CN103418541A - 超声波换能器、超声波探测器及超声波检查装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超声波换能器、超声波探测器及超声波检查装置。该超声波探测器包括：基板，具有开口；支撑膜，设置在上述基板上、用于封闭上述开口；以及压电元件，设置于开口对应部位，上述开口对应部位是设置于上述支撑膜上、且在从上述基板的厚度方向的俯视观察时与上述开口重叠的区域，其中，上述支撑膜的上述开口对应部位的上述俯视观察时的重心位置的厚度小于上述支撑膜的上述开口对应部位的与上述开口连接的外缘部的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及超声波换能器、超声波探测器及超声波检查装置。
背景技术
已知将多个超声波元件配置成矩阵而构成的超声波换能器。
这种超声波换能器包括：具有多个开口的基板；支撑膜，设置在该基板上，用于封闭上述各开口；以及压电元件，设置在对应于该支撑膜的上述各开口的部位上。由开口对应部位构成隔膜，该开口对应部位是与在支撑膜中俯视观察时与支撑膜的开口一致的部位。并且，隔膜和设置在该隔膜上的压电元件构成超声波元件。
而且，超声波换能器的支撑膜的厚度即、在俯视图上与支撑膜的开口一致的开口对应部位的厚度被设定为一定的厚度（例如参照专利文献1）。而且，在超声波换能器中，发送超声波时，隔膜挠曲大，而接收超声波时，隔膜挠曲小。
然而，在原有的超声波换能器中，尤其在发送超声波时，由于隔膜挠曲大，因此，存在在隔膜的外缘部附近发生应力集中、开裂或缺损等破损的问题。
另一方面，为了提高隔膜的强度，如果使隔膜的厚度增大，则隔膜变得难以挠曲。因此，尤其在由超声波元件接收超声波时，隔膜的挠曲量进一步变小，由此，存在如下问题，即、在压电元件中产生的应力将变得非常小，从该压电元件输出的接收信号的电平下降。即，超声波的接受发送特性、尤其是接收时的灵敏度下降。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2000-23296号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波换能器、超声波探测器及超声波检查装置，其具有良好的接收和发送特性、可防止支撑膜的开口对应部位的破损。
上述目的可通过以下描述的本发明来实现。
根据本发明的超声波换能器，其包括：基板，具有开口；支撑膜，设置在上述基板上，用于封闭上述开口；以及压电元件，设置于开口对应部位，上述开口对应部位是设置于上述支撑膜上、且在从上述基板的厚度方向的俯视观察时与上述开口重叠的区域。其中，上述支撑膜的上述开口对应部位的上述俯视观察时的重心位置的厚度小于上述支撑膜的上述开口对应部位的与上述开口连接的外缘部的厚度。
由此，支撑膜的开口对应部位的外缘部的强度提高，而且，开口对应部位、尤其是开口对应部位的中心部侧容易挠曲，因此，具有良好的接收和发送特性，同时，能够防止开口对应部位的开裂或缺损等破损。
即，在超声波的接收和发送中、尤其在发送时，即便支撑膜的开口对应部位挠曲大，也能够防止该开口对应部位的外缘部附近的开裂或缺损等破损。而且，由于支撑膜的开口对应部位的中心部变成局部易挠曲，因此，在超声波的接收和发送中、尤其在该开口对应部位的挠曲量小的接收时，能够使压电元件的挠曲量增大，由此，能够在压电元件上产生大的应力，提高从该压电元件输出的接收信号的电平。即，能够提高超声波的接收时的灵敏度。
在根据本发明的超声波换能器中，优选方式是，上述支撑膜的上述开口对应部位具有厚度从上述支撑膜的上述开口对应部位的上述中心部朝向上述外缘部逐渐增大的部位。
由此，该开口对应部位从支撑膜的开口对应部位的外缘部侧朝向中心部侧容易进行挠曲，因此，能够更可靠地提高超声波接收时的灵敏度。
根据本发明的超声波换能器，其包括：基板，具有开口；支撑膜，设置在上述基板上，用于封闭上述开口；以及压电元件，设置于开口对应部位，上述开口对应部位是设置于上述支撑膜上、且在从上述基板的厚度方向的俯视观察时与上述开口重叠的区域，其中，上述支撑膜的上述开口对应部位的上述开口侧的面具有弯曲的凹面部。
由此，支撑膜的开口对应部位的外缘部的强度提高，而且，开口对应部位、尤其是开口对应部位的中心部侧容易挠曲，因此，能够具有良好的发送和接收特性，同时，能够防止开口对应部位的开裂或缺损等破损。
即，在超声波的接收和发送中、尤其在发送时，即便支撑膜的开口对应部位挠曲大，也能够防止该开口对应部位的外缘部附近的开裂或缺损等破损。而且，由于支撑膜的开口对应部位的中心部易局部挠曲，因此，在超声波的接收和发送中、尤其在该开口对应部位的挠曲量小的接收时，能够使压电元件的挠曲量增大，由此，能够在压电元件上产生大的应力，能够提高从该压电元件输出的接收信号的电平。即，能够提高超声波接收时的灵敏度。
在根据本发明的超声波换能器中，优选方式是，上述支撑膜的上述开口对应部位在外缘部上具有恒定厚度的厚度恒定部。
由此，能够更可靠地防止支撑膜的开口对应部位的外缘部附近的开裂或缺损等破损。
根据本发明的超声波换能器，优选方式是，上述厚度恒定部设置成环绕上述支撑膜的上述开口对应部位的一周。
由此，能够更可靠地防止支撑膜的开口对应部位的外缘部附近的开裂或缺损等破损。
根据本发明的超声波换能器，优选方式是，上述压电元件设置在上述支撑膜上的上述厚度恒定部的上述中心部侧。
由此，能够更可靠地提高超声波接收时的灵敏度。
根据本发明的超声波换能器，设上述支撑膜的上述开口对应部位的外边缘的厚度为D1，设上述开口对应部位的重心位置的厚度为D2，此时，优选方式是，D2/D1为0.1以上0.9以下。
由此，能够更可靠地防止支撑膜的开口对应部位的外缘部附近的开裂或缺损等破损，同时，能够更可靠地提高超声波接收时的灵敏度。
根据本发明的超声波探测器，其具有：箱体、以及收纳于上述箱体中的根据本发明的超声波换能器。
由此，支撑膜的开口对应部位的外缘部的强度提高，而且，开口对应部位、尤其是开口对应部位的中心部侧容易挠曲，因此，可具有良好的接收和发送特性，同时，可防止开口对应部位的开裂或缺损等破损。
即，在超声波的接收和发送中、尤其在发送时，即便支撑膜的开口对应部位挠曲大，也能够防止该开口对应部位的外缘部附近的开裂或缺损等破损。而且，由于支撑膜的开口对应部位的中心部易局部挠曲，因此，在超声波的接收和发送中、尤其在该开口对应部位的挠曲量小的接收时，能够使压电元件的挠曲量增大，由此，能够在压电元件上产生大的应力，提高从该压电元件输出的接收信号的电平。即，可提高超声波接收时的灵敏度。
根据本发明的超声波检查装置，其包括：超声波探测器，具有箱体以及收纳于上述箱体、根据本发明的超声波换能器；以及具有根据由上述超声波探测器发送的信号进行信号处理的信号处理部的装置本体。
由此，支撑膜的开口对应部位的外缘部的强度提高，而且，开口对应部位、尤其是开口对应部位的中心部侧容易挠曲，因此，能够具有良好的接收和发送特性，同时，能够防止开口对应部位的开裂或缺损等破损。
即，在超声波的接收和发送中、尤其在发送时，即便支撑膜的开口对应部位挠曲大，也能够防止该开口对应部位的外缘部附近的开裂或缺损等破损。而且，由于支撑膜的开口对应部位的中心部易局部挠曲，在超声波的接收和发送中、尤其在该开口对应部位的挠曲量小的接收时，能够使压电元件的挠曲量增大，由此，能够在压电元件上产生大的应力，能够提高从该压电元件输出的接收信号的电平。即，能够提高超声波接收时的灵敏度。
附图说明
图1是示出本发明的超声波探测器的实施方式的立体图。
图2是示出图1所示的超声波探测器的超声波换能器的俯视图。
图3是放大示出图2所示的超声波换能器的局部的俯视图。
图4是沿图3中的A-A线的截面图。
图5是放大示出图4所示的超声波换能器的局部的截面图。
图6是用于说明图1所示的超声波探测器的超声波换能器的制造方法的截面图。
图7是用于说明图1所示的超声波探测器的超声波换能器的制造方法的截面图。
图8是用于说明图1所示的超声波探测器的超声波换能器的制造方法的截面图。
图9是示出本发明的超声波检查装置的实施方式的框图。
具体实施方式
下面，根据在附图中示出本发明的超声波换能器、超声波探测器及超声波检查装置的优选实施方式，详细地进行说明。
<超声波换能器、超声波探测器的实施方式>
图1是示出本发明的超声波探测器的实施方式的立体图，图2是示出图1所示的超声波探测器的超声波换能器的俯视图，图3是放大示出图2所示的超声波换能器的局部的俯视图，图4是沿图3中的A-A线的截面图，图5是放大示出图4所示的超声波换能器的局部的截面图，图6至图8是用于说明图1所示的超声波探测器的超声波换能器的制造方法的截面图。
而且，在下文中，将图3至图7中的上侧作为“上”、下侧作为“下”、右侧作为“右”、左侧作为“左”来进行说明。
而且，在图2中，省略声频整合部、上部电极、下部电极、上部电极用导线、下部电极用导线的一部分等的图示，示意性示出超声波换能器。并且，在图3中，省略了音频整合部的图示。并且，在图6至图8中，示意性地示出了压电元件。
而且，如各图所示，假定互相垂直的X轴、Y轴。X轴方向对应于方位方向，Y轴方向对应于分层方向。
如图1所示，超声波探测器10包括箱体200、收纳在箱体200中的超声波换能器1。超声波换能器1设置在箱体200的前端部。该超声波探测器10例如可用作后述的超声波检查装置100等各种超声波检查装置的超声波探测器。
而且，在本实施方式中，超声波换能器1的表面即、后述的音频整合部6的表面是露出于外部。该音频整合部6作为超声波探测器10及超声波换能器1的保护层而起作用。作为音频整合部6的构成材料，并没有特别限制，例如，可使用硅橡胶等声阻抗与有机体大致相等的材料。而且，也可以为音频整合部6的表面不露出于外部的结构。
检查的时候，超声波探测器10用于使作为检查对象的有机体接触该音频整合部6的表面。这时，如果从超声波换能器1朝向音频整合部6发送超声波，则超声波通过音频整合部6传送到有机体内部，在有机体内的规定部位反射的超声波通过音频整合部6被输入到超声波换能器1。
而且，超声波探测器10通过电缆210与后述的超声波检查装置100的装置本体300（参照图9）电气连接。
如图2至图5所示，超声波换能器1包括：基板2；多个（在图示的构成中为12个）超声波元件（超声波振子）8，设置在基板2上，进行超声波的接收和发送；音频整合部6，设置在基板2的超声波元件8侧，覆盖各超声波元件8。
基板2的形状不受特别限制，在图示的构成中，在俯视观察时为四角形。而且，作为基板2的俯视观察时的其它形状，例如分别有五角形、六角形等其它多角形、圆形、椭圆形等。
而且，作为基板2的构成材料，均不受特别限制，例如，可使用硅（Si）等半导体形成材料。因此，通过蚀刻等可容易地进行加工。
超声波元件8由隔膜51和压电体（压电元件）7构成，各超声波元件8在基板2上配置成矩阵状。即，多个（在图示的构成中为4个）超声波元件8沿着X轴方向并列设置，而且，多个（在图示的构成中为3个）超声波元件8沿着Y轴方向并列设置。
压电体7的形状并不受特别限制，在图示的构成中，俯视观察时形成圆形。而且，作为压电体7的俯视观察时的其它形状，例如分别举出四角形（正方形、长方形）、五角形、六角形等多角形、椭圆形等。而且，关于压电体7及其配线，如后所述。
而且，在基板2的与各超声波元件8对应的部位上，分别形成有用于形成该超声波元件8的隔膜51的开口21。
开口21的形状不受特别限制，但在图示的构成中，俯视观察时形成圆形。而且，作为开口21的俯视观察时的其它形状，例如分别列举有四角形（正方形、长方形）、五角形、六角形等多角形、椭圆形等。
并且，在基板2上形成有支撑膜5，由支撑膜5封闭各开口21。隔膜51由开口对应部位构成，开口对应部位是支撑膜5中的用于封闭开口21的部位（区域）即、俯视观察时支撑膜5的与开口21一致的部位（重叠部位）。而且，在隔膜51上设置有压电体7。
作为支撑膜5的构成材料，并不受特别限制，支撑膜5例如可由SiO2层和ZrO2层的层压体（双层结构）、SiO2层等构成。其中，如果基板2为Si基板，则SiO2层可通过对基板2的表面进行热氧化处理而形成。并且，ZrO2层可通过例如在SiO2层上采用溅射等方法形成。其中，在例如使用PZT作为后述的压电体7的压电膜72的情况下，ZrO2层是用于防止构成PZT的Pb扩散到SiO2层的层。并且，ZrO2层也具有提高相对于压电膜72的形变的挠曲效率等效果。
如图5所示，压电体7具有在隔膜51（支撑膜5）上形成的下部电极71、在下部电极71上形成的压电膜72、在压电膜72上形成的上部电极73。
而且，如图3所示，在支撑膜5上沿着Y轴方向延伸的下部电极用导线71a与下部电极71连接。该下部电极用导线71a为沿Y轴方向排列的各超声波元件8的共用的导线。即，如图3、图4所示，下部电极用导线71a与Y轴方向上相邻的超声波元件8的下部电极71连接。由此，能够独立驱动沿Y轴方向排列的各超声波元件8的集合体。
而且，如图3所示，在支撑膜5上沿着X轴方向延伸的上部电极用导线73a与上部电极73连接。该上部电极用导线73a为沿X轴方向排列的各超声波元件8的共用的导线。即，如图3所示，上部电极用导线73a与在X轴方向上相邻的超声波元件8的上部电极73连接，在其端部例如与GND连接。由此，各超声波元件8的上部电极73被接地。
而且，与上述相反，也可以将下部电极用导线71a连接GND。
作为上述下部电极71、上部电极73、下部电极用导线71a、上部电极用导线73a的构成材料，只要均为具有导电性的材料即可，并不受特别限制，例如，可使用各种金属材料等。而且，下部电极71、上部电极73、下部电极用导线71a、上部电极用导线73a可以分别为单层，也可以为由多个层层叠而成的层叠体。举一个具体例子，例如，作为下部电极71和下部电极用导线71a，可分别使用Ti/Ir/Pt/Ti层叠膜，作为上部电极73和上部电极用导线73a，可分别使用Ir膜。
压电膜72例如是通过将PZT（锆钛酸铅：lead zirconate titanate）制成膜状而形成。而且，在本实施方式中，使用PZT制成压电膜72，但只要是通过施加电压可向面内方向收缩（伸缩）的材料，则可使用任何材料，除PZT外，例如还可使用钛酸铅（PbTiO3）、锆酸铅（PbZrO3）、钛酸铅镧（(Pb、La)TiO3）等。
在该超声波元件8中，例如，通过装置本体300（参照图9），经由电缆210，在下部电极71与上部电极73之间施加电压，由此，压电膜72可向面内方向伸缩。这时，压电膜72的一个面通过下部电极71与支持膜5接合，而在另一个面上形成了上部电极73。其中，由于在上部电极73上没有形成其它的层，因此，压电膜72的支撑膜5侧难以伸缩，而上部电极73侧容易伸缩。因此，如果对压电膜72施加电压，则会发生向开口21侧凸起的挠曲，使隔膜51挠曲。因此，通过对压电膜72施加交流电压，隔膜51相对于膜厚方向振动，超声波由于该隔膜51的振动而被发送（传输）。
在发送超声波时，对压电膜72施加与超声波元件8的谐振频率相等或与该谐振频率接近的频率的交流电压，谐振驱动超声波元件8。由此，隔膜51发生大的挠曲，从而可发送高输出的超声波。
而且，通过超声波元件8接收超声波时，如果超声波被输入至隔膜51，则隔膜51在膜厚方向振动。在超声波元件8中，由于该隔膜51的振动，在压电膜72的下部电极71侧的面和上部电极73侧的面上将产生电位差，从上部电极73及下部电极71输出对应于压电膜72的位移量的接收信号（检测信号）（电流）被。该信号通过电缆210被发送到装置本体300（参照图9），在装置本体300中进行基于该信号的规定的信号处理等。由此，在装置本体300中形成并显示超声波图像（电子图像）。
而且，在该超声波探测器10中，延迟并错开从沿X轴方向并列设置的各超声波元件8发出超声波的定时，可向所希望的方向发送超声波的平面波。
如图5所示，在该超声波换能器1中，俯视观察时支撑膜5的与开口21一致的开口对应部位即、隔膜51的中心部的厚度被设定为比隔膜51的外缘部的厚度薄。这种情况下，将俯视观察时从支撑膜5的开口对应部位的外周端朝向开口对应部位的内侧即朝向重心的具有规定宽度的环状区域X作为开口对应部位的外缘部，将除该区域X（外缘部）以外的、且包括开口对应部位的重心位置的规定面积的区域Y作为开口对应部位的中心部。
在该实施方式中，隔膜51在其外缘部具有厚度恒定的厚度恒定部511。环绕隔膜51一周设定该厚度恒定部511。即，厚度恒定部511俯视观察时形成环状。而且，隔膜51具有厚度渐增部512，厚度渐增部512与厚度恒定部511相连，厚度从隔膜51的重心（中心部）向外缘部逐渐增大。即，在隔膜51的下面侧形成具有弯曲成碗状的弯曲面（弯曲的凹面）的凹部52。
由此，隔膜51的外缘部即、厚度恒定部511的强度提高，而且，隔膜51的厚度渐增部512尤其是厚度渐增部512的中心部侧容易挠曲，因而，可具有良好的接收和发送特性，同时，可防止隔膜51的破裂或裂纹等破损。
即，接收和发送超声波时，尤其是发送时，通过超声波元件8的谐振驱动，即使隔膜51挠曲较大，也可防止该隔膜51的外缘部附近的破裂或裂纹等破损。而且，由于隔膜51的中心部易局部地挠曲，因此，在接收或发送超声波时，尤其是在隔膜51的挠曲量小的接收时，可使压电体7的挠曲量增大，由此，在压电体7上产生大的应力，能够提高由该压电体7输出的接收信号的电平。即，可提高超声波的接收时的灵敏度。
而且，压电体7配置于隔膜51上的厚度恒定部511的中心部侧的位置。由此，能够更可靠地提高超声波的接收时的灵敏度。
其中，隔膜51（支撑膜5）的大小不受特别限定，可根据各种条件适当地确定，但是，如果将隔膜51的厚度恒定部511（外缘）的厚度设定为D1，将隔膜51的俯视观察时的重心位置（中心）的厚度设定为D2，则优选D2/D1为0.1以上0.9以下。由此，能够更可靠地防止隔膜51的外缘部附近的开裂或缺损等破损，并且，能够更可靠地提高超声波的接收时的灵敏度。
而且，隔膜51的厚度恒定部511（外缘）的厚度D1优选为0.4μm以上1.5μm以下。由此，能够更可靠地防止隔膜51的外缘部附近的开裂或缺损等破损。
而且，隔膜51的重心位置的厚度D2优选为0.15μm以上1.35μm以下。由此，能够更可靠地提高超声波的接收时的灵敏度。
而且，俯视观察时，将隔膜51的厚度恒定部511的面积设为S1、厚度渐增部512的面积设为S2时，优选S1/S2为0.02以上0.25以下。由此，能够更可靠地防止隔膜51的外缘部附近的开裂或缺损等破损，且能够更可靠地提高超声波的接收时的灵敏度。
而且，在本实施方式中，隔膜51具有厚度恒定部511，但是，也可以省略该厚度恒定部511。
接下来，对超声波换能器1的制造方法中的基板2及支撑膜5的加工方法即、基板2的各开口21及支撑膜5（各隔膜51）的各凹部52的形成方法的一个例子进行说明。而且，作为一个例子，以使用Si构成基板2、使用SiO2构成支撑膜5的情况为例进行说明。
如图6的（a）所示，首先，形成一种在未形成各开口21的基板2上设置未形成各凹部52的支撑膜5，在该支撑膜5上设置各压电体7的构造体。而且，作为该构造体的制造方法，可以使用例如本领域中公知的方法等，因此，省略对其说明。
接下来，在基板2及支撑膜5的对应于各压电体7的各部位分别进行加工，在基板2上形成各开口21的同时，在支撑膜5上形成各凹部52，从而形成各隔膜51。而且，各开口21的形成方法是相同的，而且，各凹部52的形成方法也相同，因此，在下文中，代表性地对一个开口21的形成方法及一个凹部52的形成方法进行说明。
首先，如图6的（b）所示，除形成基板2的开口21的部位以外，在该基板2的上表面形成抗蚀膜91。
接下来，如图6的（c）至图6的（d）、图7的（a）至图7的（c）、图8所示，对于基板2，以抗蚀膜91为掩膜，通过反复多次地交替进行蚀刻处理和保护膜92的形成的博世（Bosch）处理（循环蚀刻），从而形成开口21。而且，在该博世处理中，使用电感耦合型（ICP）反应性离子蚀刻装置。即，在蚀刻处理中，使用电感耦合型反应性离子蚀刻装置对基板2进行电感耦合型反应性离子蚀刻，然后，使用电感耦合型反应性离子蚀刻装置对基板2形成保护膜92。
而且，在图6及图7中，图示出了进行三次蚀刻处理、两次形成保护膜92的情况，但蚀刻处理、形成保护膜92的次数均不受图中所示次数的限定，实际次数更多。
在此，在上述蚀刻处理中，作为处理气体，可使用例如SF6和O2的混合气体。
而且，蚀刻处理时的处理气体的流量不受特别限定，可根据各种条件适当地确定，例如，优选设定在100sccm以上1000sccm以下的范围内，更优选设定在200sccm以上700sccm以下的范围内。
而且，蚀刻处理的处理时间不受特别限定，可根据各种条件适当地设定，例如，优选设定在1秒以上20秒以下的范围内。
而且，蚀刻处理时的电感耦合等离子的线圈功率不受特别限定，可根据各种条件适当地设定，例如，优选设定在300W以上3000W以下的范围内。
而且，在形成上述保护膜92时，作为处理气体，使用例如C4F8和O2的混合气体。
而且，形成保护膜92时的处理气体的流量不受特别限定，可根据各种条件适当地设定，例如，优选设定在50sccm以上600sccm以下的范围内。
而且，形成保护膜92的时间不受特别限定，可根据各种条件适当设定，例如，优选设定为0.5秒以上10秒以下的范围内。
而且，形成保护膜92时的电感耦合等离子的线圈功率不受特别限定，可根据各种条件适当设定，例如，优选设定为100W以上2500W以下的范围内。
而且，通过使用Si构成基板2，可形成相对于该基板2的上表面和下表面垂直的开口21。
接下来，如图8所示，对于支撑膜5，以抗蚀膜91为掩膜，通过反复多次地交替进行蚀刻处理和保护膜92的形成的博世处理，从而形成凹部52。而且，在博世处理中，使用电感耦合型（ICP）反应性离子蚀刻装置。即，在蚀刻处理中，使用电感耦合型反应性离子蚀刻装置对支撑膜5进行电感耦合型反应性离子蚀刻，然后，使用电感耦合型反应性离子蚀刻装置对支撑膜5形成未图示的保护膜。
在此，在上述蚀刻处理中，作为处理气体，可使用例如SF6和O2的混合气体。
而且，蚀刻处理时的处理气体的流量不受特别限定，可根据各种条件适当地确定，例如，优选设定在100sccm以上1000sccm以下的范围内，更较优选设定在200sccm以上700sccm以下的范围内。
而且，蚀刻处理的处理时间不受特别限定，可根据各种条件适当地设定，例如，优选设定在1秒以上20秒以下的范围内。
而且，蚀刻处理时的电感耦合等离子的线圈功率不受特别限定，可根据各种条件适当地设定，例如，优选设定在300W以上3000W以下的范围内。
而且，在形成上述保护膜时，作为处理气体，使用例如C4F8和O2的混合气体。
而且，形成保护膜时的处理气体的流量不受特别限定，可根据各种条件适当地设定，例如，优选设定在50sccm以上600sccm以下的范围内。
而且，形成保护膜的时间不受特别限定，可根据各种条件适当设定，例如，优选设定为0.5秒以上10秒以下的范围内。
而且，形成保护膜时的电感耦合等离子的线圈功率不受特别限定，可根据各种条件适当设定，例如，优选设定为100W以上2500W以下的范围内。
而且，通过使用SiO2构成支撑膜5，可形成具有弯曲成碗状的弯曲面的凹部52。
接下来，除去抗蚀膜91。
通过上述方式，制成超声波换能器1。
而且，对于凹部52的弯曲程度等凹部52的形状，例如，可通过调整Si/SiO2的选择比等适当地设定。
而且，对于是否形成厚度恒定部511、形成厚度恒定部511时该厚度恒定部511的尺寸等，例如，可通过对蚀刻处理中的处理气体的流量、蚀刻处理的处理时间、蚀刻处理中的电感耦合等离子的线圈功率、形成保护膜时的处理气体的流量、形成保护膜的时间、形成保护膜时的电感耦合等离子的线圈功率等进行调整来适当地设定。
如上所述的超声波探测器10，可适用于超声波检查装置。
接下来，示出在支撑膜5上形成厚度恒定部511时各处理条件的一个例子以及在支撑膜5上不形成厚度恒定部511时各处理条件的一个例子。而且，这些条件分别为将基板2的厚度设为200μm、使用Si作为基板2的构成材料、使用SiO2作为支撑膜5的构成材料的情况。
（1）在支撑膜5上形成厚度恒定部511时
首先，在对基板2的蚀刻处理中，使用SF6和O2的混合气体作为处理气体，将处理气体的流量定为450sccm，线圈功率为2500W。
而且，在对基板2形成保护膜92时，使用C4F8和O2的混合气体作为处理气体，将处理气体的流量设定为150sccm、线圈功率为1500W。
然后，将蚀刻处理的处理时间设定为10秒，将形成保护膜92的时间设定为6秒，交替进行蚀刻处理与保护膜92的形成，合计进行36分钟。
接下来，在对支撑膜5的蚀刻处理中，使用SF6和O2的混合气体作为处理气体，将处理气体的流量定为450sccm，将线圈功率定为2500W。
而且，当对支撑膜5形成保护膜92时，使用C4F8和O2的混合气体作为处理气体，将处理气体的流量设定为150sccm，线圈功率设定为1500W。
然后，将蚀刻处理的处理时间设定为10秒，将形成保护膜92的时间设定为6秒，交替进行蚀刻处理与保护膜92的形成，合计进行14分钟24秒。至此，完成上述处理。
（2）在支撑膜5上不形成厚度恒定部511时
首先，在对基板2的蚀刻处理中，使用SF6和O2的混合气体作为处理气体，将处理气体的流量设定为450sccm，线圈功率设定为2500W。
而且，在对基板2形成保护膜92时，使用C4F8和O2的混合气体作为处理气体，将处理气体的流量设定为150sccm，线圈功率设定为1500W。
然后，将蚀刻处理的处理时间定为10秒，将形成保护膜92的时间设定为6秒，交替进行蚀刻处理与保护膜92的形成，合计进行36分钟。
接下来，在对支撑膜5的蚀刻处理中，使用SF6和O2的混合气体作为处理气体，将处理气体的流量设定为450sccm，将线圈功率设定为2500W。
而且，在对支撑膜5形成保护膜92时，使用C4F8和O2的混合气体作为处理气体，将处理气体的流量定为150sccm，线圈功率为1500W。
然后，将蚀刻处理的处理时间设定为5秒，将形成保护膜92的时间设定为3秒，交替进行蚀刻处理与保护膜92的形成，合计进行20分钟。至此，完成上述处理。
<超声波检查装置的实施方式>
图9是示出本发明的超声波检查装置的实施方式的框图。
如图9所示，超声波检查装置100包括上述超声波探测器10以及通过电缆210与超声波探测器10电连接的装置本体300。
装置本体300包括控制部（控制装置）310、驱动信号发生部320、检测信号处理部330、图像信号处理部340、图像显示部（显示装置）350。而且，信号处理部由检测信号处理部330及图像信号处理部340构成。
控制部310例如由微型计算机等构成，进行驱动信号发生部320、图像信号处理部340等整个装置本体300的控制。而且，图像显示部350例如由CRT、LCD等显示装置构成。
下面，对超声波检查装置100的动作进行说明。
检查时，将超声波探测器10的音频整合部6的表面与作为检查对象的有机体接触，使超声波检查装置100动作。
首先，控制部310如果向驱动信号发生部320输出发送命令，驱动信号发生部320则分别在规定的定时对各超声波元件8发送驱动该超声波元件8的驱动信号。由此，各超声波元件8分别以规定的定时驱动。由此，从超声波探测器10的超声波换能器1发送超声波。
发送的超声波向有机体内部传输，在有机体内规定的部位反射的超声波被输入到超声波探测器10的超声波换能器1。
然后，从超声波换能器1输出与输入的超声波对应的检测信号。该检测信号通过电缆210被发送到装置本体300的检测信号处理部330，在检测信号处理部330实施规定的信号处理，并通过检测信号处理部330中包括的未图示的A/D转换器转换为数字信号。
从检测信号处理部330输出的数字信号被输入到图像信号处理部340，与帧定时信号同步，作为面数据被依次存储到图像信号处理部340中包括的未图示的一次存储部中。图像信号处理部340在根据各面数据重新构成二维或三维图像数据的同时，对图像数据进行例如插补、响应增强处理、灰度处理等图像处理。进行了图像处理的图像数据被存储到图像信号处理部340中包括的未图示的二次存储部中。
然后，从图像信号处理部340的二次存储部读取进行了图像处理的图像数据并被输入到图像显示部350。图像显示部350根据图像数据显示图像。医生等医务人员看上述图像显示部350上显示的图像进行诊断。
以上是根据图示的实施方式对本发明的超声波换能器、超声波探测器及超声波检查装置进行的说明，但本发明并不仅限于此，各部分的结构也可被具有同样功能的任一结构取代。而且，还可以对本发明添加其它任一结构物。
而且，在上述实施方式中，超声波元件的数目即、压电元件及支撑膜的开口对应部位的数量均为多个，但本发明不限于此，也可以为单数。
符号说明
1 超声波换能器 2 基板
21 开口 5 支撑膜
51 隔膜 511 厚度恒定部
512 厚度渐增部 52 凹部
6 音频整合部 7 压电体
71 下部电极 71a 下部电极用导线
72 压电膜 73 上部电极
73a 上部电极用导线 8 超声波元件
91 抗蚀膜 92 保护膜
10 超声波探测器 100 超声波检查装置
200 箱体 210 电缆
300 装置本体 310 控制部
320 驱动信号发生部 330 检测信号处理部
340 图像信号处理部 350 图像显示部
X、Y 区域
Claims (9)
1.一种超声波换能器，其特征在于，包括：
基板，具有开口；
支撑膜，设置在所述基板上，用于封闭所述开口；以及
压电元件，设置于开口对应部位，所述开口对应部位是设置于所述支撑膜上、且在从所述基板的厚度方向的俯视观察时与所述开口重叠的区域，
其中，所述支撑膜的所述开口对应部位的所述俯视观察时的重心位置的厚度小于所述支撑膜的所述开口对应部位的与所述开口连接的外缘部的厚度。
2.根据权利要求1所述的超声波换能器，其中，所述支撑膜的所述开口对应部位具有厚度从所述支撑膜的所述开口对应部位的所述重心位置朝向所述外缘部逐渐增大的部位。
3.一种超声波换能器，其特征在于，包括：
基板，具有开口；
支撑膜，设置在所述基板上，用于封闭所述开口；以及
压电元件，设置于开口对应部位，所述开口对应部位是设置于所述支撑膜上、且在从所述基板的厚度方向的俯视观察时与所述开口重叠的区域，
其中，所述支撑膜的所述开口对应部位的所述开口侧的面具有弯曲的凹面部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的超声波换能器，其特征在于，所述支撑膜的所述开口对应部位在与所述开口连接的外缘部上具有厚度恒定的厚度恒定部。
5.根据权利要求4所述的超声波换能器，其特征在于，所述厚度恒定部被设置成环绕所述支撑膜的与所述开口连接的整个圆周。
6.根据权利要求4或5所述的超声波换能器，其特征在于，在所述俯视观察时，所述压电元件设置在所述支撑膜上的所述厚度恒定部的内侧的区域。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的超声波换能器，其特征在于，设所述支撑膜的所述开口对应部位的与所述开口连接的外缘部的厚度为D1，设所述开口对应部位的所述俯视观察时的重心位置的厚度为D2，此时，D2/D1为0.1以上0.9以下。
8.一种超声波探测器，其特征在于，具有箱体以及根据权利要求1至7中任一项所述的超声波换能器，所述超声波换能器容纳于所述箱体。
9.一种超声波检查装置，其特征在于，包括：
超声波探测器，所述超声波探测器具有箱体以及根据权利要求1至7中任一项所述的超声波换能器，所述超声波换能器容纳于所述箱体；以及
装置本体，具有根据从所述超声波探测器发送的信号进行信号处理的信号处理部。
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