JP2013021510A - 超音波エレメントおよび超音波内視鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波エレメント20は、シリコン基板11と、複数の下部電極部12Aと、複数の下部配線部12Bと、を有し駆動信号およびバイアス信号が印加される下部電極端子52と接続された下部電極層12と、下部絶縁層13と、前記下部電極部12Aより小さい複数のキャビティ14が形成された上部絶縁層15と、それぞれの前記キャビティ14を介して、それぞれの前記下部電極部12Aと対向配置している、前記下部電極部12Aより小さく前記キャビティ14より大きい複数の上部電極部16Aと、複数の上部配線部16Bと、を有し、容量信号を検出するグランド電位の上部電極端子51と接続された上部電極層16と、保護層17と、を具備する。
【選択図】図6
Description
図1に示すようにUS内視鏡2は、超音波観測装置3およびモニタ4とともに超音波内視鏡システム1を構成する。US内視鏡2は、体内に挿入される細長の挿入部21と、挿入部21の基端に配された操作部22と、操作部22の側部から延出したユニバーサルコード23と、を具備する。
次に、図4、図5および図6を用いて、USエレメント20および超音波セル(USセル)10の構成について説明する。なお、図はいずれも説明のための模式図であり、パターンの数、厚さ、大きさ、および大きさ等の比率は実際とは異なる。
次に、図7を用いて、USエレメント20の動作について説明する。下部電極部12Aは下部電極端子52を介して超音波観測装置3の電圧信号発生部3Aと接続されている。一方、上部電極部16Aは上部電極端子51を介して容量信号検出部3Bと接続されグランド電位となっている。容量信号検出部3Bは容量信号(電流変化)を検出する。
すでに説明したように、USセル10は複数の下部電極部12Aの上側に中心線Oが共通となるようにキャビティ14が形成されており、更にキャビティ14の上側に中心線Oが共通となるように上部電極部16Aが形成されている。
更に、図6等に示したように、USエレメント20の下部配線部12Bと上部配線部16Bとは長手方向が直交している。すなわち、図10に示すように下部配線部12Bは下部電極部12AからY軸方向に延設されているのに対して、図11に示すように、上部配線部16Bは上部電極部16AからZ軸方向に延設されている。
次に第2実施形態のUSエレメント20AおよびUSエレメント20Aを具備する超音波内視鏡2Aについて説明する。USエレメント20AおよびUS内視鏡2Aは、USエレメント20およびUS内視鏡2と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
次に、図13(A)〜図13(F)、図14および図15を用いてUSエレメント20Aの製造方法について簡単に説明する。なお、すでに説明したUSエレメント20の製造方法も遮蔽電極部71の作製を除いてほぼ同じである。
導電性シリコンまたは金属、例えば、銅、金、またはアルミニウムからなる導電性材料が、シリコン基板11の全面にスパッタ法等により成膜される。そして、フォトリソグラフィによるマスクパターンを形成後にエッチングにより部分的に除去することにより、下部電極部12Aと下部配線部12Bとを有する下部電極層12が形成される。
下部電極層12を覆うように、SiN等の絶縁性材料からなる下部絶縁層13が例えばCVD法(化学気相成長法)等により成膜される。
下部絶縁層13の上に、導電性材料の中から選択されたエッチングにより除去可能な材料からなる犠牲層材料が成膜される。そして、図13(A)に示すように犠牲層70の上に、フォトリソグラフィによるマスクパターン75が形成される。
図13(B)および図14に示すように、犠牲層70が、エッチング処理により、キャビティの形状(円柱状)のキャビティ部72と、遮蔽電極部71と、にドーナツ状の溝部70Aを介して分離される。
図13(C)に示すように、犠牲層パターン(キャビティ部72および遮蔽電極部71)の上面に、上部絶縁層15が、例えば下部絶縁層13と同様の方法および同様の材料により形成される。このとき、すでに説明したように、溝部70Aの内部にも上部絶縁層15Aが形成される。
次に、図13(D)および図15に示すように、キャビティ部72のエッチング除去によりキャビティ14が形成される。遮蔽電極部71は上部絶縁層15Aによりキャビティ部72と分離されているため、エッチング剤により除去されない。すなわち、遮蔽電極部71は、エッチング処理により除去されなかった犠牲層70の残存領域である。
図13(E)に示すように、下部電極層12と同様の方法および同様の材料により、上部電極部16Aと上部配線部16Bとを有する上部電極層16が形成される。
図13(F)に示すように、USエレメント20の表面が、保護層17で覆われる。保護層17は、保護機能だけでなく、音響整合層機能、更にUSエレメント20を連結する機能も有する。
次に、図16を用いて、USエレメント20Aの動作について説明する。下部電極部12Aは下部電極端子52を介して超音波観測装置3の電圧信号発生部3Aと接続されている。遮蔽電極部71は遮蔽電極端子53を介してグランド電位となっている。一方、上部電極部16Aは上部電極端子51を介して容量信号検出部3Bと接続されグランド電位となっている。容量信号検出部3Bは容量信号(電流変化)を検出する。
次に第3実施形態のUSエレメント20BおよびUSエレメント20Bを具備する超音波内視鏡2Bについて説明する。USエレメント20BおよびUS内視鏡2Bは、USエレメント20およびUS内視鏡2と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
Claims (7)
- 基体と、
複数の下部電極部と、前記複数の下部電極部を接続する複数の下部配線部と、を有し、駆動信号およびバイアス信号が印加される下部電極端子と接続された下部電極層と、
下部絶縁層と、
前記下部電極部より小さい複数のキャビティが形成された上部絶縁層と、
それぞれの前記キャビティを介して、それぞれの前記下部電極部と対向配置している、前記下部電極部より小さく前記キャビティより大きい複数の上部電極部と、前記複数の上部電極部を接続する複数の上部配線部と、を有し、容量信号を検出するグランド電位の上部電極端子と接続された上部電極層と、
保護層と、を具備することを特徴とする超音波エレメント。 - 前記上部配線部と前記下部配線部とが、対向配置しないように配設されていることを特徴とする請求項1に記載の超音波エレメント。
- 前記下部電極部の外周部と前記上部電極部の外周部とが対向配置している領域を含む前記キャビティの外周部に、グランド電位の遮蔽電極端子と接続された遮蔽電極部を具備することを特徴とする請求項2に記載の超音波エレメント。
- 前記キャビティが、前記上部絶縁層に覆われた導電性材料からなる犠牲層がエッチング処理により部分的に除去された領域であり、
前記遮蔽電極部が、前記エッチング処理により除去されなかった前記犠牲層の残存領域であることを特徴とする請求項3に記載の超音波エレメント。 - 前記上部絶縁層の上表面が平坦であることを特徴とする請求項4に記載の超音波エレメント。
- 前記上部電極部は、中央部の厚さが前記外周部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項5に記載の超音波エレメント。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の超音波エレメントを有する先端部を具備することを特徴とする超音波内視鏡。
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