JP2018133622A - 超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い性能の超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置を提供する。【解決手段】超音波デバイスは、第一面を有し、前記第一面において前記第一面の面方向に沿う第一方向に延設される複数の開口部と、隣り合う前記開口部を隔てる隔壁と、を有する基板と、前記第一面に設けられ、前記開口部を閉塞する振動膜と、前記振動膜の前記基板とは反対側に設けられ、前記第一方向に交差する第二方向に延設される壁部と、前記振動膜に設けられ、前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記隔壁と前記壁部とに囲われる位置に設けられる圧電素子と、を備え、前記開口部には、隣り合う前記隔壁間を連結する仕切壁が設けられている。【選択図】図８
Description
本発明は、超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置に関する。
従来、超音波の送受信を行う超音波デバイスを備えた超音波センサーが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波センサーは、開口部が形成された基板と、開口部を塞ぐように基板に設けられた振動板と、振動板の開口部とは反対側に積層された圧電素子とを備えている。この超音波センサーでは、１つの開口部に対向して複数の圧電素子が配置され、隣り合う圧電素子間で、かつ、振動板の基板とは反対側の面に、振動板の振動を抑制する柱状部が設けられている。このような超音波センサーでは、振動板のうち、開口部の縁と、柱状部の縁とにより囲われる領域が圧電素子によって振動される振動部となり、開口部に複数の振動部が設けられる構成となる。
特許文献１に記載の超音波センサーは、開口部が形成された基板と、開口部を塞ぐように基板に設けられた振動板と、振動板の開口部とは反対側に積層された圧電素子とを備えている。この超音波センサーでは、１つの開口部に対向して複数の圧電素子が配置され、隣り合う圧電素子間で、かつ、振動板の基板とは反対側の面に、振動板の振動を抑制する柱状部が設けられている。このような超音波センサーでは、振動板のうち、開口部の縁と、柱状部の縁とにより囲われる領域が圧電素子によって振動される振動部となり、開口部に複数の振動部が設けられる構成となる。
ところで、上記特許文献１に記載の超音波デバイスでは、振動膜の振動によって柱状部が共振するおそれがある。この柱状部の振動には、複数種の異なる振動モードの振動が含まれ、当該振動モードには、振動部の振動を阻害する不要モードが含まれる場合がある。例えば、振動部の周波数と同帯域の周波数の振動モードが含まれる場合、当該柱状部の振動の影響により、振動部に不要振動が励起されたり、振動部の振動が減衰されたりするおそれがあり、超音波デバイスにおける性能が低下するとの課題がある。
本発明は、高い性能の超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置を提供することを目的とし、以下、当該目的を達成可能な適用例及び実施形態を説明する。
本発明に係る一適用例の超音波デバイスは、第一面を有し、前記第一面において前記第一面の面方向に沿う第一方向に延設される複数の開口部と、隣り合う前記開口部を隔てる隔壁と、を有する基板と、前記第一面に設けられ、前記開口部を閉塞する振動膜と、前記振動膜の前記基板とは反対側に設けられ、前記第一方向に交差する第二方向に延設される壁部と、前記振動膜に設けられ、前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記隔壁と前記壁部とに囲われる位置に設けられる圧電素子と、を備え、前記開口部には、隣り合う前記隔壁間を連結する仕切壁が設けられていることを特徴とする超音波デバイス。
本適用例では、基板の第一面に第一方向に沿った開口部が複数設けられ、当該複数の開口部が隔壁により隔てられている。また、基板の第一面に振動膜が設けられ、この振動膜の基板とは反対側に第二方向に沿って延設される壁部が設けられている。さらに、振動膜の隔壁と壁部とに囲われる位置に圧電素子が設けられている。そして、隣り合う隔壁間を連結する仕切壁が設けられている。
ところで、上記のように、振動部の隔壁と壁部とに囲われる領域を振動部とし、圧電素子により振動部を振動させる構成では、振動部の振動によって隔壁が、複数種の振動モードで共振するおそれがある。この振動モードの数は、隔壁の第一方向における長さ寸法が長いと多くなり、振動膜の振動を阻害する不要モードが含まれる可能性も高くなる。
これに対して、本適用例では、上述のように隣り合う隔壁間を連結する仕切壁が設けられているため、隔壁が仕切壁によって、複数の部分（部分隔壁）に分割されることになる。仕切壁は、隣り合う隔壁間を連結するので、隔壁の第二方向、つまり、隔壁の振動変位方向に突出して設けられる構成となる。このため、隔壁は、仕切壁が設けられる位置において、その振動が抑制され、各部分隔壁のそれぞれで共振が発生する。このような構成では、振動部の振動によって、各部分隔壁に共振が発生するものの、各部分隔壁の第一方向の長さ寸法が、仕切壁が設けられていない場合（第一方向に沿った隔壁の全長）に対して小さくなる。よって、各部分隔壁の共振において、発生し得る振動モードが少なくなる。このため、振動部の振動に影響を与える不要モードが含まれる可能性が低減されることになり、高い性能の超音波デバイスを提供することが可能となる。
ところで、上記のように、振動部の隔壁と壁部とに囲われる領域を振動部とし、圧電素子により振動部を振動させる構成では、振動部の振動によって隔壁が、複数種の振動モードで共振するおそれがある。この振動モードの数は、隔壁の第一方向における長さ寸法が長いと多くなり、振動膜の振動を阻害する不要モードが含まれる可能性も高くなる。
これに対して、本適用例では、上述のように隣り合う隔壁間を連結する仕切壁が設けられているため、隔壁が仕切壁によって、複数の部分（部分隔壁）に分割されることになる。仕切壁は、隣り合う隔壁間を連結するので、隔壁の第二方向、つまり、隔壁の振動変位方向に突出して設けられる構成となる。このため、隔壁は、仕切壁が設けられる位置において、その振動が抑制され、各部分隔壁のそれぞれで共振が発生する。このような構成では、振動部の振動によって、各部分隔壁に共振が発生するものの、各部分隔壁の第一方向の長さ寸法が、仕切壁が設けられていない場合（第一方向に沿った隔壁の全長）に対して小さくなる。よって、各部分隔壁の共振において、発生し得る振動モードが少なくなる。このため、振動部の振動に影響を与える不要モードが含まれる可能性が低減されることになり、高い性能の超音波デバイスを提供することが可能となる。
本適用例の超音波デバイスにおいて、前記開口部は、前記基板を厚み方向に貫通する貫通孔であることが好ましい。
上述したように、本適用例では、隣り合う隔壁間を連結する仕切壁を設けるため、開口部は、仕切壁により複数の部分隔壁に分割される構成となる。このような構成では、部分隔壁のうち一部は、一対の隔壁と一対の仕切壁とにより囲われる構成となり、部分開口部の振動膜とは反対側が閉塞されていると、密閉空間が形成されてしまう。この場合、振動膜の振動により当該密閉空間の内部圧力が増減し、外部空間との圧力差によって振動膜が破損したり、振動膜の振動が阻害されたりする不都合が生じる。
これに対して、本適用例では、開口部は、基板を厚み方向に貫通しているので、上述のような密閉空間が形成されることがなく、内部空間の圧力変化による振動膜の破損や振動阻害を抑制でき、超音波デバイスを高性能に駆動させることができる。
上述したように、本適用例では、隣り合う隔壁間を連結する仕切壁を設けるため、開口部は、仕切壁により複数の部分隔壁に分割される構成となる。このような構成では、部分隔壁のうち一部は、一対の隔壁と一対の仕切壁とにより囲われる構成となり、部分開口部の振動膜とは反対側が閉塞されていると、密閉空間が形成されてしまう。この場合、振動膜の振動により当該密閉空間の内部圧力が増減し、外部空間との圧力差によって振動膜が破損したり、振動膜の振動が阻害されたりする不都合が生じる。
これに対して、本適用例では、開口部は、基板を厚み方向に貫通しているので、上述のような密閉空間が形成されることがなく、内部空間の圧力変化による振動膜の破損や振動阻害を抑制でき、超音波デバイスを高性能に駆動させることができる。
本適用例の超音波デバイスにおいて、前記開口部は、前記仕切壁により複数の部分開口部に分割され、前記隔壁の一部には、前記第二方向に隣り合う前記部分開口部を連通させる第一連通部と、前記第一連通部により連結された複数の前記部分開口部の少なくともいずれか１つに設けられる第二連通部と、を備えることが好ましい。
本適用例では、隣り合う部分開口部間が、第一連通部により連通されているので、１つの部分開口部における内部空間の圧力を隣り合う部分開口部に逃がすことができる。また、これらの連結された部分開口部の少なくともいずれか１つが、第二連通部に連通されていることで、第二連通部に、各部分開口部の内部空間の圧力を逃がすことができる。これにより、部分開口部の内部空間の圧力変化による振動膜の破損や振動阻害を抑制でき、超音波デバイスを高性能に駆動させることができる。
本適用例では、隣り合う部分開口部間が、第一連通部により連通されているので、１つの部分開口部における内部空間の圧力を隣り合う部分開口部に逃がすことができる。また、これらの連結された部分開口部の少なくともいずれか１つが、第二連通部に連通されていることで、第二連通部に、各部分開口部の内部空間の圧力を逃がすことができる。これにより、部分開口部の内部空間の圧力変化による振動膜の破損や振動阻害を抑制でき、超音波デバイスを高性能に駆動させることができる。
本適用例の超音波デバイスにおいて、前記基板は、前記第一面とは異なる面と前記第二連通部とを連結する第三連通部と、を備えることが好ましい。
上記のような構成において、本適用例では、さらに、第二連通部と、基板の第一面とは異なる面（例えば第一面と反対側の裏面や、第一面に対して交差する側面等）とを連通する第三連通部を備える。つまり、第二連通部は、第三連通部によって外部空間に連通される。このような構成では、各部分開口部の内部圧力を、第二連通部及び第三連通部を介して外部空間に逃がすことができる。これにより、部分開口部の内部空間の圧力変化による振動膜の破損や振動阻害をより効果的に抑制でき、超音波デバイスを高性能に駆動させることができる。
上記のような構成において、本適用例では、さらに、第二連通部と、基板の第一面とは異なる面（例えば第一面と反対側の裏面や、第一面に対して交差する側面等）とを連通する第三連通部を備える。つまり、第二連通部は、第三連通部によって外部空間に連通される。このような構成では、各部分開口部の内部圧力を、第二連通部及び第三連通部を介して外部空間に逃がすことができる。これにより、部分開口部の内部空間の圧力変化による振動膜の破損や振動阻害をより効果的に抑制でき、超音波デバイスを高性能に駆動させることができる。
本発明の一適用例に係る超音波探触子は、上述したような超音波デバイスと、前記超音波デバイスを収納する筐体と、を備えることを特徴とする。
本適用例の超音波探触子では、筐体内に上述したような超音波デバイスが収納されており、当該超音波探触子を被検体に接触させることで、被検体に対する超音波測定を実施することができる。そして、上述したように、超音波デバイスは、隔壁間に仕切壁が設けられていることで、振動部の振動により隔壁が共振した場合でも、振動部の振動を阻害する不要モードの発生が低減されている。よって、このような高性能な超音波デバイスを有する超音波探触子では、精度の高い超音波測定を実施することができる。
本適用例の超音波探触子では、筐体内に上述したような超音波デバイスが収納されており、当該超音波探触子を被検体に接触させることで、被検体に対する超音波測定を実施することができる。そして、上述したように、超音波デバイスは、隔壁間に仕切壁が設けられていることで、振動部の振動により隔壁が共振した場合でも、振動部の振動を阻害する不要モードの発生が低減されている。よって、このような高性能な超音波デバイスを有する超音波探触子では、精度の高い超音波測定を実施することができる。
本発明の一適用例に係る超音波装置は、上述したような超音波デバイスと、前記超音波デバイスを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本適用例の超音波装置では、上述のような超音波デバイスを用いた各種超音波処理を実施できる。例えば、超音波デバイスから被検体に対して超音波の送受信を実施し、被検体の内部断層画像を形成したり、被検体の一部の状態（例えば生体の血圧や血流）を測定したりすることができる。また、被検体の患部に対して超音波を送信することで、患部を治療（超音波治療）したり、対象物に付着した除去対象を超音波により除去したりすることができる。そして、本適用例では、上述のように高い性能を有する超音波デバイスを備えているので、当該超音波デバイスを含む超音波装置においても、前記各種超音波処理を高精度に実施することができる。
本適用例の超音波装置では、上述のような超音波デバイスを用いた各種超音波処理を実施できる。例えば、超音波デバイスから被検体に対して超音波の送受信を実施し、被検体の内部断層画像を形成したり、被検体の一部の状態（例えば生体の血圧や血流）を測定したりすることができる。また、被検体の患部に対して超音波を送信することで、患部を治療（超音波治療）したり、対象物に付着した除去対象を超音波により除去したりすることができる。そして、本適用例では、上述のように高い性能を有する超音波デバイスを備えているので、当該超音波デバイスを含む超音波装置においても、前記各種超音波処理を高精度に実施することができる。
［第一実施形態］
以下、第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、超音波測定装置１の概略構成を示す斜視図である。
超音波測定装置１は、超音波装置に相当し、図１に示すように、超音波プローブ２と、超音波プローブ２にケーブル３を介して電気的に接続された制御装置１０と、を備える。
この超音波測定装置１は、超音波プローブ２が生体（例えば人体）の表面に接触された状態で、超音波プローブ２から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ２にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態（例えば血流等）を測定したりする。
以下、第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、超音波測定装置１の概略構成を示す斜視図である。
超音波測定装置１は、超音波装置に相当し、図１に示すように、超音波プローブ２と、超音波プローブ２にケーブル３を介して電気的に接続された制御装置１０と、を備える。
この超音波測定装置１は、超音波プローブ２が生体（例えば人体）の表面に接触された状態で、超音波プローブ２から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ２にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態（例えば血流等）を測定したりする。
［１．制御装置の構成］
制御装置１０は、制御部に相当し、例えば、図１に示すように、ボタンやタッチパネル等を含む操作部１１と、表示部１２と、を備える。また、制御装置１０は、図示は省略するが、メモリー等により構成された記憶部と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部と、を備える。制御装置１０は、記憶部に記憶された各種プログラムを、演算部に実行させることにより、超音波測定装置１を制御する。例えば、制御装置１０は、超音波プローブ２の駆動を制御するための指令を出力したり、超音波プローブ２から入力された受信信号に基づいて、生体の内部構造の画像を形成して表示部１２に表示させたり、血流等の生体情報を測定して表示部１２に表示させたりする。このような制御装置１０としては、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いることができ、超音波プローブ２を操作するための専用端末装置を用いてもよい。
制御装置１０は、制御部に相当し、例えば、図１に示すように、ボタンやタッチパネル等を含む操作部１１と、表示部１２と、を備える。また、制御装置１０は、図示は省略するが、メモリー等により構成された記憶部と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部と、を備える。制御装置１０は、記憶部に記憶された各種プログラムを、演算部に実行させることにより、超音波測定装置１を制御する。例えば、制御装置１０は、超音波プローブ２の駆動を制御するための指令を出力したり、超音波プローブ２から入力された受信信号に基づいて、生体の内部構造の画像を形成して表示部１２に表示させたり、血流等の生体情報を測定して表示部１２に表示させたりする。このような制御装置１０としては、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いることができ、超音波プローブ２を操作するための専用端末装置を用いてもよい。
［２．超音波プローブの構成］
図２は、超音波プローブ２の概略構成を示す断面図である。
超音波プローブ２は、超音波探触子に相当し、図２に示すように、筐体２１と、筐体２１内部に収納された超音波デバイス２２と、超音波デバイス２２を制御するためのドライバー回路等が設けられた回路基板２３と、を備える。なお、超音波デバイス２２と、回路基板２３とにより超音波センサー２４が構成される。
図２は、超音波プローブ２の概略構成を示す断面図である。
超音波プローブ２は、超音波探触子に相当し、図２に示すように、筐体２１と、筐体２１内部に収納された超音波デバイス２２と、超音波デバイス２２を制御するためのドライバー回路等が設けられた回路基板２３と、を備える。なお、超音波デバイス２２と、回路基板２３とにより超音波センサー２４が構成される。
［２−１．筐体の構成］
筐体２１は、図１に示すように、例えば平面視矩形状の箱状に形成され、厚み方向に直交する一面（センサー面２１Ａ）には、センサー窓２１Ｂが設けられており、超音波デバイス２２の一部が露出している。また、筐体２１の一部（図１に示す例では側面）には、筐体２１の内部の回路基板２３に接続されるケーブル３が挿通されており、当該ケーブル３により、超音波プローブ２と制御装置１０とが接続される。なお、超音波プローブ２と制御装置１０との接続構成としては、これに限定されず、例えば超音波プローブ２と制御装置１０とが無線通信により接続されていてもよく、さらに、超音波プローブ２内に制御装置１０の各種構成が設けられていてもよい。
筐体２１は、図１に示すように、例えば平面視矩形状の箱状に形成され、厚み方向に直交する一面（センサー面２１Ａ）には、センサー窓２１Ｂが設けられており、超音波デバイス２２の一部が露出している。また、筐体２１の一部（図１に示す例では側面）には、筐体２１の内部の回路基板２３に接続されるケーブル３が挿通されており、当該ケーブル３により、超音波プローブ２と制御装置１０とが接続される。なお、超音波プローブ２と制御装置１０との接続構成としては、これに限定されず、例えば超音波プローブ２と制御装置１０とが無線通信により接続されていてもよく、さらに、超音波プローブ２内に制御装置１０の各種構成が設けられていてもよい。
［２−２．回路基板の構成］
回路基板２３は、後述する超音波デバイス２２の信号端子４１４Ｐ（図３参照）及び共通端子４１６Ｐ（図３参照）と電気的に接続され、制御装置１０の制御に基づいて超音波デバイス２２を制御する。
具体的には、回路基板２３は、送信回路や受信回路等を備えている。送信回路は、超音波デバイス２２に超音波送信させる駆動信号を出力する。受信回路は、超音波を受信した超音波デバイス２２から出力された受信信号を取得し、当該受信信号の増幅処理、Ａ−Ｄ変換処理、整相加算処理等を実施して制御装置１０に出力する。
回路基板２３は、後述する超音波デバイス２２の信号端子４１４Ｐ（図３参照）及び共通端子４１６Ｐ（図３参照）と電気的に接続され、制御装置１０の制御に基づいて超音波デバイス２２を制御する。
具体的には、回路基板２３は、送信回路や受信回路等を備えている。送信回路は、超音波デバイス２２に超音波送信させる駆動信号を出力する。受信回路は、超音波を受信した超音波デバイス２２から出力された受信信号を取得し、当該受信信号の増幅処理、Ａ−Ｄ変換処理、整相加算処理等を実施して制御装置１０に出力する。
［２−３．超音波デバイスの構成］
図３は、超音波デバイス２２における素子基板４１を、封止板４２側から見た平面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ線で切断した超音波デバイス２２の断面図である。図５は、図３におけるＢ−Ｂ線で切断した超音波デバイス２２の断面図である。図６は、素子基板４１を音響レンズ４４側から見た際の概略構成を示す斜視図である。なお、図３は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されている。同様に、図６や、後述する図７、図８、図９、図１２、図１３に示す素子開口部４１１Ａ及び隔壁４２４，４２４Ｃにおいても、説明の便宜上、配置数を減らしている。
超音波デバイス２２は、図２、図４、及び図５に示すように、素子基板４１と、封止板４２（基板）と、音響レンズ４４とを備えている。
この超音波デバイス２２は、図３に示すように、互いに交差（本実施形態では、直交を例示）するＸ方向（スライス方向；第二方向）及びＹ方向（スキャン方向；第一方向）に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。本実施形態では、Ｘ方向に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒにより、１ＣＨ（チャネル）の送受信列Ｃｈが構成される。また、当該１ＣＨの送受信列ＣｈがＹ方向に沿って複数並んで配置されることで、１次元アレイ構造の超音波デバイス２２が構成される。ここで、超音波トランスデューサーＴｒが配置される領域をアレイ領域Ａｒ１とする。
また、１ＣＨの送受信列ＣｈがＸ方向に並ぶ１列の超音波トランスデューサーＴｒにより構成される例を示すが、これに限らない。例えば、Ｘ方向に並ぶ１列の超音波トランスデューサーＴｒを１つの素子群とし、Ｙ方向に並ぶ所定数の素子群（例えば４列の素子群）を１つの送受信列Ｃｈとしてもよい。
図３は、超音波デバイス２２における素子基板４１を、封止板４２側から見た平面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ線で切断した超音波デバイス２２の断面図である。図５は、図３におけるＢ−Ｂ線で切断した超音波デバイス２２の断面図である。図６は、素子基板４１を音響レンズ４４側から見た際の概略構成を示す斜視図である。なお、図３は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されている。同様に、図６や、後述する図７、図８、図９、図１２、図１３に示す素子開口部４１１Ａ及び隔壁４２４，４２４Ｃにおいても、説明の便宜上、配置数を減らしている。
超音波デバイス２２は、図２、図４、及び図５に示すように、素子基板４１と、封止板４２（基板）と、音響レンズ４４とを備えている。
この超音波デバイス２２は、図３に示すように、互いに交差（本実施形態では、直交を例示）するＸ方向（スライス方向；第二方向）及びＹ方向（スキャン方向；第一方向）に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。本実施形態では、Ｘ方向に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒにより、１ＣＨ（チャネル）の送受信列Ｃｈが構成される。また、当該１ＣＨの送受信列ＣｈがＹ方向に沿って複数並んで配置されることで、１次元アレイ構造の超音波デバイス２２が構成される。ここで、超音波トランスデューサーＴｒが配置される領域をアレイ領域Ａｒ１とする。
また、１ＣＨの送受信列ＣｈがＸ方向に並ぶ１列の超音波トランスデューサーＴｒにより構成される例を示すが、これに限らない。例えば、Ｘ方向に並ぶ１列の超音波トランスデューサーＴｒを１つの素子群とし、Ｙ方向に並ぶ所定数の素子群（例えば４列の素子群）を１つの送受信列Ｃｈとしてもよい。
［２−３−１．素子基板の構成］
素子基板４１は、図４に示すように、基板本体部４１１と、基板本体部４１１の封止板４２側に設けられる振動膜４１２と、振動膜４１２に設けられた圧電素子４１３と、を備える。
素子基板４１は、図４に示すように、基板本体部４１１と、基板本体部４１１の封止板４２側に設けられる振動膜４１２と、振動膜４１２に設けられた圧電素子４１３と、を備える。
基板本体部４１１は、例えばＳｉ等の半導体基板により構成されている。この基板本体部４１１には、平面視において、各々の送受信列Ｃｈと重なる素子開口部４１１Ａが設けられている。つまり、本実施形態では、素子開口部４１１Ａは、Ｘ方向に対する開口幅寸法が、Ｙ方向に対する幅寸法に比べて大きくなり、Ｘ方向に沿って長手に形成されている。
本実施形態では、各素子開口部４１１Ａは、基板本体部４１１の基板厚み方向を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の一端側（封止板４２側）を閉塞するように振動膜４１２が設けられている。
ここで、基板本体部４１１の振動膜４１２と接合される部分は壁部４１１Ｂであり、素子開口部４１１Ａは、壁部４１１Ｂにより四方（±Ｘ側、±Ｙ側）が囲われることで形成されている。つまり、隣り合う素子開口部４１１Ａの間のそれぞれに、Ｘ方向に延設される壁部４１１Ｂが配置されて、これらの壁部４１１Ｂにより隣り合う素子開口部４１１Ａが隔てられる構成となる。
本実施形態では、各素子開口部４１１Ａは、基板本体部４１１の基板厚み方向を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の一端側（封止板４２側）を閉塞するように振動膜４１２が設けられている。
ここで、基板本体部４１１の振動膜４１２と接合される部分は壁部４１１Ｂであり、素子開口部４１１Ａは、壁部４１１Ｂにより四方（±Ｘ側、±Ｙ側）が囲われることで形成されている。つまり、隣り合う素子開口部４１１Ａの間のそれぞれに、Ｘ方向に延設される壁部４１１Ｂが配置されて、これらの壁部４１１Ｂにより隣り合う素子開口部４１１Ａが隔てられる構成となる。
振動膜４１２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体部４１１の封止板４２側の面に設けられる。この振動膜４１２は、上述したように、基板本体部４１１の壁部４１１Ｂに支持されることで、各素子開口部４１１Ａを閉塞している。この振動膜４１２の厚み寸法は、基板本体部４１１に対して十分小さい厚み寸法となる。
また振動膜４１２の基板本体部４１１とは反対側には、封止板４２が接合されている。後に詳述するが、図４及び図５に示すように、封止板４２には、平面視においてＹ方向に延設される複数の隔壁４２４が設けられ、当該複数の隔壁４２４がＸ方向に対して所定間隔で配置されている。つまり、封止板４２は、複数の隔壁４２４に挟まれ、接合面４２１の面方向に沿ってＹ方向に延設される複数の開口部４２５を有している。そして、素子基板４１のアレイ領域Ａｒ１において、振動膜４１２には、封止板４２の複数の隔壁４２４がそれぞれ接合されている。
つまり、本実施形態では、振動膜４１２は、＋Ｚ側の面において、Ｘ方向に延設される複数の壁部４１１Ｂが接合され、−Ｚ側の面において、Ｙ方向に延設される複数の隔壁４２４が接合される。
ここで、振動膜４１２のうち、平面視において、壁部４１１Ｂの縁と、隔壁４２４の縁とにより四方が囲われる領域（素子開口部４１１Ａと開口部４２５とが重なる領域）は、可撓部４１２Ａを構成する。この可撓部４１２ＡのＹ方向の寸法は、素子開口部４１１ＡのＹ方向の幅寸法により規定され、Ｘ方向の寸法は、開口部４２５のＸ方向の幅寸法により規定される。
本実施形態では、１つの素子開口部４１１Ａに対して、複数の可撓部４１２ＡがＸ方向に並ぶ構成となる。そして、各可撓部４１２Ａには、それぞれ圧電素子４１３が設けられており、これらの可撓部４１２Ａと圧電素子４１３とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。
ここで、振動膜４１２のうち、平面視において、壁部４１１Ｂの縁と、隔壁４２４の縁とにより四方が囲われる領域（素子開口部４１１Ａと開口部４２５とが重なる領域）は、可撓部４１２Ａを構成する。この可撓部４１２ＡのＹ方向の寸法は、素子開口部４１１ＡのＹ方向の幅寸法により規定され、Ｘ方向の寸法は、開口部４２５のＸ方向の幅寸法により規定される。
本実施形態では、１つの素子開口部４１１Ａに対して、複数の可撓部４１２ＡがＸ方向に並ぶ構成となる。そして、各可撓部４１２Ａには、それぞれ圧電素子４１３が設けられており、これらの可撓部４１２Ａと圧電素子４１３とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。
圧電素子４１３は、上述のように、各可撓部４１２Ａの封止板４２側の面に対して、それぞれ設けられている。この圧電素子４１３は、例えば、振動膜４１２側から下部電極４１４、圧電膜４１５、及び上部電極４１６を積層した積層体により構成されている。
このような超音波トランスデューサーＴｒでは、下部電極４１４及び上部電極４１６の間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜４１５が撓んで可撓部４１２Ａが振動し、超音波が送出される。また、生体から反射された超音波により可撓部４１２Ａが振動されると、圧電膜４１５の上下で電位差が発生する。これにより、下部電極４１４及び上部電極４１６の間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
このような超音波トランスデューサーＴｒでは、下部電極４１４及び上部電極４１６の間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜４１５が撓んで可撓部４１２Ａが振動し、超音波が送出される。また、生体から反射された超音波により可撓部４１２Ａが振動されると、圧電膜４１５の上下で電位差が発生する。これにより、下部電極４１４及び上部電極４１６の間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
下部電極４１４は、図３に示すように、Ｘ方向に沿って直線状に形成され、１ＣＨの送受信列Ｃｈを構成する。この下部電極４１４の両端部（±Ｘ側端部）は、アレイ領域Ａｒ１の±Ｘ側に設けられた端子領域Ａｒ２まで延設し、当該端子領域Ａｒ２において、回路基板２３に電気接続される信号端子４１４Ｐが設けられる。
また、上部電極４１６は、図３に示すように、Ｙ方向に沿って直線状に形成されており、Ｙ方向に並ぶ送受信列Ｃｈを接続する。そして、上部電極４１６の±Ｙ側端部は共通電極線４１６Ａに接続される。この共通電極線４１６Ａは、Ｘ方向に対して複数配置された上部電極４１６同士を結線する。共通電極線４１６Ａの両端部（±Ｘ側端部）は、端子領域Ａｒ２まで延設され、当該端子領域Ａｒ２において、回路基板２３に電気接続される共通端子４１６Ｐが設けられている。共通端子４１６Ｐは、回路基板２３の基準電位回路（図示省略）に接続され、基準電位に設定される。
［２−３−２．音響層及び音響レンズの構成］
音響層４３は、図４及び図５に示すように、素子基板４１の＋Ｚ側の面に、素子開口部４１１Ａの内部を充填するように設けられる。
音響レンズ４４は、図１に示すように、筐体２１のセンサー窓２１Ｂから外部に露出し、測定対象である生体の表面に接触される。この音響レンズ４４は、ＺＸ面における断面がシリンドリカル形状であり（図５参照）、超音波デバイス２２から送信された超音波を収束させる。
音響層４３は、図４及び図５に示すように、素子基板４１の＋Ｚ側の面に、素子開口部４１１Ａの内部を充填するように設けられる。
音響レンズ４４は、図１に示すように、筐体２１のセンサー窓２１Ｂから外部に露出し、測定対象である生体の表面に接触される。この音響レンズ４４は、ＺＸ面における断面がシリンドリカル形状であり（図５参照）、超音波デバイス２２から送信された超音波を収束させる。
音響層４３及び音響レンズ４４は、粘弾性体、エラストマーで形成され、例えば、シリコーンゴム、ブタジエンゴムを用いて形成できる。また、音響層４３及び音響レンズ４４は、測定対象である生体の音響インピーダンスに近い音響インピーダンス（例えば１．５ＭＲａｙｌｓ）である。これにより、音響層４３及び音響レンズ４４は、超音波トランスデューサーＴｒから送信された超音波を測定対象である生体に効率良く伝播させ、また、生体内で反射した超音波を効率良く超音波トランスデューサーＴｒに伝播させる。
［２−４．封止板の構成］
図７は、封止板４２を素子基板４１側から見た際の概略構成を示す斜視図である。図８は、封止板４２を素子基板４１側から見た平面図である。なお、図８において、平面視において、素子基板４１の素子開口部４１１Ａが重なり合う位置を破線にて示している。
封止板４２は、基板に相当し、厚み方向から見た際の平面形状が例えば素子基板４１と同形状に形成される。封止板４２の＋Ｚ側の面（接合面４２１）は、基板の第一面に相当し、素子基板４１（振動膜４１２）の−Ｚ側の面に、例えば樹脂部材等（図示略）によって接合される。この封止板４２は、Ｓｉ等の半導体基板や、絶縁体基板により構成され、素子基板４１を補強する。なお、封止板４２の材質や厚みは、超音波トランスデューサーＴｒの周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサーＴｒにて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
図７は、封止板４２を素子基板４１側から見た際の概略構成を示す斜視図である。図８は、封止板４２を素子基板４１側から見た平面図である。なお、図８において、平面視において、素子基板４１の素子開口部４１１Ａが重なり合う位置を破線にて示している。
封止板４２は、基板に相当し、厚み方向から見た際の平面形状が例えば素子基板４１と同形状に形成される。封止板４２の＋Ｚ側の面（接合面４２１）は、基板の第一面に相当し、素子基板４１（振動膜４１２）の−Ｚ側の面に、例えば樹脂部材等（図示略）によって接合される。この封止板４２は、Ｓｉ等の半導体基板や、絶縁体基板により構成され、素子基板４１を補強する。なお、封止板４２の材質や厚みは、超音波トランスデューサーＴｒの周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサーＴｒにて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
封止板４２は、図７及び図８に示すように、配線部４２２と、アレイ対向開口４２３と、を含んで構成されている。
配線部４２２は、素子基板４１の端子領域Ａｒ２に対向する位置に設けられ、Ｚ方向に貫通する貫通穴である。各端子４１４Ｐ，４１６Ｐは、−Ｚ側から見て、配線部４２２と重なる位置に配置され、配線部４２２に挿通されたＦＰＣ（Flexible printed circuits）等の配線部材（図示略）を介して回路基板２３に接続される。
配線部４２２は、素子基板４１の端子領域Ａｒ２に対向する位置に設けられ、Ｚ方向に貫通する貫通穴である。各端子４１４Ｐ，４１６Ｐは、−Ｚ側から見て、配線部４２２と重なる位置に配置され、配線部４２２に挿通されたＦＰＣ（Flexible printed circuits）等の配線部材（図示略）を介して回路基板２３に接続される。
アレイ対向開口４２３は、図８に示すように、平面視において、例えば略矩形状に形成され、素子基板４１のアレイ領域Ａｒ１に対向する領域に設けられている。このアレイ対向開口４２３には、封止板４２の接合面４２１から、接合面４２１の裏面４２１Ａを貫通する開口である。
アレイ対向開口４２３の±Ｙ側の開口側面４２３Ａは、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｙ端面と同一位置、若しくは、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｙ端面よりも外側（アレイ領域Ａｒ１から離れる側）に位置する。また、アレイ対向開口４２３の±Ｘ側の開口側面４２３Ｂは、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｘ端面と同一位置、若しくは、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｘ端面よりも外側（アレイ領域Ａｒ１から離れる側）に位置する。
アレイ対向開口４２３の±Ｙ側の開口側面４２３Ａは、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｙ端面と同一位置、若しくは、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｙ端面よりも外側（アレイ領域Ａｒ１から離れる側）に位置する。また、アレイ対向開口４２３の±Ｘ側の開口側面４２３Ｂは、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｘ端面と同一位置、若しくは、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｘ端面よりも外側（アレイ領域Ａｒ１から離れる側）に位置する。
なお、本実施形態では、Ｘ方向の両端部に位置する可撓部４１２Ａは、３辺が素子開口部４１１Ａ（壁部４１１Ｂ）により、１辺が隔壁４２４により、その形状が規定される。したがって、上述したように、アレイ対向開口４２３の±Ｘ側の溝壁面を、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｘ端面と同一位置に配置すればよい。これに対して、各可撓部４１２Ａの特性を同一にするため、他の可撓部４１２Ａと同様に、±Ｘ側端部の可撓部４１２Ａにおいても、一対の隔壁４２４と、一対の壁部４１１Ｂとにより囲われる構成としてもよい。この場合では、アレイ対向開口４２３の±Ｘ側の開口側面４２３Ｂを、素子基板４１の各素子開口部４１１Ａの±Ｘ端面よりも外側（平面視でアレイ領域Ａｒ１から離れる側）に配置することが好ましい。
そして、アレイ対向開口４２３には、＋Ｙ側の開口側面４２３Ａから−Ｙ側の開口側面４２３Ａに亘って架橋され、Ｙ方向に延設される隔壁４２４が複数設けられている。これらの隔壁４２４は、Ｘ方向に所定間隔で配置されている。
これにより、封止板４２の接合面４２１には、隣り合う隔壁４２４により挟まれた開口部４２５が形成される。つまり、封止板４２は、接合面４２１において開口し、かつＹ方向に延設された開口部４２５が、Ｘ方向に複数配置される構成となり、隣り合う開口部４２５が隔壁４２４により隔てられている。そして、開口部４２５は、平面視において、Ｘ方向に沿う送受信列Ｃｈに交差し、送受信列Ｃｈを構成する各超音波トランスデューサーＴｒと重なる位置に形成される。すなわち、圧電素子４１３は、開口部４２５及び素子開口部４１１Ａと重なる位置であり、隔壁４２４及び壁部４１１Ｂと重なる位置に設けられる。
これにより、封止板４２の接合面４２１には、隣り合う隔壁４２４により挟まれた開口部４２５が形成される。つまり、封止板４２は、接合面４２１において開口し、かつＹ方向に延設された開口部４２５が、Ｘ方向に複数配置される構成となり、隣り合う開口部４２５が隔壁４２４により隔てられている。そして、開口部４２５は、平面視において、Ｘ方向に沿う送受信列Ｃｈに交差し、送受信列Ｃｈを構成する各超音波トランスデューサーＴｒと重なる位置に形成される。すなわち、圧電素子４１３は、開口部４２５及び素子開口部４１１Ａと重なる位置であり、隔壁４２４及び壁部４１１Ｂと重なる位置に設けられる。
各隔壁４２４の素子基板４１側の面は、接合面４２１と同一平面となり、接合面４２１に連続して、アレイ領域Ａｒ１において振動膜４１２に接合されている。つまり、振動膜４１２は、封止板４２における開口部４２５を覆って閉塞する。また、隔壁４２４の素子基板４１とは反対側の面は、裏面４２１Ａと同一平面となる。つまり、隔壁４２４のＺ方向の寸法（高さ寸法）は、封止板４２の厚み寸法と同一になる。なお、本実施形態では、隔壁４２４の素子基板４１とは反対側の面は、裏面４２１Ａと同一平面とするが、これに限定されず、例えば、裏面４２１Ａよりも素子基板４１側に位置してもよく、裏面４２１Ａから突出していてもよい。
また、隔壁４２４には、隣り合う隔壁４２４との間を連結し、開口部４２５を複数の部分開口部４２５Ａに分割する仕切壁４２４Ａが設けられている。つまり、隔壁４２４は、仕切壁４２４Ａによって、複数の部分隔壁４２４Ｂに分割される。本実施形態では、部分開口部４２５Ａは、平面視で、１つの素子開口部４１１Ａ、又は２つの素子開口部４１１Ａに跨って重なり合う。
この仕切壁４２４Ａは、隔壁４２４と同一又は略同一の高さ寸法に形成されており、隔壁４２４と同様に、アレイ領域Ａｒ１において振動膜４１２に接合されている。また、仕切壁４２４ＡのＹ方向の幅寸法は、壁部４１１ＢのＹ方向の幅寸法と同一である。
この仕切壁４２４Ａは、隔壁４２４と同一又は略同一の高さ寸法に形成されており、隔壁４２４と同様に、アレイ領域Ａｒ１において振動膜４１２に接合されている。また、仕切壁４２４ＡのＹ方向の幅寸法は、壁部４１１ＢのＹ方向の幅寸法と同一である。
仕切壁４２４Ａが設けられる位置は、平面視において、素子基板４１のＸ方向に延設された壁部４１１Ｂが設けられる位置である。よって、部分隔壁４２４Ｂは、素子開口部４１１Ａと重なる位置に配置されることになる。
また、±Ｘ側端部に配置される隔壁４２４に対しては、アレイ対向開口４２３の±Ｘ側の開口側面４２３Ｂとの間を連結する仕切壁４２４Ａが配置される。
また、±Ｘ側端部に配置される隔壁４２４に対しては、アレイ対向開口４２３の±Ｘ側の開口側面４２３Ｂとの間を連結する仕切壁４２４Ａが配置される。
より具体的には、本実施形態では、図８に示すように、Ｘ方向に隣り合う隔壁４２４において、仕切壁４２４Ａは、それぞれ異なる位置に配置されている。つまり、Ｘ方向から隣り合う２つの隔壁４２４を見た投影視において、仕切壁４２４Ａが互いに重なり合わない。
図８に示す例では、Ｘ方向に対して奇数番目に配置される隔壁４２４は、−Ｘ側に隣り合う隔壁との間で、Ｙ方向に対して（２ｎ−１）番目に配置された素子開口部４１１Ａと（２ｎ）番目の素子開口部４１１Ａの間の壁部４１１Ｂ（奇数番目の壁部４１１Ｂ）と重なる位置に仕切壁４２４Ａを有する（但し、ｎは１以上の整数）。また、Ｘ方向に対して奇数番目に配置される隔壁４２４は、＋Ｘ側に隣り合う隔壁４２４との間で、Ｙ方向に対して（２ｎ）番目に配置された素子開口部４１１Ａと（２ｎ＋１）番目の素子開口部４１１Ａの間の壁部４１１Ｂ（偶数番目の壁部４１１Ｂ）と重なる位置に仕切壁４２４Ａを有する。
図８に示す例では、Ｘ方向に対して奇数番目に配置される隔壁４２４は、−Ｘ側に隣り合う隔壁との間で、Ｙ方向に対して（２ｎ−１）番目に配置された素子開口部４１１Ａと（２ｎ）番目の素子開口部４１１Ａの間の壁部４１１Ｂ（奇数番目の壁部４１１Ｂ）と重なる位置に仕切壁４２４Ａを有する（但し、ｎは１以上の整数）。また、Ｘ方向に対して奇数番目に配置される隔壁４２４は、＋Ｘ側に隣り合う隔壁４２４との間で、Ｙ方向に対して（２ｎ）番目に配置された素子開口部４１１Ａと（２ｎ＋１）番目の素子開口部４１１Ａの間の壁部４１１Ｂ（偶数番目の壁部４１１Ｂ）と重なる位置に仕切壁４２４Ａを有する。
［３．第一実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波測定装置１は、筐体２１内に超音波デバイス２２を収納した超音波プローブ２と、超音波デバイス２２を制御する制御装置１０とを備える。
超音波デバイス２２は、素子基板４１と、素子基板４１に接合される封止板４２を有する。素子基板４１は、基板本体部４１１にＸ方向に延設され、Ｙ方向に対して複数配置された素子開口部４１１Ａと、素子開口部４１１Ａを隔てる壁部４１１Ｂとを有し、壁部４１１Ｂに素子開口部４１１Ａを閉塞する振動膜４１２が接合される。一方、封止板４２は、接合面４２１においてＹ方向に延設される開口部４２５と、隣り合う開口部４２５を隔てる隔壁４２４を備え、接合面４２１が振動膜４１２に接合される。また、振動膜４１２のうち、平面視において、素子開口部４１１Ａと開口部４２５とが重なる領域（隔壁４２４と壁部４１１Ｂとに囲われる領域）により可撓部４１２Ａが構成され、各可撓部４１２Ａに圧電素子４１３が配置されることで超音波トランスデューサーＴｒが構成されている。そして、封止板４２の各隔壁４２４には、隣り合う隔壁４２４に連結される仕切壁４２４Ａを備えている。
本実施形態の超音波測定装置１は、筐体２１内に超音波デバイス２２を収納した超音波プローブ２と、超音波デバイス２２を制御する制御装置１０とを備える。
超音波デバイス２２は、素子基板４１と、素子基板４１に接合される封止板４２を有する。素子基板４１は、基板本体部４１１にＸ方向に延設され、Ｙ方向に対して複数配置された素子開口部４１１Ａと、素子開口部４１１Ａを隔てる壁部４１１Ｂとを有し、壁部４１１Ｂに素子開口部４１１Ａを閉塞する振動膜４１２が接合される。一方、封止板４２は、接合面４２１においてＹ方向に延設される開口部４２５と、隣り合う開口部４２５を隔てる隔壁４２４を備え、接合面４２１が振動膜４１２に接合される。また、振動膜４１２のうち、平面視において、素子開口部４１１Ａと開口部４２５とが重なる領域（隔壁４２４と壁部４１１Ｂとに囲われる領域）により可撓部４１２Ａが構成され、各可撓部４１２Ａに圧電素子４１３が配置されることで超音波トランスデューサーＴｒが構成されている。そして、封止板４２の各隔壁４２４には、隣り合う隔壁４２４に連結される仕切壁４２４Ａを備えている。
このような構成とすることで、超音波トランスデューサーＴｒが駆動し、可撓部４１２Ａが振動した際に、隔壁４２４が共振した場合でも、可撓部４１２Ａの振動が阻害される不都合を抑制でき、超音波デバイス２２の性能を高めることができる。
つまり、隔壁４２４に仕切壁４２４Ａが設けられない場合、可撓部４１２Ａの振動によって隔壁４２４が共振した際、隔壁４２４が複数の振動モードで共振する。この場合、当該振動モードに、可撓部４１２Ａの正常な振動を阻害する不要な振動モード（不要モード）が含まれる可能性が高く、超音波デバイス２２を精度よく駆動させることが困難となる。これに対して、本実施形態のように、隣り合う隔壁４２４間に仕切壁４２４Ａを設ける構成とすることで、隔壁４２４が複数の部分隔壁４２４Ｂに分割されることになる。部分隔壁４２４Ｂも、可撓部４１２Ａの振動により共振することがあるが、隔壁４２４に対して、Ｙ方向の長さ寸法が小さいので、周波数が小さくなる方に共振周波数がシフトし、かつ、発生する振動モードも少なくなる。したがって、可撓部４１２Ａの正常な振動を阻害する不要モードが発生する可能性が低くなる。
これにより、超音波デバイス２２を高い性能で駆動させることが可能となる。したがって、当該超音波デバイス２２を用いた超音波プローブ２により、被検体に対する超音波測定を実施する場合においても、精度の高い超音波測定を実施することが可能となり、制御装置１０において、超音波測定結果に基づいた各種処理（例えば、生体の内部断層画像の生成及び表示）を行う際においても、精度の高い測定結果に基づいた、精度の高い処理を実施することができる。
つまり、隔壁４２４に仕切壁４２４Ａが設けられない場合、可撓部４１２Ａの振動によって隔壁４２４が共振した際、隔壁４２４が複数の振動モードで共振する。この場合、当該振動モードに、可撓部４１２Ａの正常な振動を阻害する不要な振動モード（不要モード）が含まれる可能性が高く、超音波デバイス２２を精度よく駆動させることが困難となる。これに対して、本実施形態のように、隣り合う隔壁４２４間に仕切壁４２４Ａを設ける構成とすることで、隔壁４２４が複数の部分隔壁４２４Ｂに分割されることになる。部分隔壁４２４Ｂも、可撓部４１２Ａの振動により共振することがあるが、隔壁４２４に対して、Ｙ方向の長さ寸法が小さいので、周波数が小さくなる方に共振周波数がシフトし、かつ、発生する振動モードも少なくなる。したがって、可撓部４１２Ａの正常な振動を阻害する不要モードが発生する可能性が低くなる。
これにより、超音波デバイス２２を高い性能で駆動させることが可能となる。したがって、当該超音波デバイス２２を用いた超音波プローブ２により、被検体に対する超音波測定を実施する場合においても、精度の高い超音波測定を実施することが可能となり、制御装置１０において、超音波測定結果に基づいた各種処理（例えば、生体の内部断層画像の生成及び表示）を行う際においても、精度の高い測定結果に基づいた、精度の高い処理を実施することができる。
本実施形態では、各開口部４２５は、封止板４２の接合面４２１から裏面４２１Ａまでを貫通する貫通孔であり、その一端側が素子基板４１の振動膜４１２により閉塞されている。
このような構成では、超音波トランスデューサーＴｒ（可撓部４１２Ａ）の封止板４２側の面は、開口部４２５から外部に露出する構成となり、超音波トランスデューサーＴｒの封止板４２側の面に係る圧力は、超音波デバイス２２の周囲環境の外部圧力と同じになる（例えば大気圧）。これにより、超音波トランスデューサーＴｒが駆動した際でも、圧力変化による影響を抑制できる。つまり、超音波トランスデューサーＴｒと封止板４２との間に密閉空間が形成されている場合、超音波トランスデューサーＴｒの駆動等によって振動膜４１２が振動すると、当該密閉空間内の内部圧力が変化し、超音波デバイス２２の外部空間との圧力差が発生する。この場合、当該圧力差の影響により、振動膜４１２の振動阻害や、圧電素子４１３の破損や性能低下が起こりうる。これに対し、本実施形態では、開口部４２５内の内部圧力の変化が抑制され、上記の様な不都合を抑制できる。
このような構成では、超音波トランスデューサーＴｒ（可撓部４１２Ａ）の封止板４２側の面は、開口部４２５から外部に露出する構成となり、超音波トランスデューサーＴｒの封止板４２側の面に係る圧力は、超音波デバイス２２の周囲環境の外部圧力と同じになる（例えば大気圧）。これにより、超音波トランスデューサーＴｒが駆動した際でも、圧力変化による影響を抑制できる。つまり、超音波トランスデューサーＴｒと封止板４２との間に密閉空間が形成されている場合、超音波トランスデューサーＴｒの駆動等によって振動膜４１２が振動すると、当該密閉空間内の内部圧力が変化し、超音波デバイス２２の外部空間との圧力差が発生する。この場合、当該圧力差の影響により、振動膜４１２の振動阻害や、圧電素子４１３の破損や性能低下が起こりうる。これに対し、本実施形態では、開口部４２５内の内部圧力の変化が抑制され、上記の様な不都合を抑制できる。
本実施形態では、隔壁４２４及び仕切壁４２４ＡのＺ方向の高さ寸法は、封止板４２の厚み寸法と同じとなる。このため、封止板４２に対してエッチングを実施して、開口部４２５を形成する場合等において、隔壁４２４及び仕切壁４２４Ａをマスクして１回のエッチングを行うだけの簡単な工程にて、封止板４２を形成することができ、製造コストの低減を図ることができる。
［第二実施形態］
以下、第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、封止板４２の厚み方向を貫通する開口部４２５が設けられる構成とした。これに対して、第二実施形態では、開口部４２５が凹溝となる点で第一実施形態と相違する。
以下、第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、封止板４２の厚み方向を貫通する開口部４２５が設けられる構成とした。これに対して、第二実施形態では、開口部４２５が凹溝となる点で第一実施形態と相違する。
図９は、第二実施形態における封止板４２を素子基板側から見た際の平面図である。図１０は、第二実施形態における超音波デバイス２２の概略構成を示す断面図であり、図９のＣ−Ｃ線に対応する超音波デバイス２２の断面を示している。図１１は、図９におけるＤ−Ｄ線で切断した封止板４２の断面図である。なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図９に示すように、本実施形態の超音波デバイス２２の封止板４２は、配線部４２２と、アレイ対向溝４２６と、連結路４２７（第二連通部）と、連通路４２８（第三連通部）と、を含んで構成されている。
アレイ対向溝４２６は、平面視において、例えば略矩形状に形成され、素子基板４１のアレイ領域Ａｒ１に対向する領域に設けられた凹溝である。このアレイ対向溝４２６の溝底面４２６Ａからは、図１０に示すように、複数の隔壁４２４Ｃが素子基板４１側に向かって立設されている。また、第一実施形態と同様に、これらの隔壁４２４Ｃには、隣り合う隔壁４２４Ｃを連結する仕切壁４２４Ｄが設けられている。図示は省略するが、これらの仕切壁４２４Ｄも、隔壁４２４Ｃと同様、アレイ対向溝４２６の溝底面４２６Ａから立設されている。したがって、本実施形態では、開口部４２５も、アレイ対向溝４２６と同じ深さ寸法の凹溝となる。
図９に示すように、本実施形態の超音波デバイス２２の封止板４２は、配線部４２２と、アレイ対向溝４２６と、連結路４２７（第二連通部）と、連通路４２８（第三連通部）と、を含んで構成されている。
アレイ対向溝４２６は、平面視において、例えば略矩形状に形成され、素子基板４１のアレイ領域Ａｒ１に対向する領域に設けられた凹溝である。このアレイ対向溝４２６の溝底面４２６Ａからは、図１０に示すように、複数の隔壁４２４Ｃが素子基板４１側に向かって立設されている。また、第一実施形態と同様に、これらの隔壁４２４Ｃには、隣り合う隔壁４２４Ｃを連結する仕切壁４２４Ｄが設けられている。図示は省略するが、これらの仕切壁４２４Ｄも、隔壁４２４Ｃと同様、アレイ対向溝４２６の溝底面４２６Ａから立設されている。したがって、本実施形態では、開口部４２５も、アレイ対向溝４２６と同じ深さ寸法の凹溝となる。
ここで、本実施形態において、仕切壁４２４Ｄが設けられる位置は、Ｙ方向に対して３つの可撓部４１２Ａが設けられることとなる。また、隣り合う隔壁４２４Ｃにおいて、仕切壁４２４Ｄは、Ｙ方向に１つの可撓部４１２Ａ分だけずれて配置される。
具体的には、Ｘ方向に順に隣り合う３つの隔壁（第一隔壁４２４Ｃ１、第二隔壁４２４Ｃ２、及び第三隔壁４２４Ｃ３）を１つの組とし、Ｘ方向に当該組が複数並ぶ構成を例示する。
この場合、第一隔壁４２４Ｃ１は、Ｙ方向に対して、（３ｎ＋１）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置に、第二隔壁４２４Ｃ２と連結される仕切壁４２４Ｄが配置される（但し、ｎは０以上の整数であり、−Ｘ側端部の素子開口部４１１Ａの−Ｘ側を規定する壁部４１１Ｂを１番目の壁部４１１Ｂとする）。
また、第二隔壁４２４Ｃ２は、Ｙ方向に対して、（３ｎ＋２）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置に、第三隔壁４２４Ｃ３と連結される仕切壁４２４Ｄが配置される。
さらに、第三隔壁４２４Ｃ３は、Ｙ方向に対して、（３ｎ）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置に、Ｘ方向に並ぶ次の組の第一隔壁４２４Ｃ１と連結される仕切壁４２４Ｄが配置される。
なお、本実施形態では、Ｘ方向の端部に設けられた仕切壁４２４Ａは、アレイ対向溝４２６の溝側面に接続されず、所定の寸法を介して配置されている。
具体的には、Ｘ方向に順に隣り合う３つの隔壁（第一隔壁４２４Ｃ１、第二隔壁４２４Ｃ２、及び第三隔壁４２４Ｃ３）を１つの組とし、Ｘ方向に当該組が複数並ぶ構成を例示する。
この場合、第一隔壁４２４Ｃ１は、Ｙ方向に対して、（３ｎ＋１）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置に、第二隔壁４２４Ｃ２と連結される仕切壁４２４Ｄが配置される（但し、ｎは０以上の整数であり、−Ｘ側端部の素子開口部４１１Ａの−Ｘ側を規定する壁部４１１Ｂを１番目の壁部４１１Ｂとする）。
また、第二隔壁４２４Ｃ２は、Ｙ方向に対して、（３ｎ＋２）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置に、第三隔壁４２４Ｃ３と連結される仕切壁４２４Ｄが配置される。
さらに、第三隔壁４２４Ｃ３は、Ｙ方向に対して、（３ｎ）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置に、Ｘ方向に並ぶ次の組の第一隔壁４２４Ｃ１と連結される仕切壁４２４Ｄが配置される。
なお、本実施形態では、Ｘ方向の端部に設けられた仕切壁４２４Ａは、アレイ対向溝４２６の溝側面に接続されず、所定の寸法を介して配置されている。
そして、本実施形態では、各隔壁４２４Ｃの壁部４１１Ｂと重なり、仕切壁４２４Ｄが設けられていない位置に、隣り合う開口部４２５間を連通する連通溝４２５Ｂ（第一連通部）を備えている。
具体的には、第一隔壁４２４Ｃ１には（３ｎ＋２）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置、第二隔壁４２４Ｃ２には（３ｎ）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置、第三隔壁４２４Ｃ３には、（３ｎ＋１）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置、にそれぞれ連通溝４２５Ｂが設けられる。
つまり、各隔壁４２４Ｃは、Ｙ方向に沿って壁部４１１Ｂと重なる位置を順に見た際に、−Ｘ側に隣り合う隔壁４２４Ｃと連結される仕切壁４２４Ｄ、＋Ｘ側に隣り合う隔壁４２４Ｃと連結される仕切壁４２４Ｄ、連通溝４２５Ｂの順に配置される。
具体的には、第一隔壁４２４Ｃ１には（３ｎ＋２）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置、第二隔壁４２４Ｃ２には（３ｎ）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置、第三隔壁４２４Ｃ３には、（３ｎ＋１）番目に配置された壁部４１１Ｂと重なる位置、にそれぞれ連通溝４２５Ｂが設けられる。
つまり、各隔壁４２４Ｃは、Ｙ方向に沿って壁部４１１Ｂと重なる位置を順に見た際に、−Ｘ側に隣り合う隔壁４２４Ｃと連結される仕切壁４２４Ｄ、＋Ｘ側に隣り合う隔壁４２４Ｃと連結される仕切壁４２４Ｄ、連通溝４２５Ｂの順に配置される。
本実施形態では、上記第一実施形態と同様、開口部４２５は、仕切壁４２４Ｄにより複数の部分開口部４２５Ａに分割される。そして、これらの各部分開口部４２５Ａには、それぞれ連通溝４２５Ｂが設けられており、Ｘ方向に隣り合う他の部分開口部４２５Ａと連通する。つまり、アレイ対向溝４２６内に設けられる全ての部分開口部４２５Ａは、アレイ領域Ａｒ１の最外周に位置する部分開口部４２５Ａの何れかに連通される構成となる。
また、隔壁４２４Ｃは、仕切壁４２４Ｄと連通溝４２５Ｂとにより複数の部分隔壁４２４Ｅに分割される。各部分隔壁４２４ＥのＹ方向の長さ寸法は、第一実施形態と同様であり、１つの可撓部４１２Ａに相当する長さ寸法となる。
また、隔壁４２４Ｃは、仕切壁４２４Ｄと連通溝４２５Ｂとにより複数の部分隔壁４２４Ｅに分割される。各部分隔壁４２４ＥのＹ方向の長さ寸法は、第一実施形態と同様であり、１つの可撓部４１２Ａに相当する長さ寸法となる。
この連通溝４２５Ｂは、例えば、溝深さ寸法が開口部４２５と同一となり、Ｙ方向の幅寸法が壁部４１１ＢのＹ方向の幅寸法以下となる凹溝である。このような連通溝４２５Ｂは、例えば、封止板４２をエッチングして開口部４２５を形成する際に、同時に形成することができる。
連結路４２７は、アレイ対向溝４２６の外周を囲って設けられる。すなわち、アレイ対向溝４２６の±Ｙ側の溝側面と各隔壁４２４Ｃの±Ｙ側端部との間、アレイ対向溝４２６の±Ｘ側の溝側面と±Ｘ側端部に設けられた仕切壁４２４Ｄの溝側面に対向する端部との間に設けられた所定寸法の隙間により連結路４２７が構成される。連結路４２７における深さ寸法は、アレイ対向溝４２６と同一である。
ここで、本実施形態では、上述のように、隔壁４２４Ｃの一部に連通溝４２５Ｂが設けられる。これにより、各超音波トランスデューサーＴｒと封止板４２（アレイ対向溝４２６の溝底面４２６Ａ）との間の空間（以降、駆動空間と称す）が、連通溝４２５Ｂにより連通され、さらに、アレイ領域Ａｒ１の最外周に対向する連結路４２７に連通されている。これにより、各超音波トランスデューサーＴｒのそれぞれに対応する駆動空間が密閉されておらず、内部圧力を連結路４２７に逃がすことが可能となる。
ここで、本実施形態では、上述のように、隔壁４２４Ｃの一部に連通溝４２５Ｂが設けられる。これにより、各超音波トランスデューサーＴｒと封止板４２（アレイ対向溝４２６の溝底面４２６Ａ）との間の空間（以降、駆動空間と称す）が、連通溝４２５Ｂにより連通され、さらに、アレイ領域Ａｒ１の最外周に対向する連結路４２７に連通されている。これにより、各超音波トランスデューサーＴｒのそれぞれに対応する駆動空間が密閉されておらず、内部圧力を連結路４２７に逃がすことが可能となる。
連通路４２８は、平面視において、アレイ対向溝４２６から離れる方向に、例えば−Ｙ側に配置された連結路４２７から延伸されており、連結路４２７とは反対側の端部にて孔部４２８Ａを介して外部に連通される。本実施形態では、連通路４２８は、図１０及び図１１に示すように、Ｙ方向に沿って形成され、＋Ｙ側の端部にて連結路４２７に連通し、−Ｙ側の端部にて孔部４２８Ａに連通する。
連通路４２８の深さ寸法（Ｚ方向の寸法）は、図１１に示すように、開口部４２５及び連結路４２７よりも小さい。また、連通路４２８の幅寸法（Ｘ方向の寸法）は、連結路４２７の寸法と略同じである。よって、連通路４２８の断面積は、連結路４２７の延伸方向（Ｘ方向）に交差する面（ＹＺ面に平行な面）の断面積よりも小さい。
なお、連通路４２８の構成は、上記に限定されず、例えば、±Ｙ側の双方に設けられていてもよく、連通路４２８がアレイ対向溝４２６から離れる方向に蛇行して延設されていてもよい。また、孔部４２８Ａにて、封止板４２の接合面４２１とは反対の裏面に連通される構成を例示しているが、例えば、裏面や接合面４２１に交差する側面に連通する孔部４２８Ａが設けられてもよい。
連通路４２８の深さ寸法（Ｚ方向の寸法）は、図１１に示すように、開口部４２５及び連結路４２７よりも小さい。また、連通路４２８の幅寸法（Ｘ方向の寸法）は、連結路４２７の寸法と略同じである。よって、連通路４２８の断面積は、連結路４２７の延伸方向（Ｘ方向）に交差する面（ＹＺ面に平行な面）の断面積よりも小さい。
なお、連通路４２８の構成は、上記に限定されず、例えば、±Ｙ側の双方に設けられていてもよく、連通路４２８がアレイ対向溝４２６から離れる方向に蛇行して延設されていてもよい。また、孔部４２８Ａにて、封止板４２の接合面４２１とは反対の裏面に連通される構成を例示しているが、例えば、裏面や接合面４２１に交差する側面に連通する孔部４２８Ａが設けられてもよい。
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、封止板４２に設けられる開口部４２５は、接合面４２１に開口する凹溝となる。このような構成では、各超音波トランスデューサーＴｒが外部に露出されないので、水滴や異物による破損や性能低下を抑制することが可能となる。
本実施形態では、封止板４２に設けられる開口部４２５は、接合面４２１に開口する凹溝となる。このような構成では、各超音波トランスデューサーＴｒが外部に露出されないので、水滴や異物による破損や性能低下を抑制することが可能となる。
また、Ｘ方向に隣り合う部分開口部４２５Ａが連通溝４２５Ｂにより連通され、連結路４２７に連通し、さらに、連通路４２８を介して外部空間に連通されている。これにより、超音波トランスデューサーＴｒを、凹溝状の開口部４２５を有する封止板４２で覆い、かつ、開口部４２５を複数の仕切壁４２４Ｄにより分割して部分開口部４２５Ａとした場合でも、超音波トランスデューサーＴｒの駆動空間における内部圧力を外部に逃がすことができ、超音波トランスデューサーＴｒの破損や性能低下を抑制できる。
さらに、連通路４２８がアレイ対向溝４２６から離れる方向に延設され、連通路４２８の断面積が連結路４２７の断面積よりも小さい。これにより、連結路４２７よりも連通路４２８の流路抵抗を増大させることができ、外部空間からの異物の流入をより効果的に抑制できる。
さらに、連通路４２８がアレイ対向溝４２６から離れる方向に延設され、連通路４２８の断面積が連結路４２７の断面積よりも小さい。これにより、連結路４２７よりも連通路４２８の流路抵抗を増大させることができ、外部空間からの異物の流入をより効果的に抑制できる。
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
（変形例１）
図１２は、変形例１に係る封止板４２を素子基板４１側から見た概略構成を示す平面図である。
上記第一実施形態では、仕切壁４２４Ａにより、開口部４２５が、２つの素子開口部４１１Ａに跨って重なり合う部分開口部４２５Ａに分割する例を示したが、部分開口部４２５Ａの長さはこれに限定されない。例えば図１２に示すように、仕切壁４２４Ａは、平面視において、壁部４１１Ｂと重なる位置毎に設けられる構成としてもよい。この場合、開口部４２５は、仕切壁４２４Ａによって、素子開口部４１１ＡのＹ方向の長さ寸法と略同一寸法となる部分開口部４２５Ａに分割され、それぞれが素子開口部４１１Ａと重なる。
このような構成においても、部分隔壁４２４ＢのＹ方向の長さ寸法が第一実施形態と同一となり、隔壁４２４が共振した際に不要モードの振動が含まれる可能性を低減することができる。
また、隔壁４２４は、壁部４１１Ｂと重なる位置毎に±Ｘ側に突出する仕切壁４２４Ａにより保持されるので、隔壁４２４のＸ方向への変位（振動）をより抑制することができ、隔壁４２４の共振による影響をより低減できる。
図１２は、変形例１に係る封止板４２を素子基板４１側から見た概略構成を示す平面図である。
上記第一実施形態では、仕切壁４２４Ａにより、開口部４２５が、２つの素子開口部４１１Ａに跨って重なり合う部分開口部４２５Ａに分割する例を示したが、部分開口部４２５Ａの長さはこれに限定されない。例えば図１２に示すように、仕切壁４２４Ａは、平面視において、壁部４１１Ｂと重なる位置毎に設けられる構成としてもよい。この場合、開口部４２５は、仕切壁４２４Ａによって、素子開口部４１１ＡのＹ方向の長さ寸法と略同一寸法となる部分開口部４２５Ａに分割され、それぞれが素子開口部４１１Ａと重なる。
このような構成においても、部分隔壁４２４ＢのＹ方向の長さ寸法が第一実施形態と同一となり、隔壁４２４が共振した際に不要モードの振動が含まれる可能性を低減することができる。
また、隔壁４２４は、壁部４１１Ｂと重なる位置毎に±Ｘ側に突出する仕切壁４２４Ａにより保持されるので、隔壁４２４のＸ方向への変位（振動）をより抑制することができ、隔壁４２４の共振による影響をより低減できる。
（変形例２）
第二実施形態において、Ｙ方向に沿って、−Ｘ側の隔壁４２４Ｃと連結される仕切壁４２４Ｄ、＋Ｘ側の隔壁４２４Ｃと連結される仕切壁４２４Ｄ、連通溝４２５Ｂの順に配置される隔壁４２４Ｃを例示したが、各超音波トランスデューサーＴｒに対応する駆動空間を、それぞれ、連通路４２８から外部に連通させる構成であれば如何なる構成であってもよい。
図１３は、変形例２に係る封止板の概略構成を示す平面図である。
図１３に示す例では、封止板４２は、Ｘ方向に対して、（４ｎ−３）番目に配置される隔壁４２４Ｃ（第一隔壁４２４Ｃ４）と、（４ｎ−２）番目に配置される隔壁４２４Ｃ（第二隔壁４２４Ｃ５）とにおいて、Ｙ方向に奇数番目に配置される壁部４１１Ｂと重なる位置で隔壁４２４Ｃ間を連結する仕切壁４２４Ｄが設けられている（但し、ｎは１以上の整数）。また、Ｙ方向に偶数番目に配置される壁部４１１Ｂと重なる位置で、連通溝４２５Ｂが設けられている。
一方、Ｘ方向に対して、（４ｎ−１）番目に配置される隔壁４２４Ｃ（第三隔壁４２４Ｃ６）と、（４ｎ）番目に配置される隔壁４２４Ｃ（第四隔壁４２４Ｃ７）とにおいて、Ｙ方向に偶数番目に配置される壁部４１１Ｂと重なる位置で隔壁４２４Ｃ間を連結する仕切壁４２４Ｄが設けられている。また、Ｙ方向に奇数番目に配置される壁部４１１Ｂと重なる位置で、連通溝４２５Ｂが設けられている。
このような構成では、各超音波トランスデューサーＴｒに対応する駆動空間から、連結路４２７や連通路４２８に至るまでの経路が複数設けられる構成となり、駆動空間と外部圧力との圧力差の発生をより効果的に抑制できる。
第二実施形態において、Ｙ方向に沿って、−Ｘ側の隔壁４２４Ｃと連結される仕切壁４２４Ｄ、＋Ｘ側の隔壁４２４Ｃと連結される仕切壁４２４Ｄ、連通溝４２５Ｂの順に配置される隔壁４２４Ｃを例示したが、各超音波トランスデューサーＴｒに対応する駆動空間を、それぞれ、連通路４２８から外部に連通させる構成であれば如何なる構成であってもよい。
図１３は、変形例２に係る封止板の概略構成を示す平面図である。
図１３に示す例では、封止板４２は、Ｘ方向に対して、（４ｎ−３）番目に配置される隔壁４２４Ｃ（第一隔壁４２４Ｃ４）と、（４ｎ−２）番目に配置される隔壁４２４Ｃ（第二隔壁４２４Ｃ５）とにおいて、Ｙ方向に奇数番目に配置される壁部４１１Ｂと重なる位置で隔壁４２４Ｃ間を連結する仕切壁４２４Ｄが設けられている（但し、ｎは１以上の整数）。また、Ｙ方向に偶数番目に配置される壁部４１１Ｂと重なる位置で、連通溝４２５Ｂが設けられている。
一方、Ｘ方向に対して、（４ｎ−１）番目に配置される隔壁４２４Ｃ（第三隔壁４２４Ｃ６）と、（４ｎ）番目に配置される隔壁４２４Ｃ（第四隔壁４２４Ｃ７）とにおいて、Ｙ方向に偶数番目に配置される壁部４１１Ｂと重なる位置で隔壁４２４Ｃ間を連結する仕切壁４２４Ｄが設けられている。また、Ｙ方向に奇数番目に配置される壁部４１１Ｂと重なる位置で、連通溝４２５Ｂが設けられている。
このような構成では、各超音波トランスデューサーＴｒに対応する駆動空間から、連結路４２７や連通路４２８に至るまでの経路が複数設けられる構成となり、駆動空間と外部圧力との圧力差の発生をより効果的に抑制できる。
（変形例３）
第二実施形態において、開口部４２５が凹溝となる場合に、アレイ対向溝４２６の外周に沿って連結路４２７を設け、連結路４２７を連通路４２８から外部に連通させる構成を例示した。
これに対して、図１４に示すような構成としてもよい。
つまり、アレイ対向溝４２６の溝底面４２６Ａに、各部分開口部４２５Ａに対して少なくとも１つの貫通孔４２６Ｂを設けてもよい。この場合、仕切壁４２４Ｄの配置位置としては、例えば第一実施形態や、図１２に示す変形例１のように、部分隔壁４２４Ｂと仕切壁４２４Ａとにより、部分開口部４２５Ａを囲う構成としてもよい。
第二実施形態において、開口部４２５が凹溝となる場合に、アレイ対向溝４２６の外周に沿って連結路４２７を設け、連結路４２７を連通路４２８から外部に連通させる構成を例示した。
これに対して、図１４に示すような構成としてもよい。
つまり、アレイ対向溝４２６の溝底面４２６Ａに、各部分開口部４２５Ａに対して少なくとも１つの貫通孔４２６Ｂを設けてもよい。この場合、仕切壁４２４Ｄの配置位置としては、例えば第一実施形態や、図１２に示す変形例１のように、部分隔壁４２４Ｂと仕切壁４２４Ａとにより、部分開口部４２５Ａを囲う構成としてもよい。
（変形例４）
上記各実施形態において、仕切壁４２４Ａ，４２４ＤのＹ方向の幅寸法を、壁部４１１ＢのＹ方向の幅寸法と同一にしたが、これに限定されない。すなわち、仕切壁４２４Ａ，４２４Ｄが素子開口部４１１Ａと重ならなければよく、例えば、仕切壁４２４Ａ，４２４ＤのＹ方向の幅寸法を、壁部４１１ＢのＹ方向の幅寸法よりも小さくしてもよい。
上記各実施形態において、仕切壁４２４Ａ，４２４ＤのＹ方向の幅寸法を、壁部４１１ＢのＹ方向の幅寸法と同一にしたが、これに限定されない。すなわち、仕切壁４２４Ａ，４２４Ｄが素子開口部４１１Ａと重ならなければよく、例えば、仕切壁４２４Ａ，４２４ＤのＹ方向の幅寸法を、壁部４１１ＢのＹ方向の幅寸法よりも小さくしてもよい。
（変形例５）
上記第二実施形態において、第一連通部として、封止板４２の接合面側に設けられる凹状の連通溝４２５Ｂを例示したが、これに限定されない。
例えば、隔壁４２４ＣをＸ方向に貫通する貫通孔等であってもよい。
また、仕切壁４２４ＤをＹ方向に貫通する貫通孔であってもよい。この場合、Ｙ方向に並ぶ各部分開口部４２５Ａをそれぞれ連通することができる。
上記第二実施形態において、第一連通部として、封止板４２の接合面側に設けられる凹状の連通溝４２５Ｂを例示したが、これに限定されない。
例えば、隔壁４２４ＣをＸ方向に貫通する貫通孔等であってもよい。
また、仕切壁４２４ＤをＹ方向に貫通する貫通孔であってもよい。この場合、Ｙ方向に並ぶ各部分開口部４２５Ａをそれぞれ連通することができる。
（変形例６）
上記第一実施形態において、隔壁４２４の±Ｙ側端部がアレイ対向開口４２３の±Ｙ側の開口側面４２３Ａに接続され、＋Ｘ側端部に配置された仕切壁４２４Ａの＋Ｘ側の端部がアレイ対向開口４２３の＋Ｘ側の開口側面４２３Ｂに接続され、−Ｘ側端部に配置された仕切壁４２４Ａの−Ｘ側の端部がアレイ対向開口４２３の＋Ｘ側の開口側面４２３Ｂに接続されたが、これに限定されない。例えば、隔壁４２４の±Ｙ側の端部のいずれか一方が開口側面４２３Ａに接続されている場合、他方は開口側面４２３Ａに接していなくてもよく、±Ｘ側端部に設けられた仕切壁４２４Ａも開口側面４２３Ｂに接していなくてもよい。同様に、±Ｘ端部に設けられた仕切壁４２４Ａの端部のいずれかが開口側面４２３Ｂに接続されている場合、その他は開口側面４２３Ａ，４２３Ｂに接していなくてもよい。
上記第一実施形態において、隔壁４２４の±Ｙ側端部がアレイ対向開口４２３の±Ｙ側の開口側面４２３Ａに接続され、＋Ｘ側端部に配置された仕切壁４２４Ａの＋Ｘ側の端部がアレイ対向開口４２３の＋Ｘ側の開口側面４２３Ｂに接続され、−Ｘ側端部に配置された仕切壁４２４Ａの−Ｘ側の端部がアレイ対向開口４２３の＋Ｘ側の開口側面４２３Ｂに接続されたが、これに限定されない。例えば、隔壁４２４の±Ｙ側の端部のいずれか一方が開口側面４２３Ａに接続されている場合、他方は開口側面４２３Ａに接していなくてもよく、±Ｘ側端部に設けられた仕切壁４２４Ａも開口側面４２３Ｂに接していなくてもよい。同様に、±Ｘ端部に設けられた仕切壁４２４Ａの端部のいずれかが開口側面４２３Ｂに接続されている場合、その他は開口側面４２３Ａ，４２３Ｂに接していなくてもよい。
（変形例７）
上記各実施形態では、超音波装置として、生体内の器官を測定対象とする超音波測定装置１を例示したが、これに限定されない。例えば、各種構造物を測定対象として、当該構造物の欠陥の検出や老朽化の検査を行う測定機に、上記実施形態及び各変形例の構成を適用できる。また、例えば、半導体パッケージやウェハ等を測定対象として、当該測定対象の欠陥を検出する測定機についても同様である。
上記各実施形態では、超音波装置として、生体内の器官を測定対象とする超音波測定装置１を例示したが、これに限定されない。例えば、各種構造物を測定対象として、当該構造物の欠陥の検出や老朽化の検査を行う測定機に、上記実施形態及び各変形例の構成を適用できる。また、例えば、半導体パッケージやウェハ等を測定対象として、当該測定対象の欠陥を検出する測定機についても同様である。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
１…超音波測定装置（超音波装置）、２…超音波プローブ（超音波探触子）、１０…制御装置（制御部）、２１…筐体、２２…超音波デバイス、４１…素子基板、４２…封止板（基板）、４１１…基板本体部、４１１Ａ…素子開口部、４１１Ｂ…壁部、４１２…振動膜、４１２Ａ…可撓部、４１３…圧電素子、４２１…接合面（第一面）、４２２…配線部、４２３…アレイ対向開口、４２３Ａ…開口側面、４２３Ｂ…開口側面、４２４，４２４Ｃ…隔壁、４２４Ａ，４２４Ｄ…仕切壁、４２４Ｂ，４２４Ｅ…部分隔壁、４２４Ｃ１…第一隔壁、４２４Ｃ２…第二隔壁、４２４Ｃ３…第三隔壁、４２４Ｃ４…第一隔壁、４２４Ｃ５…第二隔壁、４２４Ｃ６…第三隔壁、４２４Ｃ７…第四隔壁、４２５…開口部、４２５Ａ…部分開口部、４２５Ｂ…連通溝（第一連通部）、４２６…アレイ対向溝、４２６Ａ…溝底面、４２６Ｂ…貫通孔、４２７…連結路（第二連通部）、４２８…連通路（第三連通部）、４２８Ａ…孔部、Ａｒ１…アレイ領域、Ａｒ２…端子領域、Ｔｒ…超音波トランスデューサー。
Claims (6)
- 第一面を有し、前記第一面において前記第一面の面方向に沿う第一方向に延設される複数の開口部と、隣り合う前記開口部を隔てる隔壁と、を有する基板と、
前記第一面に設けられ、前記開口部を閉塞する振動膜と、
前記振動膜の前記基板とは反対側に設けられ、前記第一方向に交差する第二方向に延設される壁部と、
前記振動膜に設けられ、前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記隔壁と前記壁部とに囲われる位置に設けられる圧電素子と、を備え、
前記開口部には、隣り合う前記隔壁間を連結する仕切壁が設けられている
ことを特徴とする超音波デバイス。 - 請求項１に記載の超音波デバイスにおいて、
前記開口部は、前記基板を厚み方向に貫通する貫通孔である
ことを特徴とする超音波デバイス。 - 請求項１に記載の超音波デバイスにおいて、
前記開口部は、前記仕切壁により複数の部分開口部に分割され、
前記隔壁の一部には、前記第二方向に隣り合う前記部分開口部を連通させる第一連通部と、
前記第一連通部により連結された複数の前記部分開口部の少なくともいずれか１つに設けられる第二連通部と、を備える
ことを特徴とする超音波デバイス。 - 請求項３に記載の超音波デバイスにおいて、
前記基板は、前記第一面とは異なる面と前記第二連通部とを連結する第三連通部と、
を備える
ことを特徴とする超音波デバイス。 - 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波デバイスと、
前記超音波デバイスを収納する筐体と、
を備えることを特徴とする超音波探触子。 - 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波デバイスと、
前記超音波デバイスを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする超音波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017024289A JP2018133622A (ja) | 2017-02-13 | 2017-02-13 | 超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017024289A JP2018133622A (ja) | 2017-02-13 | 2017-02-13 | 超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018133622A true JP2018133622A (ja) | 2018-08-23 |
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ID=63248668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2017024289A Pending JP2018133622A (ja) | 2017-02-13 | 2017-02-13 | 超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018133622A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113219467A (zh) * | 2020-01-21 | 2021-08-06 | 精工爱普生株式会社 | 超声波装置以及超声波传感器 |
| CN114173261A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-11 | 苏州清听声学科技有限公司 | 一种超声波发声器、显示器及电子设备 |
| US20220160331A1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-05-26 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator, ultrasound element, ultrasound probe, ultrasound device, and electronic device |
| JP7396108B2 (ja) | 2020-02-20 | 2023-12-12 | セイコーエプソン株式会社 | 音波センサーユニット、及び記録装置 |
-
2017
- 2017-02-13 JP JP2017024289A patent/JP2018133622A/ja active Pending
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| CN114173261B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-08-25 | 苏州清听声学科技有限公司 | 一种超声波发声器、显示器及电子设备 |
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