JP4640249B2 - 超音波センサ - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る超音波センサの概略構成を示す断面図である。図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
次に、本発明の第2実施形態を、図7に基づいて説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る超音波センサ100のうち、主要部の概略構成を示す断面図である。なお、図7は、第1実施形態に示す図2に対応している。
110・・・基板
111・・・半導体基板
112・・・第1酸化膜
113・・・窒化膜
114・・・第2酸化膜
120・・・薄肉部
130・・・圧電振動子
131・・・圧電体薄膜
132・・・下部電極
133・・・上部電極
Claims (10)
- 一部に薄肉部が形成された基板と、
前記薄肉部上に形成され、圧電体薄膜を2つの電極間に配置してなる圧電振動子と、を含み、
前記薄肉部と前記圧電振動子からなるメンブレン構造体が、所定周波数で共振するように構成された超音波センサであって、
前記メンブレン構造体は、前記圧電振動子が振動しない状態の、構造体全体の内部応力が引張乃至ゼロに調整されており、
前記薄肉部の一部に凹部が形成され、当該凹部の形成部位が他の部位よりも薄肉とされるとともに、前記基板の平面方向において、前記凹部に対応する前記メンブレン構造体の部位は、前記圧電振動子が振動しない状態の内部応力が圧縮に調整された圧縮応力部として構成され、
前記基板の平面方向において、前記圧縮応力部と、前記圧縮応力部を除く前記メンブレン構造体の部位である非圧縮応力部とが、交互に形成され、
前記非圧縮応力部として、前記基板の平面方向における前記薄肉部の中心を中心とする回転対称な環状部を含み、
前記環状部は、多重に形成されていることを特徴とする超音波センサ。 - 一部に薄肉部が形成された基板と、
前記薄肉部上に形成され、圧電体薄膜を2つの電極間に配置してなる圧電振動子と、を含み、
前記薄肉部と前記圧電振動子からなるメンブレン構造体が、所定周波数で共振するように構成された超音波センサであって、
前記メンブレン構造体は、前記圧電振動子が振動しない状態の、構造体全体の内部応力が引張乃至ゼロに調整されており、
前記基板の平面方向において、前記メンブレン構造体の一部は、前記圧電振動子が振動しない状態の内部応力が圧縮に調整された圧縮応力部として構成され、
前記基板の平面方向において、前記圧縮応力部と、前記圧縮応力部を除く前記メンブレン構造体の部位である非圧縮応力部とが、交互に形成され、
前記非圧縮応力部として、前記基板の平面方向における前記薄肉部の中心を中心とする回転対称な環状部を含み、
前記環状部は、多重に形成されていることを特徴とする超音波センサ。 - 前記環状部は、同心円状に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超音波センサ。
- 前記環状部は、前記圧電振動子が振動する際の、前記メンブレン構造体の変形形状に沿って形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超音波センサ。
- 前記非圧縮応力部として、同一平面において前記環状部と直交し、隣接する前記環状部間を連結する連結部を含むことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の超音波センサ。
- 前記連結部の少なくとも一部は、前記メンブレン構造体の端部まで形成されていることを特徴とする請求項5に記載の超音波センサ。
- 前記基板の平面方向において、前記圧縮応力部の幅と前記非圧縮応力部の幅が、それぞれ前記メンブレン構造体の厚さ以上、厚さの3倍以下に設定されることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の超音波センサ。
- 前記薄肉部は、前記圧電振動子が振動しない状態の内部応力が引張に調整された引張応力膜を含み、
前記引張応力膜の一部に溝乃至貫通孔が形成され、前記溝乃至貫通孔が形成された引張応力膜の部位に対応する前記メンブレン構造体の部位が前記圧縮応力部とされていることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の超音波センサ。 - 前記薄肉部は、前記引張応力膜と、前記圧電振動子が振動しない状態の内部応力が圧縮に調整された圧縮応力膜とを積層してなり、
前記引張応力膜に形成された前記溝乃内至前記貫通孔内に、前記圧縮応力膜が配置されていることを特徴とする請求項8に記載の超音波センサ。 - 前記基板は、シリコン基板を含み、
前記引張応力膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の超音波センサ。
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