CN104114097A - 超声波探头以及使用了该超声波探头的超声波诊断装置 - Google Patents

超声波探头以及使用了该超声波探头的超声波诊断装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种特性稳定性优越的超声波探头以及使用了该超声波探头的超声波诊断装置。该超声波探头(1)具有超声波收发元件(2)，上述超声波收发元件(2)具备：基板(5)、形成于在基板(5)上的绝缘膜、形成于基板(5)与上述绝缘膜之间的空洞(17)、以及与基板(5)平行地隔着空洞(17)设置的一对电极(7、11)，超声波探头(1)的特征在于，超声波收发元件(2)在一对电极(7、11)中的远离基板(5)的电极(11)上设置有多层构造的梁部(100)，该多层构造的梁部(100)层叠由应力不同的材料构成的膜而成，梁部(100)层叠给与拉伸应力的膜和给与压缩应力的膜而成。

Description

超声波探头以及使用了该超声波探头的超声波诊断装置
技术领域
本发明涉及超声波探头以及使用了该超声波探头的超声波诊断装置。
背景技术
为了利用超声波对人、动物等被检体进行检查，而优选使用超声波探头。作为与上述的超声波探头有关的技术，例如存在专利文献1所记载的技术。具体而言，记载有应用半导体制造技术、MEMS(Micro Electro Mechanical System微机电系统)技术，通过薄膜的层叠，而制成超声波收发器件，该超声波收发器件由设置在硅基板上的下部电极、设置于比下部电极更靠上方的上部电极、以及设置于比上部电极更靠上方的第一绝缘膜、第二绝缘膜构成，第一绝缘膜、第二绝缘膜分别是拉伸应力与压缩应力的组合，对位于上部电极与下部电极之间的间隙的翘曲量进行调整。
另外，在专利文献2中记载有在经由空洞配置在内部或者表面具有第一电极的基板与在其内部或者表面具有第二电极的隔膜的超声波换能器中至少具备一个梁。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-259165号公报
专利文献2：国际公开第2007/046180号小册子
发明内容
如专利文献1所记载的那样，cMUT(Capacitive Micromachined UltrasonicTransducer电容式微机械超声换能器)元件是应用了半导体制造技术、MEMS技术的元件。具体而言，cMUT元件以层叠膜的方式制造，因此往往因各膜的应力与刚性的平衡，而使作为驱动电极层的薄膜(由层叠多层的膜构成)无意图地过度翘曲。因此，往往驱动电极与固定电极之间的间隙间隔在制造批次间变化。
各膜的应力在硅晶片面内具有制造工序特有的分布，此外在形成膜的装置的每一批、每一制造批次中也存在不均。因此，与应力不均对应地薄膜的翘曲量也不均，从而存在间隙(宽度)的间隔也不均的情况。
以上述的观点，在专利文献1所记载的技术中，在各膜的应力不均的情况下，翘曲的变化尤为显著，从而间隙间隔的不均也较大。即，制造批次间的不均增大。
在驱动cMUT元件时，首先，向隔着间隙的电极之间施加直流电压，缩小间隙的间隔。然后，进一步施加交流电压，而使间隙的间隔缩小、扩大来产生超声波。因此，若间隙的间隔在每个装置中变动，则必须也使直流电压与交流电压双方的施加电压在每个装置中变化。
另外，直流电压与交流电压的大小根据间隙的间隔而存在最佳的设定。因此，在间隙根据元件而不均的情况下，已设定的施加电压从与间隙对应的最佳的施加电压偏移。这样，若施加电压偏移，则发送声压不均，从而产生的超声波的声学性能也不均，因此在作为使用了cMUT元件的超声波探头的特性稳定性产生课题。
另外，在接收超声波时，在通过施加直流电压使间隙缩小的状态下，将由薄膜的振动引起的间隙间隔的变化作为电容变化转换成电流。因此，通过施加直流电压对元件蓄积电荷会对接收灵敏度带来影响。因此，在间隙间隔不均的情况下，接收信号不均，从而超声波图像的精细度也降低。即，在作为超声波探头的特性稳定性产生课题。
另外，在专利文献2所记载的技术中，当在装置制造时因光刻工序中的掩模对位不均而使梁的形成位置偏移的情况下，绝缘膜的平衡破坏。其结果，制造批次间的翘曲变形也不均，从而存在超声波图像的精细度降低的可能性。即，在作为超声波探头的特性稳定性产生课题。
本发明是鉴于上述课题而完成的。即，其目的在于提供一种特性稳定性优越的超声波探头以及使用了该超声波探头的超声波诊断装置。
本发明的发明者们为了解决上述课题而进行了专心研究，其结果，发现通过设置梁，并将所述梁的内部构成为层叠给与不同的应力的膜，能够解决上述课题，从而完成了本发明。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种特性稳定性优越的超声波探头以及使用了该超声波探头的超声波诊断装置。
附图说明
图1是表示本实施方式的超声波探头的简要结构的图。
图2是cMUT元件附近的剖视图。
图3是表示cMUT元件的薄膜的图。
图4是对薄膜的应力中立面与梁部的梁中立面进行说明的图。
图5是表示其他的cMUT元件的薄膜的图。
图6是用于对间隔变动量进行说明的图，图6(a)是表示未翘曲时的图，图6(b)是表示翘曲变形量变化时的图。
图7是表示薄膜间隔的变动量的图。
图8是表示本实施方式的超声波诊断装置的结构的框图(图8(a))及其示意图(图8(b))。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式(本实施方式)进行说明。首先，参照图1以及图2对本实施方式的超声波探头的整体结构进行说明。然后，参照图3以及图4对应用于本实施方式的超声波探头的cMUT元件的结构进行说明。
＜本实施方式的超声波探头的整体结构＞
如图1所示，本实施方式的超声波探头1具备cMUT元件2、背衬3、挠性基板4、连接器91、布线92、电路基板97、以及连接端子98。超声波探头1例如使用于医疗机构的人体检查(心脏、血管等的循环器官检查、腹部检查等)。
超声波探头1在背衬3的前端具备cMUT元件2。cMUT元件2经由后述的声学透镜94向被检体95照射超声波，并且接收被从被检体95反射的超声波。关于该点的详细将于后文叙述。cMUT元件2通过引线接合而与挠性基板4连接，该挠性基板4具有与连接器91连接的布线92。连接器91与电路基板97(具体的电路未图示)连接。而且，电路基板97上的连接端子98与超声波诊断装置201(参照图7)连接。
超声波诊断装置201(详细后述)对cMUT元件2给与电信号而驱动cMUT元件2，并且使来自被检体95的接受波所携带的信号图像化。在cMUT元件2的表面具备用于使从cMUT元件2产生的超声波朝被检体方向聚焦的硅酮树脂的声学透镜94。cMUT元件2经由声学透镜94向人体等被检体95收发超声波。
接下来，参照图2对超声波探头1的cMUT元件2附近的结构详细地进行说明。如图2所示，在背衬3上经由树脂45粘合固定有cMUT元件2。另外，将超声波收发信号传递至基板(未图示)的挠性基板4也经由树脂46固定于背衬3。
cMUT元件2与挠性基板4通过引线接合法由引线42连接。引线42及其连接部周边被密封树脂47密封。由此，能够进行引线42的固定与防止因施加驱动电压而产生的电迁移。而且，在上述的构造体上通过树脂41粘合固定有声学透镜94。另外，上述的构造体收纳于壳体43。壳体43与声学透镜2之间的间隙被树脂44填充。
＜cMUT元件2的结构＞
图3表示对应用于超声波探头1的cMUT元件2的表面(与声学透镜94对应的面)进行了放大的样子。此外，cMUT元件2通常由多个单元构成。因此，在图3中以放大的方式表示上述多个单元中的一个单元。
cMUT元件2具备：硅基板5、下电极7、上电极11、以及绝缘膜6、8、9、10、12、13a、13b、14a、14b、15a、15b、16、18a、18b。另外，在绝缘膜8与绝缘膜10之间形成有空洞17。
在硅基板5表面层叠有绝缘膜以及电极。具体而言，在硅基板5上按该顺序层叠有绝缘膜6、下电极7、绝缘膜8、绝缘膜9、绝缘膜10、上电极11、绝缘膜18a、18b以及绝缘膜12。另外，空洞17设置于绝缘膜8与绝缘膜10之间。而且，在绝缘膜12表面设置有梁部100和两个边缘部101。
薄膜102是设置于硅基板上的绝缘膜、电极以及空洞17的组合体。在施加交流电压时，薄膜102振动，从而产生超声波。薄膜102包含梁部100以及边缘部101。
梁部100设置于上电极11的中央附近，且设于绝缘膜18a的上表面。梁部100从硅基板5侧按该顺序层叠有绝缘膜12、13a、14a、15a。即，如图3所示，在cMUT元件(超声波收发元件)2的外表面形成有绝缘膜16(给与拉伸应力的膜)，梁部100从靠近硅基板(基板)5的一方按该顺序层叠有绝缘膜12(给与拉伸应力的膜)、绝缘膜13a(给与压缩应力的膜)、绝缘膜14a(给与拉伸应力的膜)、以及绝缘膜15a(给与压缩应力的膜)。而且，梁部100的上表面以及侧面被绝缘膜16覆盖。梁部100所包含的层数(被层叠的膜的个数)比梁部100与边缘部101之间(即，形成于梁部100与边缘部101之间的凹部的底部)的薄膜102的层数多。
边缘部101在上电极11的两端重复一部分，并设置于绝缘膜18b的上表面。即，如图3所示，以与梁部100分离的方式设置有边缘部101，边缘部101是层叠有绝缘膜12、13b、14b、15b(由应力不同的材料构成的膜)而成的多层构造，边缘部101比空洞端21(空洞17的端部)更朝空洞17侧伸出。通过设置有边缘部101，从而能够提高cMUT元件2的强度。另外，由于边缘部101的刚性较高，因此能够使薄膜102更加良好地振动。
以在图3所示的边缘部101、101的下侧形成有上电极11的两端(纸面左右方向端部)的方式设置有边缘部101、101。边缘部101以绝缘膜12、13b、14b、15b作为构成要素，并将上述绝缘膜12、13b、14b、15b从硅基板5侧按顺序层叠。而且，边缘部101的上表面以及与梁部100对置的面被绝缘膜16覆盖。与梁部100相同地，边缘部101所包含的层数比梁部100与边缘部101之间(即，形成于梁部100与边缘部101之间的凹部的底部)的薄膜102的层数多。
作为边缘部101的端部的边缘端20比作为空洞17的端部的空洞端21突出。由此，能够提高薄膜102的空洞端21附近的容易变形的部分的刚性。因此，能够缩小因各膜的应力变动而引起的薄膜102的翘曲、空洞17的间隙变动。
边缘部101与绝缘膜8之间构成为复杂地层叠有各绝缘膜。通过具有上述的层叠构造，从而能够防止因漏电电流而引起的绝缘破坏。
下电极7以及上电极11均为平行平板电极。而且，通过对上述的电极连接未图示的电源，而施加直流电压或者交流电压，从而使薄膜102翘曲。即，将上电极11拉向下电极7侧而靠近下电极7。此外，薄膜102是通过向下电极7以及上电极11施加直流电压而产生翘曲的部位。另外，在施加交流电压时，薄膜102是产生振动的部位。
此处，对cMUT元件2所具备的绝缘膜进行说明。cMUT元件2所具备的绝缘膜由二氧化硅(二氧化硅；SiO2)以及氮化硅(氮化硅；Si3N4)构成。即，绝缘膜6、8、9、10、13a、13b、15a、15b、18a、18b(第一绝缘膜)由二氧化硅构成。另外，绝缘膜12、14a、14b、16(第二绝缘膜)由氮化硅构成。这样，应用于cMUT元件2的绝缘膜由两种不同的绝缘材料构成。上述的绝缘膜例如能够通过化学气相沉淀法、溅射法形成。
由二氧化硅构成的膜(第一绝缘膜)是给与压缩应力的膜(压缩应力的膜)。另一方面，由氮化硅构成的膜(第二绝缘膜)是给与拉伸应力的膜(拉伸应力的膜)。换言之，给与拉伸应力的膜是氮化硅，给与压缩应力的膜是二氧化硅。即，在梁部100中，表面被由氮化硅构成的膜覆盖，在其内侧从表面侧按该顺序层叠有压缩应力的由二氧化硅构成的膜(绝缘膜15a)、拉伸应力的由氮化硅构成的膜(绝缘膜14a)、压缩应力的由二氧化硅构成的膜(绝缘膜13a)、以及拉伸应力的由氮化硅构成的膜(绝缘膜12)。在边缘部101也大致相同地层叠。
即，超声波探头1具有cMUT(超声波收发元件)2，上述cMUT(超声波收发元件)2具备：硅基板(基板)5、形成于硅基板5上的绝缘膜6、8、9、10、12、18a、18b、形成于硅基板5与绝缘膜6、8、9、10、12、18a、18b之间的空洞17、以及与硅基板5平行地隔着空洞17设置的上电极11以及下电极7(一对电极)(参照图1以及图3)。而且，在超声波探头1中，如图3所示，超声波收发元件2在上电极11以及下电极7中的远离硅基板5的上电极11(电极)上设置有层叠由应力不同的材料构成的膜12、13a、14a、15a而成的多层构造的梁部100，梁部100层叠绝缘膜12、14a(给与拉伸应力的膜)与绝缘膜13a、15a(给与压缩应力的膜)而成。
若在不层叠压缩应力的膜与拉伸应力的膜而仅由一种层构成的情况下，容易产生翘曲不均。特别地，当在一批次间产生制造不均，在制造批次间应力不同的情况下，若设置有梁部则应力的作用变得复杂。因此，难以抑制薄膜驱动的不均。然而，在被层叠的层的个数(层数)为双层的情况下，例如如双金属片那样将应力不均反映成翘曲量，但能够抑制上述的不均。由此，能够获得良好的特性稳定性。并且，在上述层数为三层以上的情况下，能够更加可靠地抑制上述的不均。
因此，在超声波探头1中，如图3所示，梁部100所包含的绝缘膜12、13a、14a、15a(膜)的层数比构成梁部100以外的部位的绝缘膜12、16的层数多。具体而言，在超声波探头1中，梁部100由4层构成，构成梁部100以外的部位的绝缘膜为双层。这样，梁部100的层数比构成梁部100以外的部位的绝缘膜的层数多。另外，在超声波探头1中，给与拉伸应力的膜(绝缘膜12、14a)以及给与压缩应力的膜(绝缘膜13a、15a)为绝缘膜。
在梁部100中，层叠有给与压缩应力的膜和给与拉伸应力的膜。因此，即便在各绝缘膜的应力因不均而变动的情况下，也由于梁部100具有上述的层叠构造，从而拉伸应力的膜与压缩应力的膜平衡。其结果，制造批次间的薄膜102的翘曲的变动较小，从而能够缩小空洞17的间隙间隔的不均。
另外，在构成薄膜102的各绝缘膜的应力的总和成为压缩应力的情况下，产生压曲。由此，往往薄膜102无法正常振动，或根据情况产生因压曲引起的破裂。因此，各绝缘膜的应力的总和优选成为拉伸应力。即，形成在硅基板(基板)5上的绝缘膜(膜)6、8、9、10、12、18a、18b的应力的总和为拉伸应力。另外，各绝缘膜的应力的平均值也相同地优选成为拉伸应力。因此，在cMUT元件2中，以各绝缘膜的应力的总和成为拉伸应力的方式决定层数。
此外，覆盖梁部100以及边缘部101的绝缘膜16是如上述那样给与拉伸应力的膜，但也具有对cMUT元件2的表面进行保护(例如异物的混入、防湿等)的功能。
接下来，参照图4对薄膜102的厚度与梁部100的高度的关系进行说明。在cMUT元件2中，如图4所示，薄膜102的应力中立面103成为比梁部100的梁中立面104低的位置。即，在对应力中立面103与梁中立面104进行比较时，应力中立面103更接近上电极11。因此，以应力中立面103以及梁中立面104满足上述的关系的方式设定薄膜102以及梁部100的高度。
即，在超声波探头1中，如图4所示，形成在硅基板(基板)5上的绝缘膜6、8、9、10、12、18a、18b的与硅基板5垂直的方向的应力中立面103位于比梁部100的与硅基板5垂直的方向的梁中立面104更靠近硅基板5的位置。
此外，针对上述的“中立面”，在本实施例中如下那样进行定义。即，在因各膜的应力在薄膜102产生弯曲变形(翘曲)的情况下，将为凹侧缩小、凸侧伸长的状态，但该边界不存在缩小、伸展的即变形为零的面称呼为“中立面”。
薄膜102驱动(翘曲以及振动)时的支点为空洞17的上表面端部105。另外，薄膜102驱动时的振动中心为空洞17的上表面106附近。因此，随着应力中立面103远离上表面106，在薄膜102产生的弯曲力矩增大。其结果，薄膜102的翘曲增大，并且各绝缘膜的应力不均的影响度也增大。
若考虑上述情况，则应力中立面103优选设定为尽可能地靠近上表面106。即，在cMUT元件2中，在对上表面106与应力中立面103之间的距离和上表面106与梁中立面104之间的距离进行比较的情况下，设定为前者的距离缩短。
＜关于cMUT元件2的变形例＞
图5是图3所示的cMUT元件2的变更例。此外，在图5所示的cMUT元件2a中，对与图3所示的cMUT元件2相同的部件标注相同的符号，并省略其详细的说明。
cMUT元件2a在梁部100的绝缘膜15a与绝缘膜16之间设置有高刚性膜22a。另外，在边缘部101的绝缘膜15b与绝缘膜16之间设置有高刚性膜22b。通过设置有上述的高刚性膜22a、22b，从而能够提高薄膜102的刚性。其结果，相对于各绝缘膜的应力不均，能够将翘曲变动、间隙间隔的变动抑制为较小。
构成高刚性膜22a、22b的具体的材料不被特别地限制，但优选为钨(W)、碳化钨(WC)、硼化钨(W2B5)、氮化钛(TiN)、碳化钛(TiC)、钼(Mo)、硼化钼(Mo2B5)、碳化钼(Mo2C)、硼化钛(TiB2)以及碳化硅(SiC)。另外，在上述之中，特别地优选钨。可以单独地使用上述一种，也可以共用两种以上。
即，如图5所示，在cMUT元件(超声波收发元件)2的外表面形成有绝缘膜16(给与拉伸应力的膜)，作为高刚性膜22a(梁部100的最上层膜)，以与绝缘膜16(外表面的给与拉伸应力的膜)相接的方式形成有从由钨、碳化钨、硼化钨、氮化钛、碳化钛、钼、硼化钼、碳化钼、硼化钛以及碳化硅构成的组中选择的一种以上的膜。
将关于上述的材料的杨氏模量汇总于下述表1。另外，在表1中也一并地示出了二氧化硅(第一绝缘膜)以及氮化硅(第二绝缘膜)的杨氏模量。
[表1]
材料 杨氏模量(GPa)
钨 400～410
碳化钨 450～650
硼化钨 770
氮化钛 590
碳化钛 470
钼 330
硼化钼 670
碳化钼 540
硼化钛 300
碳化硅 450
二氧化硅 70
氮化硅 140
如表1所示，能够应用于高刚性膜22a、22b的材料为具有比二氧化硅以及氮化硅的各杨氏模量大的杨氏模量的材料。即，作为能够应用于高刚性膜22a、22b的材料所具有的杨氏模量优选为300GPa以上。而且，通过具备上述的高刚性膜22a、22b，从而能够更进一步发挥抑制间隙间隔的变动的效果。
＜薄膜102的间隔变动量的评价＞
对图3所示的cMUT元件2、图5所示的cMUT元件2a、比较例的cMUT元件(未图示)的每一个、以及薄膜的间隔变动量进行了研究。其中，在比较例的cMUT元件中，设置有梁部，并且比梁部的最上层膜靠下方的绝缘膜为二氧化硅膜与氮化硅膜双层构造。即，在图3所示的cMUT元件2中，为具备节省了绝缘膜12、13a、13b的梁部100以及边缘部101的cMUT元件。
参照图6对间隔变动量进行说明。其中，在图6中，为了简化图示，仅示出了空洞17附近的部件，省略构成cMUT元件2的部件的一部分的记载。
薄膜通常通过构成薄膜的各绝缘膜、上电极膜的应力平衡，来决定初始的翘曲变形量。在各绝缘膜、上电极的应力因制造批次间、晶片面内的不均而变动的情况下，应力平衡变化，因此初始的翘曲变形量也如图6(b)的(i)(ii)(iii)那样变化。
初始的翘曲的情况下的、空洞17的高度方向的宽度若设为L0，则因制造批次不均、晶片面内的不均，空洞17的高度方向的宽度往往如图6(b)所示那样不均。例如，在(i)中虽然成为标准的宽度L1，但在(ii)中薄膜102几乎不翘曲，宽度增长为L2(L1＜L2)。另外，在(iii)中，薄膜102极端地翘曲，宽度缩短为L3(L1＞L3)。上述的翘曲的不均(空洞17的高度方向的宽度的不均)例如是由制造批次间的不均导致的。
而且，在上述的宽度的不均(即，相对于标准的宽度L1的差分)过度地大的情况下，产生上述的课题。因此，上述的宽度的不均优选在制造批次间尽可能地小。通过缩小宽度的不均，从而能够使施加相同的电压(直流电压以及交流电压)时的薄膜的动作在所有的制造批次间相同。
根据以上的点，对cMUT元件2、cMUT元件2a、现有的cMUT元件的每一个、以及薄膜的间隔变动量(即，制造批次间的宽度的变动量)进行了评价。评价通过基于有限要素法的模拟进行。将其结果表示于图7。
在图7所示的图表中，示出了对施加规定的直流电压时的cMUT元件的宽度的不均评价规定次数，对上述评价中的最大幅度与最小宽度的差进行标准化。如图7所示，在将比较例的cMUT元件的间隔变动量设为1的情况下，本实施方式的cMUT元件2的间隔变动量为0.5。另外，本实施方式的cMUT元件2a的间隔变动量为0.3。
这样，通过使用本实施方式的cMUT元件2、2a，从而能够缩小间隔变动量。即，根据本实施方式的cMUT元件2、2a，能够缩小薄膜的驱动的不均。换言之，能够缩小制造批次间的宽度的不均。由此，能够缩小声学特性的不均，从而能够提供特性稳定性优越的超声波探头。
＜使用了本实施方式的超声波探头的超声波诊断装置＞
接下来，参照图8对具备本实施方式的超声波探头的超声波诊断装置(本实施方式的超声波诊断装置)进行说明。即，图8是表示具备上述的超声波探头1的超声波诊断装置201的图。
超声波诊断装置201使用向被检体内发送接收超声波而获得的回波信号构成诊断部位的二维超声波图像、三维超声波图像或者各种多普勒图像而显示。具体而言，如图8(a)所示，超声波诊断装置201构成为具备：超声波探头1、电连接超声波探头1的超声波收发部204、超声波图像形成部205、显示部206、控制部207、以及控制面板208。
超声波探头1接收向被检体95发送超声波而反射的回波。作为搭载于超声波探头的cMUT元件应用图3所示的cMUT元件2、图5所示的cMUT元件2a。超声波探头1的具体的结构参照图1等来进行图示，因此省略其说明。
超声波收发部204产生用于产生向被检体95发送的超声波信号的脉冲状的电信号。超声波收发部204具备将已产生的电信号发送至超声波探头1的发送脉冲产生部、以及将由超声波探头1接收的回波信号转换成电信号的转换部。超声波收发部204例如由市场销售的任意的超声波收发机等构成。
超声波图像形成部205根据接收信号形成二维超声波图像、三维超声波图像或者各种多普勒图像。超声波图像形成部205具体而言例如由CPU(CentralProcessing Unit中央处理器)等构成。
显示部206显示由超声波图像形成部205形成的超声波图像。另外，在显示部206也一并显示有通过后述的控制面板208输入的信息、其他诊断所需的信息等。显示部206具体而言例如由LCD(Liquid Crystal Display液晶显示器)、监视装置等构成。
控制部207基于通过后述的控制面板208输入的控制信息对各机构进行控制。控制部207具体而言例如由CPU等构成。
控制面板208以供工作人员能够相对于被检体95进行所希望的诊断的方式通过工作人员输入任意的信息。而且，控制部207基于该被输入的信息对各机构进行控制。控制面板208具体而言例如由按钮、触摸面板等构成。
而且，图8(b)表示将超声波诊断装置201具体地应用于被检体95的样子。
对于使用了超声波探头1的上述超声波诊断装置201而言，即使存在构成cMUT元件2、2a的绝缘膜的应力不均，在各元件中，薄膜102的翘曲的不均也较小。因此，空洞17的宽度(间隙间隔)的不均缩小，从而用于驱动cMUT元件2、2a(使薄膜向初始位置移动)的直流电压的不均较小。
该直流电压的大小是决定发送声压以及接收灵敏度的特性的因素。因此，若直流电压的不均变小，则发送接收的灵敏度不均、信号的不均变小。因此，不存在在超声波诊断装置201显示的上述超声波图像的显示不均、呈粒子状混乱的部分，从而能够提供高精细的图像。
＜变更例＞
以上，列举具体的实施方式对本实施方式进行了说明，但本实施方式丝毫不被上述的内容所限制。例如，作为构成各绝缘膜的材料在上述的实施方式中使用了二氧化硅以及氮化硅，但只要使给与拉伸应力的材料和给与压缩应力的材料适当地组合而使用即可。
另外，梁部100内部所包含的绝缘膜的层数不限定于图示的层数(绝缘膜12、13a、14a、15a的四层)，只要设定为一层或者多层等任意的层数即可。并且，边缘部101内部所包含的绝缘膜的层数也不限定于图示的层数(绝缘膜12、13b、14b、15b的四层)，只要设定为一层或者多层等任意的层数即可。上述的层数在梁部100以及边缘部101内部也可以形成不同的层数。并且，在图示的例子中，梁部100所包含的层数比梁部100与边缘部101之间的薄膜102的层数多，但不限定于上述的层数的关系。另外，梁部100以及边缘部101的高度也可以不同。
另外，构成薄膜102的电极、绝缘膜的厚度也不被特别地限定，只要适当地设定即可。但是，优选以满足参照图4进行了说明的关系那样对电极、绝缘膜的厚度(即薄膜102以及梁部100的高度)进行设定。
另外，在图示的例子中，交替地层叠有给与拉伸应力的层和给与压缩应力的层，但作为层叠的方式不限定于该图示的例子。
符号说明
1—超声波探头，2—cMUT元件(超声波收发元件)，3—背衬，4—挠性基板，6—绝缘膜，7—下电极(电极)，8—绝缘膜，9—绝缘膜，10—绝缘膜，11—上电极(电极)，12—绝缘膜(第二绝缘膜)，13a、13b—绝缘膜(第一绝缘膜)，14a、14b—绝缘膜(第二绝缘膜)，15a、15b—绝缘膜(第一绝缘膜)，16—绝缘膜，17—空洞，18a、18b—绝缘膜，20—边缘端，21—空洞端，41—树脂，42—引线，43—壳体，44—树脂，45—树脂，46—树脂，47—密封树脂，91—连接器，92—布线，94—声学透镜，95—被检体，97—电路基板，98—连接端子，100—梁部，101—边缘部，102—薄膜，103—应力中立面，104—梁中立面，105—上表面端部，106—上表面，201—超声波诊断装置，204—超声波收发部，205—超声波图像形成部，206—显示部，207—控制部，208—控制面板。

Claims (10)

1.一种超声波探头，其具有超声波收发元件，所述超声波收发元件具备基板、形成于所述基板上的绝缘膜、形成于所述基板与所述绝缘膜之间的空洞、以及与所述基板平行地隔着所述空洞设置的一对电极，
所述超声波探头的特征在于，
所述超声波收发元件在所述一对电极中的远离所述基板的电极上设置有多层构造的梁部，该多层构造的梁部层叠由应力不同的材料构成的膜而成，
所述梁部层叠给与拉伸应力的膜和给与压缩应力的膜而成。
2.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，
所述梁部所包含的膜的层数比构成所述梁部以外的部位的绝缘膜的层数多。
3.根据权利要求2所述的超声波探头，其特征在于，
给与所述拉伸应力的膜以及给与所述压缩应力的膜为绝缘膜。
4.根据权利要求1或2所述的超声波探头，其特征在于，
形成于所述基板上的绝缘膜的与所述基板垂直的方向的应力中立面位于比所述梁部的与所述基板垂直的方向的梁中立面更靠近所述基板的位置。
5.根据权利要求1或2所述的超声波探头，其特征在于，
在所述超声波收发元件的外表面形成有给与拉伸应力的膜，
所述梁部从靠近所述基板的一方依次层叠给与拉伸应力的膜、给与压缩应力的膜、给与拉伸应力的膜、以及给与压缩应力的膜而成。
6.根据权利要求1或2所述的超声波探头，其特征在于，
给与所述拉伸应力的膜为氮化硅，
给与所述压缩应力的膜为二氧化硅。
7.根据权利要求1或2所述的超声波探头，其特征在于，
在所述超声波收发元件的外表面形成有给与拉伸应力的膜，
作为所述梁部的最上层膜，以与所述外表面的给与拉伸应力的膜相接的方式形成有从由钨、碳化钨、硼化钨、氮化钛、碳化钛、钼、硼化钼、碳化钼、硼化钛、以及碳化硅构成的组中选择的一种以上的膜。
8.根据权利要求1或2所述的超声波探头，其特征在于，
形成于所述基板上的膜的应力的总和为拉伸应力。
9.根据权利要求1或2所述的超声波探头，其特征在于，
以与所述梁部分离的方式设置有边缘部，
所述边缘部为多层构造，该多层构造层叠由应力不同的材料构成的膜而成，
所述边缘部比所述空洞的端部更向所述空洞侧伸出。
10.一种超声波诊断装置，其特征在于，
具备权利要求1或2所述的超声波探头。
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