合于配線基板23。在本實(shí)施方式中,在將密封板42插入于貫通孔232中的狀態(tài)下,元件基板41的突出部41C和配線基板23接合。在這樣的構(gòu)成中,在將密封板42插入于貫通孔232中的狀態(tài)下,在俯視觀察下,容易調(diào)整元件基板41相對(duì)于配線基板23的位置,能夠?qū)崿F(xiàn)定位精度的提高。

接合部件45由導(dǎo)電性材料形成,通過直接接合設(shè)置于元件基板41的各電極墊414P、416P和設(shè)置于配線基板23的配線端子部231,來接合其和配線基板23(倒裝法安裝)。由此,能夠簡(jiǎn)化超聲波單元22的安裝階段的操作工序,能夠提高制造效率。

另外,在安裝時(shí),如圖9所示,在使用焊錫接合各電極墊414P、416P及配線端子部231、柔性基板的情況下,對(duì)柔性基板進(jìn)行一端側(cè)加熱和另一端側(cè)加熱的這兩次加熱,加熱工序數(shù)量增加。在這種情況下,擔(dān)心在進(jìn)行第二次加熱之前,覆蓋柔性基板的接合部分的樹脂覆膜等樹脂材料熱收縮或變形,從而應(yīng)力作用于元件基板41,該元件基板41發(fā)生變形。與此相對(duì),在本實(shí)施方式中,利用倒裝法安裝,通過一次加熱就能夠接合各電極墊414P、416P和配線端子部231,能夠抑制上述元件基板41發(fā)生變形。

密封板42具備設(shè)置于與各超聲波換能器51重疊的位置處的凹槽421和在超聲波換能器51之間的除形成有振動(dòng)膜412的區(qū)域之外的區(qū)域內(nèi)支承元件基板41且隔開凹槽421的隔壁部422。在這樣的構(gòu)成中,由于對(duì)應(yīng)于各超聲波換能器51的凹槽421被隔壁部422隔開,因此能夠抑制超聲波換能器之間的串?dāng)_。另外,由于配線基板23由隔壁部422支承,因此能夠抑制元件基板41撓曲。

[第二實(shí)施方式]

接著,說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。

圖10是第二實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

如圖10所示,相對(duì)于第一實(shí)施方式的超聲波器件,第二實(shí)施方式的超聲波器件24A還具備作為將密封板42固定于配線基板23的固定部件的樹脂部件46。第二實(shí)施方式的超聲波器件24A除具備樹脂部件46這一點(diǎn)之外,其余基本上與第一實(shí)施方式的超聲波器件24大致相同地構(gòu)成。需要說明的是,進(jìn)行下面的說明時(shí),對(duì)與第一實(shí)施方式相同的構(gòu)成標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào),并省略或簡(jiǎn)化其說明。

樹脂部件46相當(dāng)于本發(fā)明的固定部件,其填充在超聲波單元22和配線基板23之間。即,樹脂部件46填充在貫通孔232的內(nèi)表面和密封板42之間的間隙、夾在元件基板41和配線基板23之間的區(qū)域內(nèi)。通過該樹脂部件46,密封板42接合于配線基板23。需要說明的是,作為樹脂部件46,可以使用例如環(huán)氧類的粘結(jié)劑。

[第二實(shí)施方式的作用效果]

在本實(shí)施方式中,密封板42在插入于貫通孔232中的狀態(tài)下,通過樹脂部件46固定于配線基板23。由此,例如,即使在測(cè)定時(shí)等從工作面41B朝背面41A的方向的應(yīng)力產(chǎn)生作用的情況下,也能夠抑制由于密封板42在貫通孔232內(nèi)移動(dòng)而元件基板41發(fā)生變形、或者由于變形量超出允許范圍而元件基板41破損。

另外,在本實(shí)施方式中,使用粘結(jié)劑作為樹脂部件46。因而,在將密封板42插入到貫通孔232中的狀態(tài)下,通過使粘結(jié)劑流入到貫通孔232的內(nèi)表面和密封板42之間的間隙內(nèi)并使其固化等的簡(jiǎn)單方法,就能將密封板42固定于配線基板23。

[第三實(shí)施方式]

接著,說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式。

在第一實(shí)施方式的超聲波器件中,在配線基板23上設(shè)置有沿基板厚度方向貫通該配線基板23的貫通孔232。與此相對(duì),第三實(shí)施方式的超聲波器件的區(qū)別點(diǎn)在于:設(shè)置槽部來代替上述貫通孔232。

圖11是第三實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

如圖11所示,超聲波器件24B中的配線基板23A具有槽部237。

槽部237相當(dāng)于本發(fā)明的第一槽部,在俯視觀察下,設(shè)置于與第一實(shí)施方式的貫通孔232(參照?qǐng)D5)相同的位置,密封板42插入于槽部237內(nèi)。該槽部237具有與元件基板41相對(duì)的底面(第一底面)237A,元件基板41的相反側(cè)的密封板42的端部423(即,密封板42的與元件基板41相反側(cè)的端面)抵接于底面237A。在這樣的構(gòu)成中,由于密封板42的端部423由底面237A支承,因此能夠抑制密封板42朝元件基板41的相反側(cè)移動(dòng),進(jìn)而能夠抑制元件基板41在應(yīng)力的作用下朝密封板42側(cè)翹曲。

需要說明的是,在本實(shí)施方式中,密封板42的端部423和槽部237的底面237A相抵接,但并不限定于此,端部423和底面237A也可以分開。在這種情況下,優(yōu)選地,以使元件基板41的翹曲量(密封板42的移動(dòng)量)處于允許范圍內(nèi)的方式設(shè)定基板厚度方向上的端部423和底面237A之間的間隙的尺寸。由此,能夠抑制由于元件基板41向密封板42側(cè)翹曲而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)精度下降、元件基板41破損等的不良情況。

[第三實(shí)施方式的作用效果]

槽部237用于密封板42插入。該槽部237的底面237A抵接于密封板42的端部423。在這樣的構(gòu)成中,如上所述,能夠抑制元件基板41翹曲,能夠抑制由于該翹曲而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)精度下降、元件基板41破損等的不良情況的出現(xiàn)。

另外,在本實(shí)施方式中,能夠在密封板42的端部423抵接于底面237A的狀態(tài)下,將元件基板41接合于配線基板23A。由此,能夠在基板厚度方向上對(duì)密封板42即元件基板41進(jìn)行定位。即,由于能夠根據(jù)槽部237的厚度方向的尺寸設(shè)定密封板42的插入量,因此能夠?qū)υ?1進(jìn)行定位,也容易進(jìn)行定位。

[第三實(shí)施方式的變形例]

圖12是第三實(shí)施方式的一變形例的超聲波器件24C的截面圖。

在圖12所示的超聲波器件24C中,在槽部237的內(nèi)表面和密封板42之間的間隙、夾在元件基板41和配線基板23A之間的區(qū)域內(nèi)填充有樹脂部件46。

在這樣的構(gòu)成中,除了上述第三實(shí)施方式的作用效果,同時(shí)還能得到第二實(shí)施方式的作用效果。即,能夠相對(duì)于配線基板23A容易地對(duì)元件基板41進(jìn)行定位。另外,能夠?qū)⒚芊獍?2固定于配線基板23A,能夠抑制元件基板41變形、破損。

[第四實(shí)施方式]

接著,說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式。

圖13是第四實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

如圖13所示,相對(duì)于第一實(shí)施方式的超聲波器件,第四實(shí)施方式的超聲波器件24D還具備覆蓋配線基板23的貫通孔232的加強(qiáng)板47。

加強(qiáng)板47在沿厚度方向觀察的俯視時(shí)是矩形部件,在元件基板41的相反側(cè)接合于配線基板23。該加強(qiáng)板47配置于在沿厚度方向觀察的俯視時(shí)至少與貫通孔232重疊的位置處,并堵塞貫通孔232的一端(密封板42插入一側(cè)的相反側(cè)的開口)。加強(qiáng)板47具有高于配線基板23、密封板42的剛性,使用例如42合金等金屬材料形成。

另外,加強(qiáng)板47的面對(duì)貫通孔232的面(元件基板41側(cè)的面)抵接于密封板42的端部423。在這樣的構(gòu)成中,由于密封板42的端部423由加強(qiáng)板47支承,因此能夠抑制密封板42朝元件基板41的相反側(cè)移動(dòng),進(jìn)而能夠抑制元件基板41在應(yīng)力的作用下朝密封板42側(cè)翹曲。

上述超聲波器件24D可以通過與圖8所示的第一實(shí)施方式的超聲波器件24的安裝方法基本相同的方法安裝于配線基板23。即,在將加強(qiáng)板47接合于配線基板23之后,通過倒裝法安裝將超聲波單元22安裝于該配線基板23。在這種情況下,通過使密封板42抵接于加強(qiáng)板47,能夠在厚度方向上相對(duì)于配線基板23對(duì)超聲波單元22和密封板42進(jìn)行定位。

需要說明的是,超聲波器件24D的安裝方法并不限定于上述方法,也可以是,在將超聲波單元22安裝于配線基板23之后,將加強(qiáng)板47接合于配線基板23。

這里,在本實(shí)施方式中,密封板42的端部423和加強(qiáng)板47相抵接,但并不限定于此,與第三實(shí)施方式相同,端部423和加強(qiáng)板47也可以分開。在這種情況下,優(yōu)選地,以使元件基板41的翹曲量處于允許范圍內(nèi)的方式設(shè)定基板厚度方向上的端部423和加強(qiáng)板47之間的間隙的尺寸。由此,能夠抑制由于元件基板41向密封板42側(cè)翹曲而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)精度下降、元件基板41破損等的不良情況。

[第四實(shí)施方式的作用效果]

在本實(shí)施方式中,在配線基板23的與元件基板41相反一側(cè)的面上接合加強(qiáng)板47,密封板42抵接于該加強(qiáng)板47的面對(duì)貫通孔232的面。在這樣的構(gòu)成中,能夠在使密封板42抵接于加強(qiáng)板47的狀態(tài)下,將元件基板41接合于配線基板23。由此,能夠在基板厚度方向上對(duì)密封板42即元件基板41進(jìn)行定位。另外,能夠利用加強(qiáng)板47加強(qiáng)配線基板23,能夠提高超聲波器件24D(超聲波單元22)的強(qiáng)度。

[第四實(shí)施方式的變形例]

圖14是第四實(shí)施方式的一變形例的超聲波器件24E的截面圖。

如圖14所示,相對(duì)于第四實(shí)施方式的超聲波器件24D,超聲波器件24E還具備將密封板42接合于配線基板23和加強(qiáng)板47的樹脂部件46。

樹脂部件46填充在由貫通孔232的內(nèi)表面、密封板42和加強(qiáng)板47包圍的空間、夾在元件基板41和配線基板23之間的區(qū)域內(nèi)。密封板42通過該樹脂部件46接合于配線基板23、加強(qiáng)板47。

在這樣的構(gòu)成中,除了上述第四實(shí)施方式的作用效果,同時(shí)還能得到第二實(shí)施方式的作用效果。即,能夠相對(duì)于配線基板23容易地對(duì)元件基板41進(jìn)行定位。另外,能夠?qū)⒚芊獍?2固定于配線基板23,能夠抑制元件基板41變形、破損。

[第五實(shí)施方式]

接著,說明本發(fā)明的第五實(shí)施方式。

在第四實(shí)施方式的超聲波器件中,在配線基板23上設(shè)置有沿基板厚度方向貫通該配線基板23的貫通孔232,平板狀的加強(qiáng)板47以覆蓋該貫通孔232的方式接合于配線基板23。與此相對(duì),第五實(shí)施方式的超聲波器件的區(qū)別點(diǎn)在于:在上述加強(qiáng)板的與貫通孔232重疊的位置處設(shè)置有第二槽部。

圖15是第五實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。

如圖15所示,超聲波器件24F中的加強(qiáng)板47A具有第二槽部471。

第二槽部471設(shè)置于在俯視時(shí)與貫通孔232重疊的位置處,密封板42的端部423插入于第二槽部471中。即,在本實(shí)施方式中,基板厚度方向上的密封板42的尺寸大于配線基板23。因此,密封板42的端部423在基板厚度方向上的元件基板41的相反側(cè)從貫通孔232突出。該密封板42的端部423插入于第二槽部471中,與該第二槽部471的第二底面471A相抵接。

[第五實(shí)施方式的作用效果]

在本應(yīng)用例中,在厚度方向上,元件基板41的相反側(cè)的密封板42的端部423從配線基板23突出,并插入到設(shè)置于加強(qiáng)板47A的第二槽部471中。于是,在上述密封板42的端部423抵接于第二槽部471的第二底面471A的狀態(tài)下,元件基板41和配線基板23接合。由此,能夠在密封板42支承于第二底面471A的狀態(tài)下,將元件基板41接合于配線基板23。由此,能夠在基板厚度方向上對(duì)密封板42即元件基板41進(jìn)行定位。而且,能夠根據(jù)第二槽部471的厚度方向的尺寸設(shè)定密封板42的插入量,能夠進(jìn)一步擴(kuò)展超聲波器件24F內(nèi)的設(shè)計(jì)自由度。

另外,通過將第二槽部471的平面形狀(從板厚方向觀察加強(qiáng)板的俯視時(shí)的形狀)設(shè)定為對(duì)應(yīng)于密封板42的平面形狀的形狀,能夠適當(dāng)實(shí)施密封板42的校準(zhǔn)調(diào)整,并且能夠抑制其向平面方向的位移。

[第五實(shí)施方式的變形例]

如圖16所示,相對(duì)于第五實(shí)施方式的超聲波器件24F,超聲波器件24G還具備將密封板42接合于配線基板23和加強(qiáng)板47的樹脂部件46。

樹脂部件46填充在由貫通孔232的內(nèi)表面、密封板42和加強(qiáng)板47的第二槽部471包圍的空間、夾在元件基板41和配線基板23之間的區(qū)域內(nèi)。即,密封板42通過該樹脂部件46接合于配線基板23、加強(qiáng)板47。

在這樣的構(gòu)成中,除了上述第五實(shí)施方式的作用效果,同時(shí)還能得到第二實(shí)施方式的作用效果。即,能夠相對(duì)于配線基板23容易地對(duì)元件基板41進(jìn)行定位。另外,能夠?qū)⒚芊獍?2固定于配線基板23,能夠抑制元件基板41變形、破損。

[第六實(shí)施方式]

接著,說明本發(fā)明的第六實(shí)施方式。

在第一實(shí)施方式的超聲波器件中,密封板42形成有對(duì)應(yīng)于各超聲波換能器51的凹槽421。與此相對(duì),第六實(shí)施方式的超聲波器件的區(qū)別點(diǎn)在于:形成有包括多個(gè)超聲波換能器51的超聲波換能器組51A各自對(duì)應(yīng)的凹槽。

圖17是第六實(shí)施方式的超聲波器件的截面圖。另外,圖18是從元件基板41側(cè)觀察密封板42A時(shí)的俯視圖。

如圖17所示,超聲波器件24H具備密封板42A。

如圖18所示,該密封板42A在陣列對(duì)置區(qū)域Ar4(參照?qǐng)D4)內(nèi)形成有超聲波換能器組51A各自對(duì)應(yīng)的多個(gè)凹槽(凹部)424。該多個(gè)凹槽424在基板厚度方向的俯視時(shí)由沿X方向設(shè)置的多個(gè)隔壁部425彼此隔開。即,在沿Y方向鄰接的凹槽424之間,由該凹槽424形成的內(nèi)部空間SA被隔壁部425隔開。

[第六實(shí)施方式的作用效果]

密封板42A形成有設(shè)置于與各超聲波換能器組51A重疊的位置處的凹槽424,由該凹槽424形成的內(nèi)部空間SA被隔壁部425隔開。在這樣的構(gòu)成中,由于對(duì)應(yīng)于各超聲波換能器組51A的凹槽424被隔壁部425隔開,因此能夠抑制超聲波換能器組51A之間的串?dāng)_。

另外,隔壁部425在超聲波換能器組51A之間的除形成有振動(dòng)膜412的區(qū)域之外的區(qū)域內(nèi)支承元件基板41。在這樣的構(gòu)成中,通過利用隔壁部425支承元件基板41,能夠抑制該元件基板41撓曲。

[變形例]

需要說明的是,本發(fā)明并不限于上述的各實(shí)施方式,通過能達(dá)到本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改良及適當(dāng)組合各實(shí)施方式等而得到的構(gòu)成都包含在本發(fā)明中。

在上述各實(shí)施方式中,作為插入部的貫通孔232、槽部237在俯視觀察下具有對(duì)應(yīng)于密封板42的形狀,構(gòu)成為僅能插入元件基板41和密封板42中的密封板42。但是,本發(fā)明并不限定于此,也可以采用元件基板41和密封板42這兩者構(gòu)成為插入到插入部中、該元件基板41和密封板42中的至少一個(gè)支承于配線基板23的構(gòu)成。例如,也可以是,在基板厚度方向的俯視觀察下,元件基板41和密封板42的外形一致,元件基板41和密封板42這兩者構(gòu)成為能插入其中。另外,并不限定于像上述各實(shí)施方式那樣元件基板41支承于配線基板23的構(gòu)成,也可以采用僅密封板42通過例如樹脂部件46等的固定部件固定、支承于配線基板23的構(gòu)成。

在上述第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中,例示了密封板42的與元件基板41相反側(cè)的端部和貫通孔232的開口端在基板厚度方向上配置于同一位置的構(gòu)成,但本發(fā)明并不限定于此。也可以是,例如,雖省略圖示,但上述密封板42的端部和貫通孔232的開口端配置于基板厚度方向上的不同位置。也可以是,例如,在安裝時(shí),利用用于在基板厚度方向上將該密封板42定位于配線基板23的與貫通孔232重疊的位置處的具有凸部、凹部的夾具,對(duì)密封板42的插入量進(jìn)行調(diào)整,從而進(jìn)行定位。這樣,通過采用貫通孔232貫通配線基板23的構(gòu)成,利用例如使用上述夾具等的簡(jiǎn)單方法,就能相對(duì)于配線基板23對(duì)元件基板41和密封板42進(jìn)行定位。

在上述第三實(shí)施方式中,例示了密封板42抵接于槽部237的底面237A的構(gòu)成,但本發(fā)明并不限定于此。也可以是,例如,密封板42和底面237A分開配置。另外,也可以是,在密封板42和底面237A之間填充樹脂部件46,該密封板42的端部423和底面237A接合。在上述第四實(shí)施方式和第五實(shí)施方式中也同樣,既可以將密封板和加強(qiáng)板分開配置,也可以在密封板的端部和加強(qiáng)板之間填充樹脂部件。

在上述第二實(shí)施方式、第三至第五實(shí)施方式的變形例中,例示了作為固定密封板42和配線基板23、23A的固定部件的樹脂部件46還填充在配線基板23、23A和元件基板41之間的構(gòu)成,但本發(fā)明并不限定于此。例如,也可以采用樹脂部件46僅填充在密封板42和配線基板23、23A(插入部的內(nèi)表面)之間,而不對(duì)元件基板41和配線基板23、23A之間進(jìn)行填充的構(gòu)成。在這樣的構(gòu)成中,由于樹脂部件46不接觸元件基板41,因此即使樹脂部件46固化收縮,該固化收縮產(chǎn)生的應(yīng)力也不直接作用于元件基板41。因而,能夠更適當(dāng)?shù)匾种朴蓱?yīng)力引起的元件基板41的變形。

在上述各實(shí)施方式中,例示了元件基板41接合于配線基板23、23A,并由該配線基板23、23A支承的構(gòu)成,但本發(fā)明并不限定于此。也可以是,例如,超聲波單元配置于元件基板41和配線基板23、23A之間,并具備支承該元件基板41的支承基板(中繼基板)。需要說明的是,支承基板也可以構(gòu)成為,在基板厚度方向的俯視觀察下,在元件基板41側(cè)的與電極墊414P、416P重疊的位置處和配線基板一側(cè)的與配線端子部231重疊的位置處具備貫通電極,并能通過該貫通電極導(dǎo)通電極墊414P、416P和配線端子部231。

在上述各實(shí)施方式中,例示了在超聲波換能器陣列50中,由沿X方向排列的多個(gè)超聲波換能器51構(gòu)成超聲波換能器組51A,該超聲波換能器組51A沿Y方向排列而成的一維陣列結(jié)構(gòu),但本發(fā)明并不限定于此。也可以是,例如,各超聲波換能器51的下部電極414各自單獨(dú)引出并引出至端子區(qū)域Ar2,各自單獨(dú)連接于配線基板23。在這種情況下,能夠單獨(dú)驅(qū)動(dòng)各超聲波換能器51,能夠?qū)⒊暡〒Q能器陣列50作為二維陣列進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

在上述各實(shí)施方式中,例示了使用導(dǎo)電部件作為接合部件45來連接元件基板41側(cè)的電極墊414P、416P和配線基板23、23A側(cè)的配線端子部213,同時(shí)接合元件基板41和配線基板23、23A的構(gòu)成,但本發(fā)明并不限定于此。也可以是,例如,將接合元件基板41和配線基板23、23A的接合部件和連接電極墊414P、416P及配線端子部213的連接部件分別分開設(shè)置。

作為超聲波測(cè)定裝置1,例示了用于測(cè)定生物體的內(nèi)部斷層結(jié)構(gòu)的構(gòu)成,此外,也可以用作例如檢查混凝土建筑物等的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測(cè)定儀等。

另外,例示了具備超聲波單元22的超聲波測(cè)定裝置1,但也可以應(yīng)用于其他電子設(shè)備。例如,可以用于將超聲波送出至清洗對(duì)象,對(duì)清洗對(duì)象進(jìn)行超聲波清洗的超聲波清洗器等。

圖19是示出超聲波清洗器的簡(jiǎn)要構(gòu)成的圖。

圖19所示的超聲波清洗器8具備清洗槽81和設(shè)置于清洗槽81的例如底面的超聲波模塊82。

超聲波模塊82具備與上述各實(shí)施方式相同的超聲波單元22和控制超聲波單元22的配線基板83。即,超聲波單元22具備工作面41B面對(duì)清洗槽81的內(nèi)表面的元件基板41、和設(shè)置于元件基板41的背面41A側(cè)的密封板42,在元件基板41的背面41A側(cè)具備由多個(gè)超聲波換能器51(圖19中省略圖示)構(gòu)成的超聲波換能器陣列50(圖19中省略圖示)和引出至超聲波換能器陣列50的陣列區(qū)域Ar1(圖19中省略圖示)的外側(cè)的電極線。并且,電極線在陣列區(qū)域Ar1外的端子區(qū)域Ar2內(nèi)電連接于設(shè)置于配線基板83的配線端子部(省略圖示)。

在這樣的構(gòu)成中,能夠容易地通過倒裝法安裝將超聲波單元22安裝于配線基板83。另外,由于元件基板41的工作面41B側(cè)面對(duì)清洗槽81側(cè),因此能夠提高設(shè)置于背面41A側(cè)的超聲波換能器51、電極線的防水性。

在上述各實(shí)施方式中,采用在元件基板41上設(shè)置開口部411A的構(gòu)成,但也可以采用例如不在元件基板41上設(shè)置開口部411A,而是超聲波換能器51利用元件基板41自身的振動(dòng)以送出超聲波,并利用元件基板41的振動(dòng)檢測(cè)超聲波的接收的構(gòu)成等。在這種情況下,作為陣列對(duì)置板,也可以將本發(fā)明適當(dāng)應(yīng)用于在超聲波換能器51中的超聲波的送出面的相反側(cè)配置作為陣列對(duì)置板的背面板的構(gòu)成。

另外,例示了在開口部411A的背面41A側(cè)設(shè)置振動(dòng)膜412的構(gòu)成,但也可以采用例如振動(dòng)膜412設(shè)置于開口部411A的工作面41B側(cè),構(gòu)成超聲波換能器51的壓電元件413設(shè)置于該振動(dòng)膜412的背面41A側(cè)的構(gòu)成。

在上述各實(shí)施方式中,采用了在設(shè)置有開口部411A的基板主體部411的背面41A側(cè)設(shè)置振動(dòng)膜412的構(gòu)成,但并不限定于此。例如,也可以采用在基板主體部411的工作面41B側(cè)設(shè)置對(duì)應(yīng)于各超聲波換能器51的多個(gè)凹槽,并將該凹槽的底面作為振動(dòng)膜的構(gòu)成。

在上述各實(shí)施方式中,示出了由下部電極、壓電膜、上部電極沿厚度方向?qū)盈B而得到的層疊體構(gòu)成壓電元件的例子,但并不限定于此。例如,也可以采用將一對(duì)電極彼此對(duì)向地配置于壓電膜的正交于厚度方向的一面?zhèn)鹊臉?gòu)成等。另外,也可以在壓電膜的沿厚度方向的側(cè)面以夾持壓電膜的方式配置電極。

此外,本發(fā)明實(shí)施時(shí)的具體結(jié)構(gòu)在能夠達(dá)成本發(fā)明的目的的范圍內(nèi),可以通過適當(dāng)組合上述各實(shí)施方式及變形例而構(gòu)成,也可以適當(dāng)變更為其他結(jié)構(gòu)等。

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