超声波器件、超声波探头、超声波探测器及电子设备的制造方法_3

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b,背板21从第二孔部17b露出。
[0086]框体17由位于内侧的内框34和位于外侧的外框35构成。内框34从一 Z方向按压声透镜16。外框35从Z方向一侧按压超声波兀件阵列基板14。而且,内框34与外框35被粘接而固定。从而,框体17在Z方向上夹住超声波元件阵列基板14、声匹配部15以及声透镜16而将其固定。
[0087]与声匹配部15并列地设置有间隔维持部件24。于是,在被框体17夹住的超声波元件阵列基板14与声透镜16之间配置有间隔维持部件24。框体17间隔着间隔维持部件24夹住超声波元件阵列基板14与声透镜16,可靠地将其固定。从而,间隔维持部件24能够将声匹配部15的厚度保持为一定。
[0088]在壁部23的X方向上形成有第一凹部23c,以及在一 X方向上形成有第三凹部23e。而且,第一凹部23c和第三凹部23e与声匹配部15连接。在框体17的X方向侧设置有第一侧孔17c,在框体17的一 X方向侧设置有第三侧孔17e。第一侧孔17c与第一凹部23c连接,第三侧孔17e与第三凹部23e连接。并且,第一侧孔17c经由第一凹部23c与声匹配部15连接,第三侧孔17e经由第三凹部23e与声匹配部15连接。于是,声匹配部15也位于第一凹部23c、第一侧孔17c、第三凹部23e以及第三侧孔17e之中。
[0089]在壁部23的Y方向上形成有第二凹部23d,以及在一 Y方向上形成有第四凹部23f。而且,第二凹部23d和第四凹部23f与声匹配部15连接。在框体17的Y方向侧设置有4个第二侧孔17d,在框体17的一 Y方向侧设置有4个第四侧孔17f。第二侧孔17d与第二凹部23d连接,第四侧孔17f与第四凹部23f连接。而且,第二侧孔17d经由第二凹部23d与声匹配部15连接,第四侧孔17f经由第四凹部23f与声匹配部15连接。于是,声匹配部15也位于第二凹部23d、第二侧孔17d、第四凹部23f以及第四侧孔17f之中。
[0090]间隔维持部件24位于第一凹部23c、第二凹部23d、第三凹部23e以及第四凹部23f。并且,间隔维持部件24也位于第一侧孔17c、第二侧孔17d、第三侧孔17e以及第四侧孔17f。在从一 Z方向观察到的俯视图中,在被框体17夹住的部位的超声波元件阵列基板14与声透镜16之间配置有间隔维持部件24。由于固定框17将间隔维持部件24夹在超声波元件阵列基板14与声透镜16之间,因此间隔维持部件24能够可靠地将声匹配部15的厚度保持为一定。
[0091]在声透镜16的Y方向以及一 Y方向侧,FPC13被超声波元件阵列基板14与壁部23夹住。于是,通过框体17夹住超声波元件阵列基板14与壁部23而将其按压住,能够防止在超声波元件阵列基板14与FPC13连接的部位上FPC13浮起。于是,FPC13被可靠地固定。
[0092]声匹配部15的厚度就所利用的超声波的波长λ而言,被设定为例如1/4 λ的奇数倍。而且,间隔维持部件24的直径为与声匹配部15的厚度相同的长度。声匹配部15除了被设置于声透镜16与超声波兀件阵列基板14之间以外,还被设置于第一侧孔17c?第四侧孔17f之中。而且,间隔维持部件24除了被设置于声透镜16与超声波元件阵列基板14之间以外,还被设置于第一侧孔17c?第四侧孔17f之中。
[0093]图7的(a)是表示超声波元件的结构的平面示意图,是声透镜16被去除而设置有间隔维持部件24的图。图7的(b)是表示超声波元件的结构的侧截面示意图,是设置有声透镜16以及声匹配部15的图。如图7的(a)和(b)所示,在元件基板18上设置有多个超声波元件36。超声波元件36具有作为基板的衬底基板37、形成于衬底基板37的振动膜38(隔膜)以及设置在振动膜38上的压电体部41。而且,压电体部41具有作为电极的第一电极42、压电体层43以及作为上侧电极的第二电极44。
[0094]超声波元件36在由硅基板等构成的衬底基板37上具有开口部37a,具备覆盖并堵塞开口部37a的振动膜38。振动膜38由例如S12层和ZrO2层的双重结构构成。衬底基板37为硅基板时,S12层可以通过对基板表面进行热氧化处理而成膜。另外,ZrO2层在S12层上通过例如溅射等方法而成膜。在这里,ZrO2层是用于当作为压电体层43使用例如PZT (锆钛酸铅)时,防止构成PZT的Pb扩散至S12层的层。并且,ZrO2层还具有提高针对压电体层的形变的挠曲效率等的效果。
[0095]在振动膜38上形成有第一电极42,在第一电极42上形成有压电体层43,再在压电体层43上形成有第二电极44。S卩,压电体部41成为压电体层43被夹在第一电极42与第二电极44之间的结构。
[0096]第一电极42由金属薄膜形成,沿Y方向延伸。第一电极42遍及于多个压电体部41而配置,也兼有配线的功能。压电体层43由例如PZT (锆钛酸铅)薄膜形成,以覆盖第一电极42的一部分的方式而设置。此外,压电体层43的材料并非限于PZT,也可以使用例如钛酸铅(PbT13)、锆酸铅(PbZrO3)、镧钛酸铅((Pb、La)T13)等。第二电极44由金属薄膜形成,以覆盖压电体层43的方式而设置。该第二电极44沿Y方向延伸。第二电极44遍及于多个压电体部41而配置,也兼有配线的功能。
[0097]在从一 Z方向观察元件基板18时,第一电极42具有与第二电极44不重叠的部分。在该部位配置间隔维持部件24。间隔维持部件24与元件基板18与声透镜16接触而设置有多个。此外,不必在第一电极42与第二电极44不重叠的部分中的全部都配置间隔维持部件24,也可以在一部分的部位不配置间隔维持部件24。间隔维持部件24只要配置为声匹配部15的厚度可维持为一定的程度即可。虽然未图示,但间隔维持部件24也在第二电极44上配置。而且,在从一 Z方向观察到的俯视观察中,球状的间隔维持部件24以包围压电体部41的方式而配置。
[0098]防止来自外部的透潮,覆盖超声波元件36而具备绝缘膜45,该绝缘膜45使间隔维持部件24与第一电极42以及第二电极44之间绝缘。该绝缘膜45由氧化铝等材料形成,设置在超声波元件36的整个面或一部分上。并且,绝缘膜45覆盖第一电极42以及第二电极44而配置。在第一电极42中尚未被超声波元件36覆盖的部位被绝缘膜45覆盖。间隔维持部件24位于第一电极42上时,在间隔维持部件24与第一电极42之间设置有绝缘膜45。即使携带有静电的间隔维持部件24接近第一电极42,间隔维持部件24也维持带电状态。从而,间隔维持部件24被第一电极42引导而维持着携带有静电的状态静止在第一电极42上。从而,能够使间隔维持部件24容易地配置在第一电极42上。
[0099]超声波元件36距离衬底基板37的高度比第一电极距离衬底基板37的高度高。即,超声波元件36相对于衬底基板37而向一 Z方向突出。由于在位于超声波元件36上的间隔维持部件24上作用有重力,因此间隔维持部件24变得易于从突出的超声波元件36上移动至衬底基板37上。位于衬底基板37上的间隔维持部件24变得难以从衬底基板37上移动至突出的超声波元件36上。
[0100]通过向第一电极42与第二电极44之间施加电压,压电体层43向面内方向伸缩。从而,当向压电体层43施加电压时,产生向开口部37a —侧凸出的挠曲,使振动膜38挠曲。通过向压电体层43施加交流电压,振动膜38相对于膜厚方向振动,由于该振动膜38的振动,从开口部37a发射超声波。施加于压电体层43的电压(驱动电压)例如峰至峰为1V?30V,频率为例如IMHz?10MHz。
[0101]超声波元件36也作为接收发射出的超声波由对象物反射回来的超声波回声的接收元件而动作。由于超声波回声,振动膜38振动,通过该振动,应力施加于压电体层43,在第一电极42与第二电极44之间产生电压。能够将该电压作为接收信号而取出。
[0102]图8是表示超声波元件阵列基板的结构的平面示意图。如图8所示,在超声波元件阵列基板14上包括矩阵状配置的多个超声波元件36、第一电极42、第二电极44。为了使图变得易于观看,超声波元件36配置为17行8列,但行数以及列数并未特别限定。
[0103]在发射超声波的发送期间,处理电路26输出的发送信号VT经由第二电极44而被供给至各超声波元件36。另外,在接收超声波回声信号的接收期间,来自超声波元件36的接收信号VR经由第二电极44而被输出至处理电路26。向第一电极42供给公共电压VC0M。该公共电压只要是一定的电压即可,也可以不是OV即地电位(接地电位)。在发送期间,发送信号电压与公共电压之差的电压被施加于各超声波兀件36,规定的频率的超声波被发射。
[0104]在元件基板18的X方向一侧,沿边设置有第一模拟电极46,在元件基板18的一 X方向一侧,沿边设置有第二模拟电极47。第一模拟电极46以及第二模拟电极47被绝缘膜45覆盖。即使带电的间隔维持部件24接近第一模拟电极46以及第二模拟电极47,间隔维持部件24也不会放电。第一模拟电极46是与声透镜16的第一凹部23c相对的部位,第二模拟电极47是与声透镜16的第三凹部23e相对的部位。而且,沿第一模拟电极46以及第二模拟电极47而配置有间隔维持部件24。
[0105]在元件基板18的Y方向侧以及一 Y方向侧的端部,沿边集中配置有间隔维持部件24。即,在元件基板18的周围配置有很多间隔维持部件24。框体17夹住声透镜16与超声波元件阵列基板14时,由于在接近框体17的部位间隔维持部件24受到负荷,因此声匹配部15的厚度能够维持为一定。
[0106]接着,通过图9至图11的(a)?(e)对上述的超声波器件9的制造方法进行说明。图9是超声波器件的制造方法的流程图,图10的(a)?⑷以及图11的(a)?(e)是用于说明超声波器件的制造方法的示意图。在图9的流程图中,步骤SI相当于基板接合工序。该工序是通过接合元件基板18与背板21而形成超声波元件阵列基板14的工序。接着,转移至步骤S2。步骤S2相当于配线设置工序。该工序是在超声波元件阵列基板14上接合FPC13的工序。接着,转移至步骤S3。步骤S3相当于间隔维持部设置工序。该工序是在超声波元件阵列基板14上设置多个间隔维持部件24的工序。接着,转移至步骤S4。
[0107]步骤S4相当于透镜设置工序。该工序是在超声波元件阵列基板14上重叠而设置声透镜16的工序。接着,转移至步骤S5。步骤S5相当于框体设置工序。该工序是夹住超声波元件阵列基板14和声透镜16而设置框体17的工序。接着,转移至步骤S6。步骤S6相当于声匹配部件注入工序。该工序是向超声波元件阵列基板14与声透镜16之间注入声匹配部件的工序。接着,转移至步骤S7。步骤S7相当于声匹配部件固化工序。该工序是将声匹配部件固化的工序。通过以上的工序,制成超声波器件9。
[0108]接着,使用图10的(a)?⑷至图11的(a)?(e),使其与图9所示的步骤对应,详细地说明制造方法。图10的(a)是对应于步骤SI的基板接合工序以及步骤S2的配线设置工序的图。如图10的(a)所示,在步骤SI中准备元件基板18以及背板21。在元件基板18上形成有压电体部41。压电体部41的制造方法是公知的,省略说明。在元件基板18
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