JP2020036252A - 超音波トランスデューサアレイおよび超音波プローブ - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態の超音波トランスデューサアレイを構成する静電容量型超音波トランスデューサは、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて製造された超音波送受信センサである。
以下に、図1〜図5を用いて、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイの構造について説明する。図1および図2は、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイであるチップを示す平面図である。図2では、図1の要部を拡大して示している。図3は、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイであるチップの配線構造を示す斜視図である。図4は、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイであるチップを示す断面図である。図4は、図2のA−A線における断面図である。図5は、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイの回路を説明する概略図である。
以下に、図12を用いて、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイの効果について説明する。図12は、比較例である超音波トランスデューサアレイを搭載した超音波プローブの概略図である。
図6に示すように、コンデンサC1を構成する上部電極3および下部電極4の相互間には、空隙10が形成されていてもよい。図6は、本実施の形態の変形例1である超音波トランスデューサアレイを示す断面図である。
図7に示すように、コンデンサC1と同様の役割を有するコンデンサC3を、コンデンサC1の直下に形成してもよい。図7は、本実施の形態の変形例2である超音波トランスデューサアレイを示す断面図である。
図8に示すように、抵抗素子R2は、細いレイアウトで形成されることで抵抗値を増大させるのでなく、抵抗素子R2を構成する膜を薄膜化することで、抵抗素子R2の抵抗値を増大させてもよい。すなわち、抵抗素子R2は薄膜化されることで断面積が小さくなり、抵抗値が増大する。図8は、本実施の形態の変形例3である超音波トランスデューサアレイを示す斜視図である。
図9は、本発明の実施の形態1の変形例4である超音波トランスデューサアレイを示す平面図である。図9では、電極間の空隙を複数に分割する場合の複数の変形例を示している。
次に、前記実施の形態1および前記実施の形態1の変形例1〜4のいずれかの超音波トランスデューサアレイ(チップ)を、例えば超音波エコー診断装置(超音波診断装置、超音波画像装置)などの超音波検査装置に適用した場合について、図10および図11を用いて説明する。図10は、本実施の形態の超音波プローブを含む超音波エコー診断装置を示す斜視図である。図11は、本実施の形態の超音波プローブを示す概略図である。
2、4、14 下部電極
5 DCバイアス配線
6、10、20 空隙
7 基板
8、9 層間絶縁膜
11、12 超音波プローブ
61、62、63 サブ空隙
71、72、73 隔壁
130 超音波エコー診断装置
132 本体
133 表示部
136 操作部
137 接続部
138 ケーブル
AC 交流電源
AMP、CN、CR 基板
AMP1〜AMP3 増幅回路
C1、C2、C3 コンデンサ
CA セルアレイ
CH チャンネル
CHP1 チップ
DC 直流電源
PD、P1〜P5 ボンディングパッド
R1、R2 抵抗素子
SW1、SW2 送受切替スイッチ
V1、V2 ビア
Claims (12)
- 基板と、
前記基板上に形成され、前記基板の上面に沿う第1方向に延在する第1電極と、
前記基板上に形成され、平面視で前記第1方向に直交する第2方向に延在する第2電極と、
前記基板上において、前記第1電極および前記第2電極の下に形成され、前記第1方向に延在する第3電極と、
前記基板上において、前記第1電極および前記第2電極の下に形成され、前記第1方向に延在する第4電極と、
平面視で前記第1電極の一部と前記第2電極の一部とが互いに重なる第1領域内において、前記第1電極と前記第2電極との間に形成された第1空隙と、
を有し、
平面視で互いに重なる前記第3電極と前記第4電極とは、第1コンデンサを構成しており、
平面視で互いに重なる前記第1電極、前記第2電極および前記第1空隙は、第2コンデンサから成る超音波振動子を構成しており、
前記第1電極、前記第2電極、前記第3電極および前記第4電極のそれぞれの平面形状は、矩形である、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項1記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第1コンデンサは、音響的に振動しない、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項1記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第1方向において前記第2電極と並んで配置され、前記第2方向に延在する配線と、
一端が前記第1電極と接続されて、他の一端が前記配線に電気的に接続されている抵抗素子と、
をさらに有し、
前記配線は、直流電源に電気的に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項1記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第1コンデンサの一部は、前記第1領域と重なっており、前記第1コンデンサの他の一部は、平面視で前記第1領域と重ならない周辺領域において前記第1方向に延在している、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項4記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第1コンデンサの一部は、前記周辺領域に形成されたボンディングパッドの直下に位置している、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項3記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記抵抗素子は、前記第1電極と一体となっており、前記第1電極よりも小さい断面積を有している、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項3記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第1電極、前記第3電極、前記第4電極および前記抵抗素子は、前記第2方向に複数並んで配置されており、
複数の前記第1電極のそれぞれは、複数の前記抵抗素子を介して前記配線に電気的に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項1記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第2電極は、直流電源の負側の端子に電気的に接続されており、
前記第3電極は、前記直流電源の正側の端子、および、前記第1電極のそれぞれに電気的に接続されており、
前記第4電極は、増幅回路に電気的に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項8記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第3電極または前記第4電極は、前記超音波振動子により超音波を発振する際に前記第2コンデンサに電圧を供給する駆動信号源に電気的に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項1記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第1コンデンサは、縦方向に複数重ねて形成されており、
複数の前記第1コンデンサは、互いに並列に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項1記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第3電極と前記第4電極との間には、第2空隙が形成されている、超音波トランスデューサアレイ。 - 請求項1記載の超音波トランスデューサアレイを備えた、超音波プローブ。
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