JP2015082748A - 超音波デバイス、超音波プローブヘッド、超音波プローブ、電子機器、超音波画像装置および超音波デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音響レンズの変形を抑制して効率良く超音波を受発信することができる超音波デバイスを提供する。
【解決手段】超音波の発信及び受信の少なくとも一方を行う複数の超音波素子を有する超音波素子アレイ基板１４と、超音波を収束させるレンズ部２２を有する音響レンズ１６と、超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６の間に配置され、超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とを固着する樹脂で形成された音響整合部１５と、を備え、音響整合部１５には超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とに接触する間隔維持部材２４が複数設置され、間隔維持部材２４が音響整合部１５の厚みを一定に維持する。
【選択図】図３

Description

本発明は、超音波デバイス、超音波プローブヘッド、超音波プローブ、電子機器、超音波画像装置および超音波デバイスの製造方法に関するものである。

超音波を受発信する超音波素子を用いた超音波デバイスが様々な用途に用いられている。超音波素子を備えた超音波内視鏡が特許文献１に開示されている。それによると、超音波内視鏡は超音波を受発信する静電容量型超音波素子と、超音波を収束させる音響レンズと、を備えていた。

超音波素子は下側電極が設置された基板と上側電極が設置されたメンブレムとに交流の電圧を印加する。これにより、基板とメンブレムとに静電力が作用し、メンブレムが振動して超音波を発信する。超音波は音響レンズを通過することにより所定の場所に収束するように射出される。音響レンズはシリコーン樹脂により形成されており、超音波が被検体に伝達し易く、かつ、応力が加わると変形し易い材質であった。

特開２０１１−３５９１６号公報

音響レンズは被検体に接触した方が超音波を伝播し易い。そして、音響レンズの位置は操作者が制御するので、音響レンズは被検体に押圧されることがある。特許文献１では音響レンズの周囲がメタルパッケージに支持されている。従って、被検体から音響レンズに応力が加わるとき、音響レンズは外周で保持されているので変形し易くなっている。音響レンズが変形するとき超音波が収束する場所が移動し、収束する場所の超音波の音圧が低下する。そこで、音響レンズの変形を抑制して効率良く超音波を受発信することができる超音波デバイスが望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかる超音波デバイスであって、超音波の発信および受信の少なくとも一方を行う複数の超音波素子を有する超音波素子アレイ基板と、前記超音波を収束させる音響レンズと、前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとの間に配置され樹脂で形成された音響整合部と、前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとの間に配置され前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとに接触する複数の球状の間隔維持部材と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波素子アレイ基板には複数の超音波素子が設置されている。超音波素子は超音波の発信または受信を行う。もしくは、超音波素子は超音波の発信及び受信を行う。超音波素子が発信する超音波は音響整合部及び音響レンズを通過して被検体に射出される。音響整合部は超音波素子と音響レンズとの間の音響インピーダンスを調整する。これにより、超音波素子と音響整合部との間の界面で超音波が反射し難くなり、音響整合部と音響レンズとの間の界面で超音波が反射し難くなる。従って、超音波は効率良く被検体に射出される。

音響レンズは被検体と接触させて使用される。このとき、音響レンズは被検体から押圧され、音響レンズの内部には応力が発生する。音響整合部の樹脂は変形し易いので音響レンズの応力により変形する。一方、間隔維持部材は音響レンズと超音波素子アレイ基板と接触し、音響レンズの応力を超音波素子アレイ基板に伝える。そして、間隔維持部材により音響整合部の厚みが一定に維持される為、音響レンズの変形を抑制し超音波を精度良く収束させることができる。さらに、被検体にて反射した超音波も音響レンズの変形が抑制されている為精度良く超音波素子に収束させることができる。その結果、超音波デバイスは効率良く超音波を受発信することができる。

［適用例２］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記超音波素子アレイ基板の厚み方向からみた平面視において、前記球状の間隔維持部材は前記超音波素子を囲むように配置されることを特徴とする。

本適用例によれば、間隔維持部材は超音波素子を囲むように配置されている。従って、間隔維持部材は音響整合部の厚みを確実に維持することができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記超音波素子アレイ基板には電極と前記電極を絶縁する絶縁膜とが設置され、前記間隔維持部材が前記電極上に位置することを特徴とする。

本適用例によれば、超音波素子アレイ基板には電極とこの電極を覆って絶縁する絶縁膜とが設置されている。そして、間隔維持部材が電極上に位置している。電極は間隔維持部材から応力を受けても影響を受け難いので超音波デバイスは品質良く動作することができる。そして、静電気を帯びた間隔維持部材と電圧が印加された電極とに静電力の引力を作用させることにより、容易に間隔維持部材を電極に誘導させることができる。そして、間隔維持部材と電極との間には絶縁膜が設置されているので、間隔維持部材は静電気を帯びた状態を維持したまま電極上に静止する。従って、間隔維持部材を電極のある場所に容易に配置させることができる。

［適用例４］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記超音波素子アレイ基板は前記超音波素子が設置された基板を備え、前記超音波素子の前記基板表面からの高さは前記電極の前記基板表面からの高さより高いことを特徴とする。

本適用例によれば、超音波素子の基板表面からの高さは電極の基板表面からの高さより高くなっている。基板に間隔維持部材を設置した後で音響整合部を設置する。音響整合部が設置される前では間隔維持部材は基板上を移動し易い状態となっている。そして、超音波素子上に位置する間隔維持部材には重力が作用するので間隔維持部材は突出した超音波素子上から基板上に移動し易くなっている。基板上に位置する間隔維持部材は基板上から突出した超音波素子上に移動し難くなっている。従って、間隔維持部材を超音波素子上に位置し難くすることができる。

［適用例５］
上記適用例にかかる超音波デバイスにおいて、前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとを挟んで固定する固定枠を備え、前記超音波素子アレイ基板の厚み方向からみた平面視で前記固定枠に挟まれた場所の前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとの間には前記間隔維持部材が配置されることを特徴とする。

本適用例によれば、固定枠が超音波素子アレイ基板と音響レンズとを挟んで固定する。超音波素子アレイ基板と音響レンズとの間には音響整合部に混じって間隔維持部材が設置されている。固定枠は超音波素子アレイ基板と音響レンズとの間に間隔維持部材を挟む為、間隔維持部材は確実に音響整合部の厚みを一定に保持することができる。

［適用例６］
本適用例にかかる超音波プローブヘッドであって、上記に記載の超音波デバイスと、前記超音波デバイスを支持する筐体と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波プローブヘッドは上記に記載の超音波デバイスと、この超音波デバイスを支持する筐体と、を備えている。本適用例の超音波プローブヘッドは、音響整合部の厚みを適正に維持し効率良く超音波の受発信を行う超音波デバイスを備えている。従って、効率良く超音波の受発信を行う超音波プローブヘッドを提供できる。

［適用例７］
本適用例にかかる超音波プローブであって、上記に記載の超音波デバイスと、前記超音波デバイスを駆動する駆動回路と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波プローブは上記に記載の超音波デバイスと、この超音波デバイスを駆動する駆動回路を備えている。本適用例の超音波プローブは、音響整合部の厚みを適正に維持し効率良く超音波の受発信を行う超音波デバイスを備えている。従って、効率良く超音波の受発信を行う超音波プローブを提供できる。

［適用例８］
本適用例にかかる電子機器であって、上記に記載の超音波デバイスと、前記超音波デバイスに接続され、前記超音波デバイスの出力を用いて画像を生成する処理部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、電子機器は上記に記載の超音波デバイス及び処理部を備えている。処理部は超音波デバイスの出力を用いて画像データの生成を行う。本適用例の電子機器は、音響整合部の厚みを適正に維持し効率良く超音波の受発信を行う超音波デバイスを備えている。従って、効率良く超音波の受発信を行う電子機器を提供できる。

［適用例９］
本適用例にかかる超音波画像装置であって、上記に記載の超音波デバイスと、前記超音波デバイスに接続され、前記超音波デバイスの出力を用いて画像を生成する処理を行う処理部と、前記画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波画像装置は上記の超音波デバイスと、処理部及び表示部を備えている。処理部は超音波デバイスの出力を用いて画像データの生成を行う。表示部は、処理部が生成した画像を表示する。本適用例の超音波画像装置は、音響整合部の厚みを適正に維持し効率良く超音波の受発信を行う超音波デバイスを備えている。従って、効率良く超音波の受発信を行う超音波画像装置を提供できる。

［適用例１０］
本適用例にかかる超音波デバイスの製造方法であって、超音波素子アレイ基板に設置された電極に第１極性の電圧を印加し、前記第１極性と異なる第２極性に帯電させた球状の複数の間隔維持部材を前記超音波素子アレイ基板に散布し、前記間隔維持部材に重ねて音響レンズを設置し、前記超音波素子アレイ基板に樹脂を含む音響整合部の材料を設置し、前記音響整合部の材料を固化することを特徴とする。

本適用例によれば、基板に設置された電極に第１極性の電圧を印加する。そして、第１極性と異なる第２極性に帯電させた球状の複数の間隔維持部材を基板に散布する。従って、電極と間隔維持部材との間には静電力の引力が作用する。そして、間隔維持部材は電極に向かって移動するので、電極には間隔維持部材が集結する。間隔維持部材は球体状となっている。従って、間隔維持部材は超音波素子アレイ基板上を転がり易くなる為、間隔維持部材を電極上に配置させ易くすることができる。そして、音響レンズと超音波素子アレイ基板との間で音響整合部が固化される。

間隔維持部材は電極のある場所に集結するので、間隔維持部材は超音波の発信と受信に影響を与えない。そして、間隔維持部材は音響レンズが被検体から受ける応力を超音波素子アレイ基板に伝える為、音響レンズ及び音響整合部の形状を維持することができる。音響整合部の厚みが一定に保持される為、音響レンズの変形を抑制し超音波を精度良く収束させることができる。さらに、被検体にて反射した超音波も音響レンズの変形が抑制されている為精度良く超音波素子に収束させることができる。その結果、超音波デバイスは効率良く超音波を受発信することができる。

［適用例１１］
上記適用例にかかる超音波デバイスの製造方法において、前記超音波素子アレイ基板上には超音波素子が設置され、前記超音波素子は前記超音波素子アレイ基板と反対側の面に上側電極を備え、複数の前記間隔維持部材を散布する前に、前記上側電極に第１極性の電圧を印加することを特徴とする。

本適用例によれば、超音波素子は超音波素子アレイ基板と反対側の面に上側電極を備えている。そして、間隔維持部材を散布する前に、上側電極に第１極性の電圧を印加する。これにより、間隔維持部材と上側電極とは同じ極性に帯電する。従って、間隔維持部材と上側電極との間には斥けあう静電力が作用する為、間隔維持部材は上側電極と離れた場所に移動する。従って、超音波素子の上に間隔維持部材が付着することを防止することができる。その結果、超音波デバイスは品質良く超音波を受発信することができる。

［適用例１２］
上記適用例にかかる超音波デバイスの製造方法において、前記音響整合部の材料を設置する前に前記間隔維持部材を前記超音波素子アレイ基板に固定することを特徴とする。

本適用例によれば、音響整合部を設置するとき、間隔維持部材は基板に固定されている。従って、音響整合部により間隔維持部材が移動することが生じ難くなる為、間隔維持部材が超音波素子上の一部の場所に偏ることを抑制することができる。

［適用例１３］
上記適用例にかかる超音波デバイスの製造方法において、前記超音波素子アレイ基板に前記間隔維持部材を散布して前記音響レンズを設置した後で、前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとの間に前記音響整合部の材料を流動させて前記音響整合部を設置することを特徴とする。

本適用例によれば、間隔維持部材を散布した後で音響レンズが設置される。従って、間隔維持部材は超音波素子アレイ基板と音響レンズとに挟まれる。この状態で超音波素子アレイ基板と音響レンズとの間に音響整合部の材料を流動させる。このとき、間隔維持部材は大きさにバラツキがあり、小さな間隔維持部材の中には超音波素子アレイ基板と音響レンズとに挟まれていない間隔維持部材がある。そして、小さな間隔維持部材は音響整合部の材料と共に流動されて超音波素子アレイ基板の周囲に移動される。従って、超音波素子アレイ基板の周囲に間隔維持部材を集結させている為、固定枠で挟まれた場所の間隔維持部材及び音響レンズの間に間隔維持部材を配置させることができる。

第１の実施形態にかかわる超音波画像装置の構成を示す概略斜視図。 超音波プローブの構造を示す部分模式側断面図。 超音波プローブの構造を示す要部模式断面図。 超音波画像装置の制御ブロック図。 超音波デバイスの構造を示す模式平面図。 （ａ）は、超音波デバイスの構造を示す模式側断面図、（ｂ）は、超音波デバイスの構造を示す模式側面図、（ｃ）は、超音波デバイスの構造を示す模式側断面図、（ｄ）は、超音波デバイスの構造を示す模式側面図。 （ａ）は、超音波素子の構成を示す模式平面図、（ｂ）は、超音波素子の構成を示す模式側断面図。 超音波素子アレイ基板の構成を示す模式平面図。 超音波デバイスの製造方法のフローチャート。 超音波デバイスの製造方法を説明するための模式図。 超音波デバイスの製造方法を説明するための模式図。 第２の実施形態にかかわる超音波素子の構成を示す模式平面図。 第３の実施形態にかかわり、（ａ）及び（ｂ）は、超音波プローブの構成を示す模式側面図。 第４の実施形態にかかわる超音波画像装置の構成を示す概略斜視図。

本実施形態では、超音波デバイスとこの超音波デバイスが設置された超音波画像装置の特徴的な例について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。

（第１の実施形態）
本実施形態では電子機器の一例として、例えば人体の内部を検査する超音波画像装置について図１〜図１１に従って説明する。図１は、超音波画像装置の構成を示す概略斜視図である。図２は、超音波プローブの構造を示す部分模式側断面図であり、図３は、超音波プローブの構造を示す要部模式断面図である。

図１に示すように、電子機器としての超音波画像装置１は装置本体２と超音波プローブ３とを備えている。装置本体２と超音波プローブ３とはケーブル４で接続され、装置本体２と超音波プローブ３とはケーブル４を通じて電気信号のやり取りをすることができる。そして、装置本体２にはディスプレイパネル等の表示部５が組み込まれている。表示部５はタッチパネル型のディスプレイであり、操作者が装置本体２に情報を入力するユーザーインターフェイス部を兼ねている。以下、ユーザーインターフェイス部をＵＩ部と称す。

装置本体２では、超音波プローブ３で検出された超音波に基づき画像が生成され、画像化された検出結果が表示部５の画面に表示される。超音波プローブ３は、直方体状の筐体６を備え、筐体６の長手方向の一端にケーブル４が接続されている。そして、その反対側に超音波の受発信を行うヘッド部７を有している。尚、本実施形態の超音波画像装置１は、装置本体２と超音波プローブ３とをケーブル４で接続する形態であるが、ケーブル４を用いず、無線により装置本体２と超音波プローブ３との間で信号のやり取りを行う形態であっても良い。

図２に示すように、超音波プローブ３は、支持部材８に固定された超音波デバイス９が筐体６内に収容されている。超音波デバイス９は筐体６のヘッド部７から露出し、超音波デバイス９から対象物に対して超音波を出力する。さらに、対象物からの超音波の反射波を超音波デバイス９が受信する。反射波をエコー波とも称す。筐体６は筒状の形態をしており操作者が握り易い形状となっている。筐体６の一端に超音波デバイス９が設置され、他端にケーブル４が設置されている。超音波デバイス９からケーブル４に向かう方向をＺ方向とする。Ｚ方向と直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。超音波デバイス９は略板状の形状をしており、Ｘ方向及びＹ方向に延在する。超音波デバイス９はＹ方向に比べてＸ方向に長い形状となっている。

図３に示すように、超音波デバイス９と筐体６のヘッド部７との間には隙間があり、その隙間にはシリコーン系のシール材が充填されたシール部１０が設けられている。このシール部１０は、超音波プローブ３の筐体６の超音波デバイス９に水分等が侵入するのを防止する。支持部材８は超音波デバイス９のＺ方向側に位置し、支持部材８とヘッド部７との間にはシール構造物が設置されている。このシール構造物は接着部材１１及び接着部材１２を備えている。接着部材１１は超音波デバイス９の支持部材８の外周部に貼り付けられ、弾性を有する両面テープ等部材である。接着部材１２は筐体６に貼り付けられ、弾性を有する両面テープ等の部材である。

また、このシール構造物の一部には超音波デバイス９と処理回路とを接続するＦＰＣ１３（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）が介在する。ＦＰＣ１３は接着部材１１と接着部材１２とで挟まれて固定されている。ＦＰＣ１３はフレキシブル印刷配線基板とも称される。接着部材１１及び接着部材１２としては、例えば、ポリエチレンまたはウレタン等の単泡体にアクリル系の接着材が塗布された両面テープを用いることができる。このように、超音波プローブ３には２重のシール構造が採用され、シール部１０、接着部材１１及び接着部材１２は筐体６内に水分等が侵入するのを防止している。

超音波デバイス９は、超音波素子アレイ基板１４、音響整合部１５、音響レンズ１６、ＦＰＣ１３及び固定枠としての枠体１７を備えている。超音波素子アレイ基板１４は、素子基板１８とバックプレート２１とを有している。素子基板１８は複数の超音波素子がアレイ状に配置された基板であり、Ｚ方向から見た平面視でＸ方向に長い長方形の形状をしている。この素子基板１８はシリコン基板を用いて形成され、厚みがおよそ１５０μｍ〜２００μｍである。そして、−Ｚ方向を向く素子基板１８の素子形成面とは反対の面に、素子基板１８と同じ平板状のバックプレート２１が接着されている。バックプレート２１は素子基板１８の余分な振動を抑える役目を果たし、厚みが５００μｍ〜６００μｍのシリコン基板が用いられている。このバックプレート２１はシリコン基板の他に金属板を用いてもよい。尚、素子基板１８からＺ方向に進行する超音波の影響が小さいときにはバックプレート２１を用いずに超音波デバイス９を構成してもよい。

素子基板１８の超音波素子が形成されている面には、平面視でＸ方向に延びる長辺に沿って複数の超音波素子に接続された複数の端子が設置されている。この端子とＦＰＣ１３の端子とが接続され電気的接続が果たされている。

素子基板１８の超音波素子が形成されている面の上には、−Ｚ方向から見た平面形状が超音波素子アレイ基板１４と同じである音響レンズ１６が配置されている。音響レンズ１６の一方の面には所定の曲率で厚み方向に凸となるレンズ部２２が設けられている。そして、その反対の面には音響レンズ１６の外縁部に形成された厚み方向に突出する壁部２３が設けられている。音響レンズ１６はシリコーン樹脂等の樹脂で形成されている。このシリコーン樹脂にシリカ等を添加して比重を変えることでシリコーン樹脂の音響インピーダンスを調整することができる。

超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６の間には音響整合部１５が形成されている。音響整合部１５はシリコーン系の接着材が用いられ、接着材が硬化することで超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とを固着（接着）させ、硬化した接着材（樹脂）が音響整合部１５として機能する。音響整合部１５と並列に球体状の間隔維持部材２４が複数設置され、間隔維持部材２４は超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間に配置され超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とに接触する。そして、間隔維持部材２４は音響整合部１５の厚みを一定に維持している。そして、音響レンズ１６が対象物に押圧されるとき、間隔維持部材２４は音響レンズ１６に加わる力を超音波素子アレイ基板１４に伝達する。そして、超音波素子アレイ基板１４から受ける反力により音響レンズ１６が変形することを抑制する。

音響レンズ１６は、素子基板１８の超音波素子から発信される超音波を効率よく対象物に導き、また、対象物から反射して戻ってくるエコー波を効率よく超音波素子に導く役割を果たす。音響整合部１５は超音波素子と音響レンズ１６の間の音響インピーダンスの不整合を緩和する役割を果たす。超音波デバイス９はバックプレート２１において支持部材８と接着材２５によって固定されている。

図４は、超音波画像装置の制御ブロック図である。図４に示すように、超音波画像装置は、装置本体２と超音波プローブ３とを備える。超音波プローブ３は超音波デバイス９と駆動回路としての処理回路２６とを備えている。処理回路２６は選択回路２７、送信回路２８、受信回路２９、制御部３０を有する。処理回路２６は、超音波デバイス９の送信処理及び受信処理を行う。

送信回路２８は、送信期間において、選択回路２７を介して超音波デバイス９に対して送信信号ＶＴを出力する。具体的には、送信回路２８は、制御部３０の制御に基づいて送信信号ＶＴを生成し、選択回路２７に出力する。そして選択回路２７は、制御部３０の制御に基づいて、送信回路２８からの送信信号ＶＴを出力する。送信信号ＶＴの周波数及び振幅電圧は、制御部３０により設定される。

受信回路２９は超音波デバイス９から受信信号ＶＲを受信する受信処理を行う。具体的には、受信回路２９は、受信期間において選択回路２７を介して超音波デバイス９からの受信信号ＶＲを受け取る。そして、受信回路２９は受信信号の増幅、ゲイン設定、周波数設定、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）等の受信処理を行う。受信回路２９は受信処理を行った結果を検出データ（検出情報）として装置本体２に出力する。受信回路２９は、例えば低雑音増幅器、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等で構成することができる。

制御部３０は、送信回路２８及び受信回路２９を制御する。具体的には、制御部３０は、送信回路２８に対して送信信号ＶＴの生成及び出力処理の制御を行い、受信回路２９に対して受信信号ＶＲの周波数設定やゲイン等の制御を行う。選択回路２７は、制御部３０の制御に基づいて、選択された送信信号ＶＴを超音波デバイス９に出力する。

装置本体２は、表示部５、主制御部３１、処理部３２、ＵＩ部３３（ユーザーインターフェイス部）、を備えている。主制御部３１は、超音波プローブ３に対して超音波の送受信制御を行い、処理部３２に対して検出データの画像処理等の制御を行う。処理部３２は、受信回路２９からの検出データを受けて、ノイズを除去する画像処理や表示用画像データの生成等を行う。ＵＩ部３３は、ユーザーの行う操作（例えばタッチパネル操作等）に基づいて主制御部３１に必要な命令（コマンド）を出力する。表示部５は、例えば液晶ディスプレイ等であって、処理部３２からの表示用画像データを表示する。尚、主制御部３１が行う制御の一部を処理回路２６の制御部３０が行ってもよいし、制御部３０が行う制御の一部を主制御部３１が行ってもよい。

図５は超音波デバイスの構造を示す模式平面図であり、図３において超音波プローブ３の矢印Ｈ方向から見た図である。図６（ａ）は、超音波デバイスの構造を示す模式側断面図であり、図５のＡ−Ａ断線に沿う断面図である。図６（ｂ）は、超音波デバイスの構造を示す模式側面図であり、Ｙ方向から見た図である。図６（ｃ）は、超音波デバイスの構造を示す模式側断面図であり、図５のＢ−Ｂ断線に沿う断面図である。図６（ｄ）は、超音波デバイスの構造を示す模式側面図であり、−Ｘ方向から見た図である。

図５及び図６に示すように、超音波デバイス９はＸ方向に長い直方体の形状となっている。−Ｚ方向から超音波デバイス９をみたとき枠体１７には中央に長方形の第１孔部１７ａが形成され、第１孔部１７ａからレンズ部２２が露出している。Ｚ方向から超音波デバイス９をみたとき枠体１７は中央に長方形の第２孔部１７ｂが形成され、第２孔部１７ｂからバックプレート２１が露出している。

枠体１７は内側に位置する内枠３４と外側に位置する外枠３５により構成されている。内枠３４は音響レンズ１６を−Ｚ方向から押さえている。外枠３５は超音波素子アレイ基板１４をＺ方向側から押さえている。そして、内枠３４と外枠３５とは接着され固着されている。従って、枠体１７は超音波素子アレイ基板１４、音響整合部１５及び音響レンズ１６をＺ方向にて挟んで固定している。

音響整合部１５の並列に間隔維持部材２４が設置されている。そして、枠体１７に挟まれた超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間には間隔維持部材２４が配置されている。枠体１７は間隔維持部材２４を挟んで超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とを挟んで確実に固定する。従って、間隔維持部材２４は音響整合部１５の厚みを一定に保持することができる。

壁部２３のＸ方向には第１凹部２３ｃが形成され、及び−Ｘ方向には第３凹部２３ｅが形成されている。そして、第１凹部２３ｃ及び第３凹部２３ｅは音響整合部１５と繋がっている。枠体１７のＸ方向側には第１側孔１７ｃが設置され、枠体１７の−Ｘ方向側には第３側孔１７ｅが設置されている。第１側孔１７ｃは第１凹部２３ｃと繋がっており、第３側孔１７ｅは第３凹部２３ｅと繋がっている。そして、第１側孔１７ｃは第１凹部２３ｃを介して音響整合部１５と繋がっており、第３側孔１７ｅは第３凹部２３ｅを介して音響整合部１５と繋がっている。そして、音響整合部１５は第１凹部２３ｃ、第１側孔１７ｃ、第３凹部２３ｅ及び第３側孔１７ｅの中にも位置している。

壁部２３のＹ方向には第２凹部２３ｄが形成され、及び−Ｙ方向には第４凹部２３ｆが形成されている。そして、第２凹部２３ｄ及び第４凹部２３ｆは音響整合部１５と繋がっている。枠体１７のＹ方向側には第２側孔１７ｄが４個設置され、枠体１７の−Ｙ方向側には第４側孔１７ｆが４個設置されている。第２側孔１７ｄは第２凹部２３ｄと繋がっており、第４側孔１７ｆは第４凹部２３ｆと繋がっている。そして、第２側孔１７ｄは第２凹部２３ｄを介して音響整合部１５と繋がっており、第４側孔１７ｆは第４凹部２３ｆを介して音響整合部１５と繋がっている。そして、音響整合部１５は第２凹部２３ｄ、第２側孔１７ｄ、第４凹部２３ｆ及び第４側孔１７ｆの中にも位置している。

間隔維持部材２４は第１凹部２３ｃ、第２凹部２３ｄ、第３凹部２３ｅ及び第４凹部２３ｆに位置する。さらに、間隔維持部材２４は第１側孔１７ｃ、第２側孔１７ｄ、第３側孔１７ｅ及び第４側孔１７ｆにも位置している。−Ｚ方向から見た平面視で枠体１７に挟まれた場所の超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間には間隔維持部材２４が配置される。枠体１７は超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間に間隔維持部材２４を挟む為、間隔維持部材２４は確実に音響整合部１５の厚みを一定に保持することができる。

音響レンズ１６のＹ方向及び−Ｙ方向側ではＦＰＣ１３が超音波素子アレイ基板１４と壁部２３とに挟まれている。そして、枠体１７が超音波素子アレイ基板１４と壁部２３とを挟んで抑えこむことにより、超音波素子アレイ基板１４とＦＰＣ１３とが接続する場所でＦＰＣ１３が浮きあがることを防止することができる。そして、ＦＰＣ１３は確実に固定される。

音響整合部１５の厚みは利用する超音波の波長λとして、例えば１／４λの奇数倍に設定されている。そして、間隔維持部材２４の直径は音響整合部１５の厚みと同じ長さとなっている。音響整合部１５は音響レンズ１６と超音波素子アレイ基板１４との間に加えて第１側孔１７ｃから第４側孔１７ｆの中にも設置されている。そして、間隔維持部材２４も音響レンズ１６と超音波素子アレイ基板１４との間に加えて第１側孔１７ｃから第４側孔１７ｆの中にも設置されている。

図７（ａ）は、超音波素子の構成を示す模式平面図であり、音響レンズ１６が除かれて間隔維持部材２４が設置された図となっている。図７（ｂ）は、超音波素子の構成を示す模式側断面図であり、音響レンズ１６及び音響整合部１５が設置された図となっている。図７に示すように、素子基板１８には超音波素子３６が複数設置されている。超音波素子３６は基板としてのベース基板３７、ベース基板３７に形成された振動膜３８（メンブレン）及び振動膜３８上に設けられた圧電体部４１を有する。そして圧電体部４１は電極としての第１電極４２、圧電体層４３及び上側電極としての第２電極４４を有する。

超音波素子３６はシリコン基板等からなるベース基板３７に開口部３７ａを有し、開口部３７ａを覆って閉塞する振動膜３８を備えている。振動膜３８は、例えば、ＳｉＯ₂層とＺｒＯ₂層との２層構造により構成される。ベース基板３７がシリコン基板である場合にはＳｉＯ₂層は基板表面を熱酸化処理することで成膜することができる。また、ＺｒＯ₂層はＳｉＯ₂層上に例えばスパッタリング等の手法により成膜される。ここで、ＺｒＯ₂層は、圧電体層４３として例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）を用いる場合に、ＰＺＴを構成するＰｂがＳｉＯ₂層に拡散することを防止するための層である。また、ＺｒＯ₂層は、圧電体層の歪みに対する撓み効率を向上させる等の効果もある。

振動膜３８の上には第１電極４２が形成され、第１電極４２の上に圧電体層４３が形成され、さらに圧電体層４３の上に第２電極４４が形成されている。つまり、圧電体部４１は第１電極４２と第２電極４４との間に圧電体層４３が挟まれている構造となっている。

第１電極４２は金属薄膜で形成されＹ方向に延在する。第１電極４２は複数の圧電体部４１に渡って配置されており配線の機能も兼ねている。圧電体層４３は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極４２の一部を覆うように設けられる。尚、圧電体層４３の材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ₃）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ₃）等を用いてもよい。第２電極４４は、金属薄膜で形成され、圧電体層４３を覆うように設けられる。この第２電極４４はＹ方向に延在する。第２電極４４は複数の圧電体部４１に渡って配置されており配線の機能も兼ねている。

−Ｚ方向から素子基板１８を見たとき第１電極４２は第２電極４４と重ならない部分がある。この場所には間隔維持部材２４が配置される。間隔維持部材２４は素子基板１８と音響レンズ１６とに接触して複数設置される。尚、第１電極４２は第２電極４４と重ならない部分の総てに間隔維持部材２４が配置される必要はなく、一部の場所には間隔維持部材２４が配置されなくても良い。間隔維持部材２４は音響整合部１５の厚みが一定に維持可能な程度に配置されていればよい。図示しないが、間隔維持部材２４は第２電極４４上にも配置される。そして、−Ｚ方向からみた平面視において、球状の間隔維持部材２４は圧電体部４１を囲むように配置される。

外部からの透湿を防止し、間隔維持部材２４と第１電極４２及び第２電極４４との間を絶縁する絶縁膜４５が超音波素子３６を覆って備えられている。この絶縁膜４５はアルミナ等の材料で形成され、超音波素子３６の全面あるいは一部に設けられている。さらに、絶縁膜４５は第１電極４２及び第２電極４４を覆って配置される。第１電極４２において超音波素子３６に覆われていない場所は絶縁膜４５に覆われている。間隔維持部材２４が第１電極４２上に位置するとき、間隔維持部材２４と第１電極４２との間には絶縁膜４５が設置されている。静電気を帯びた間隔維持部材２４が第１電極４２に接近しても、間隔維持部材２４は帯電状態を維持する。従って、間隔維持部材２４は第１電極４２に誘導されて静電気を帯びた状態を維持したまま第１電極４２上に静止する。従って、間隔維持部材２４を第１電極４２上に容易に配置させることができる。

超音波素子３６のベース基板３７からの高さは第１電極４２のベース基板３７からの高さより高くなっている。つまり、超音波素子３６はベース基板３７に対して−Ｚ方向に突出している。超音波素子３６上に位置する間隔維持部材２４には重力が作用するので間隔維持部材２４は突出した超音波素子３６上からベース基板３７上に移動し易くなっている。ベース基板３７上に位置する間隔維持部材２４はベース基板３７上から突出した超音波素子３６上に移動し難くなっている。

圧電体層４３は、第１電極４２と第２電極４４との間、即ち第１電極４２と第２電極４４との間に電圧が印加されることで、面内方向に伸縮する。従って、圧電体層４３に電圧を印加すると、開口部３７ａ側に凸となる撓みが生じ、振動膜３８を撓ませる。圧電体層４３に交流電圧を印加することで、振動膜３８が膜厚方向に対して振動し、この振動膜３８の振動により超音波が開口部３７ａから放射される。圧電体層４３に印加される電圧（駆動電圧）は、例えばピークからピークで１０〜３０Ｖであり、周波数は例えば１〜１０ＭＨｚである。

超音波素子３６は、射出された超音波が対象物で反射されて戻ってくる超音波エコーを受信する受信素子としても動作する。超音波エコーにより振動膜３８が振動し、この振動によって圧電体層４３に応力が加わり、第１電極４２と第２電極４４との間に電圧が発生する。この電圧を受信信号として取り出すことができる。

図８は、超音波素子アレイ基板の構成を示す模式平面図である。図８に示すように、超音波素子アレイ基板１４にはマトリックス状に配置された複数の超音波素子３６、第１電極４２、第２電極４４を含む。図を見やすくするために超音波素子３６は、１７行８列に配置されているが、行数及び列数は特に限定されない。

超音波を射出する送信期間では処理回路２６が出力する送信信号ＶＴが第２電極４４を介して各超音波素子３６に供給される。また、超音波エコー信号を受信する受信期間には、超音波素子３６からの受信信号ＶＲが第２電極４４を介して処理回路２６に出力される。第１電極４２には、コモン電圧ＶＣＯＭが供給される。このコモン電圧は一定の電圧であればよく、０Ｖ即ちグランド電位（接地電位）でなくてもよい。送信期間では、送信信号電圧とコモン電圧との差の電圧が各超音波素子３６に印加され、所定の周波数の超音波が放射される。

素子基板１８のＸ方向側には辺に沿って第１模擬電極４６が設置され、素子基板１８の−Ｘ方向側には辺に沿って第２模擬電極４７が設置されている。第１模擬電極４６及び第２模擬電極４７は絶縁膜４５に覆われている。帯電した間隔維持部材２４が第１模擬電極４６及び第２模擬電極４７に接近しても、間隔維持部材２４は放電しないようになっている。第１模擬電極４６は音響レンズ１６の第１凹部２３ｃと対向する場所であり、第２模擬電極４７は音響レンズ１６の第３凹部２３ｅと対向する場所である。そして、第１模擬電極４６及び第２模擬電極４７に沿って間隔維持部材２４が配置されている。

素子基板１８のＹ方向側及び−Ｙ方向側の端では辺に沿って間隔維持部材２４が集中して配置されている。つまり、素子基板１８の周囲には間隔維持部材２４が多く配置されている。枠体１７が音響レンズ１６と超音波素子アレイ基板１４とを挟むとき、枠体１７に近い場所で間隔維持部材２４が荷重を受ける為、音響整合部１５は厚みが一定に維持することが可能になっている。

次に上述した超音波デバイス９の製造方法について図９〜図１１にて説明する。図９は、超音波デバイスの製造方法のフローチャートであり、図１０及び図１１は超音波デバイスの製造方法を説明するための模式図である。図９のフローチャートにおいて、ステップＳ１は基板接合工程に相当する。この工程は、素子基板１８とバックプレート２１とを接合して超音波素子アレイ基板１４を形成する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、配線設置工程に相当する。この工程は、超音波素子アレイ基板１４にＦＰＣ１３を接合する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、間隔維持部設置工程に相当する。この工程は、超音波素子アレイ基板１４に複数の間隔維持部材２４を設置する工程である。次にステップＳ４に移行する。

ステップＳ４は、レンズ設置工程に相当する。この工程は、超音波素子アレイ基板１４に重ねて音響レンズ１６を設置する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、枠体設置工程に相当する。この工程は、超音波素子アレイ基板１４及び音響レンズ１６を挟んで枠体１７を設置する工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、音響整合部材注入工程に相当する。この工程は、超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間に音響整合部材を注入する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、音響整合部材固化工程に相当する。この工程は、音響整合部材を固化する工程である。以上の工程により超音波デバイス９が完成する。

次に、図１０〜図１１を用いて、図９に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。図１０（ａ）はステップＳ１の基板接合工程及びステップＳ２の配線設置工程に対応する図である。図１０（ａ）に示すように、ステップＳ１では素子基板１８及びバックプレート２１を用意する。素子基板１８には圧電体部４１が形成されている。圧電体部４１の製造方法は公知であり説明を省略する。素子基板１８またはバックプレート２１に接着材を塗布して素子基板１８とバックプレート２１とを重ね合わせる。次に、加熱乾燥することにより接着材を固化して超音波素子アレイ基板１４が完成する。

次に、ステップＳ２ではＦＰＣ１３を用意する。ＦＰＣ１３は配線の端に半田めっきが施されている。そして、素子基板１８にはＦＰＣ１３の配線のピッチと同じ間隔に端子が形成されている。ＦＰＣ１３の配線と素子基板１８の端子とを合わせて加熱することにより、ＦＰＣ１３が超音波素子アレイ基板１４に実装される。他にも異方性導電膜を介在させてＦＰＣ１３を超音波素子アレイ基板１４に実装しても良く、樹脂コアバンプを介して実装しても良い。

図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）はステップＳ３の間隔維持部設置工程に対応する図である。まず、素子基板１８の−Ｚ方向側の面に接着材を塗布する。接着材は特に限定されないが１成分室温硬化型のシリコーンゴム系の接着材を好適に用いることができる。硬化後のシリコーンゴムは耐熱性、耐寒性、電気絶縁性に優れており、音響インピーダンスとしても問題なく適用することができる。さらに、空気中の水分を制御することにより硬化させることができる。他にも光硬化型の接着材を用いることができる。短時間で硬化させることができるので生産性良く間隔維持部材２４を素子基板１８に接着させることができる。

図１０（ｂ）に示すように、散布装置４８を用意する。散布装置４８はチャンバー４９を備えている。チャンバー４９内には移動テーブル５０及び粒子散布部５１が設置されている。粒子散布部５１は間隔維持部材２４を空気の流れにのせて散布させるファンを備えている。他にも、粒子散布部５１は間隔維持部材２４に静電気を帯電させる電極を備えている。移動テーブル５０上には超音波素子アレイ基板１４が設置される。移動テーブル５０は超音波素子アレイ基板１４の位置を移動させることにより、超音波素子アレイ基板１４上に均等に複数の間隔維持部材２４を着地させる。チャンバー４９の外には帯電量制御装置５２が設置され、帯電量制御装置５２は超音波素子アレイ基板１４と散布される間隔維持部材２４との帯電量を制御する。

粒子散布部５１は＋極に帯電した間隔維持部材２４を超音波素子アレイ基板１４に向かって放出する。移動テーブル５０は超音波素子アレイ基板１４を移動させることにより超音波素子アレイ基板１４に散布される間隔維持部材２４の分布を均一にする。

図１０（ｃ）に示すように、帯電量制御装置５２は第２電極４４及び間隔維持部材２４を＋極に帯電させる。そして、帯電量制御装置５２は第１電極４２、第１模擬電極４６及び第２模擬電極４７を−極に帯電させる。そして、間隔維持部材２４が超音波素子アレイ基板１４に接近するとき、間隔維持部材２４は第２電極４４に対して斥力が働き、第１電極４２、第１模擬電極４６及び第２模擬電極４７に対して引力が働く。これにより、間隔維持部材２４は第１電極４２、第１模擬電極４６及び第２模擬電極４７に付着する。この状態でチャンバー４９内の湿度を高くすることにより、超音波素子アレイ基板１４に塗布された接着材が固化する。そして、間隔維持部材２４は超音波素子アレイ基板１４に接着させられる。その結果、図１０（ｄ）に示すように、間隔維持部材２４が接着された超音波素子アレイ基板１４が形成される。

図１１（ａ）はステップＳ４のレンズ設置工程に対応する図である。図１１（ａ）に示すように、ステップＳ４において、超音波素子アレイ基板１４に重ねて音響レンズ１６を設置する。超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とはＺ方向からみたときの外形形状が同じ形状となっている。従って、外形を合わせることにより超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との位置合わせをすることができる。

図１１（ｂ）はステップＳ５の枠体設置工程に対応する図である。図１１（ｂ）に示すように、ステップＳ５において、内枠３４の外側の側面に接着材を塗布する。次に、超音波素子アレイ基板１４及び音響レンズ１６に−Ｚ方向側から内枠３４を挿入する。次に、Ｚ方向側から内枠３４に外枠３５を挿入する。次に、内枠３４と外枠３５との間の接着材を固化して内枠３４と外枠３５とを接着する。このとき、内枠３４と外枠３５とで超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とを挟むように負荷を加えるのが好ましい。これにより、超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間隔を精度良く固定することができる。

図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）はステップＳ６の音響整合部材注入工程に対応する図である。図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）に示すように、ステップＳ６において、超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間に音響整合部１５の材料としての音響整合部材５３を注入する。音響整合部材５３は粘性のある液体であり固化したときに音響整合部１５になる材料である。音響整合部材５３は配管５４から供給される。配管５４の供給口５４ａを第１側孔１７ｃ及び第３側孔１７ｅに合わせる。そして、配管５４から超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間に音響整合部材５３を注入する。音響整合部材５３は第１側孔１７ｃ及び第３側孔１７ｅから入り、第２側孔１７ｄ及び第４側孔１７ｆに向かって流動する。

直径の大きい間隔維持部材２４は超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とに挟まれているので、音響整合部材５３が流動しても移動しない。直径の小さい間隔維持部材２４は音響整合部材５３の流れに流されて移動する。そのため、第２側孔１７ｄ及び第４側孔１７ｆの近くには間隔維持部材２４が多く分布する。従って、間隔維持部材２４の分布は超音波素子アレイ基板１４のＹ方向側と−Ｙ方向側の密度が高くなる。

図１１（ｅ）はステップＳ７の音響整合部材固化工程に対応する図である。図１１（ｅ）に示すように、ステップＳ７において、音響整合部材５３を加熱乾燥して音響整合部１５とする。音響整合部材５３には光に反応して固化する材料にしても良く、水分に反応して固化する材料にしても良い。製造し易い形態の材料を選択することができる。以上の工程により超音波デバイス９が完成する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、音響レンズ１６は被検体と接触させて使用される。このとき、音響レンズ１６は被検体から押圧される。音響レンズ１６の内部には応力が発生する。音響整合部１５は樹脂であり変形し易いので音響レンズ１６の応力により変形する。一方、間隔維持部材２４は音響レンズ１６と超音波素子アレイ基板１４と接触し、音響レンズ１６の応力を超音波素子アレイ基板１４に伝える。そして、音響整合部１５の厚みが一定に維持される為、音響レンズ１６の変形を抑制し超音波を精度良く収束させることができる。さらに、被検体にて反射した超音波も音響レンズ１６の変形が抑制されている為精度良く超音波素子３６に収束させることができる。その結果、超音波デバイス９は効率良く超音波を受発信することができる。

（２）本実施形態によれば、枠体１７が超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とを挟んで固定する。超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間には音響整合部１５に混じって間隔維持部材２４が設置されている。枠体１７は超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間で間隔維持部材２４を挟む為、間隔維持部材２４は確実に音響整合部１５の厚みを一定に保持することができる。

（３）本実施形態によれば、間隔維持部材２４と第１電極４２との間には絶縁膜４５が設置されているので、間隔維持部材２４は静電気を帯びた状態を維持したまま第１電極４２上に静止する。従って、間隔維持部材２４を第１電極４２に容易に配置させることができる。

（４）本実施形態によれば、超音波素子３６はベース基板３７に対して突出している。間隔維持部材２４には重力が作用するので間隔維持部材２４は突出した超音波素子３６上からベース基板３７上に移動し易くなっている。ベース基板３７上に位置する間隔維持部材２４はベース基板３７上から突出した超音波素子３６上に移動し難くなっている。従って、間隔維持部材２４を超音波素子３６上に配置し難くすることができる。

（５）本実施形態によれば、超音波プローブ３は超音波デバイス９と、この超音波デバイス９を駆動する処理回路２６を備えている。超音波プローブ３は、音響整合部１５の厚みを適正に維持し効率良く超音波の受発信を行う超音波デバイス９を備えている。従って、効率良く超音波の受発信を行う超音波プローブ３を提供できる。

（６）本実施形態によれば、超音波画像装置１は超音波デバイス９、処理部３２及び表示部５を備えている。処理部３２は超音波デバイス９の出力を用いて画像データの生成を行う。表示部５は、処理部３２が生成した画像を表示する。超音波画像装置１は、音響整合部１５の厚みを適正に維持し効率良く超音波の受発信を行う超音波デバイス９を備えている。従って、効率良く超音波の受発信を行う超音波画像装置１を提供できる。

（７）本実施形態によれば、第１電極４２に−極の電圧を印加する。そして、＋極に帯電させた間隔維持部材２４を超音波素子アレイ基板１４に散布する。従って、第１電極４２と間隔維持部材２４との間には静電力の引力が作用する。そして、間隔維持部材２４は第１電極４２に向かって移動するので、第１電極４２に間隔維持部材２４を集結させることができる。そして、間隔維持部材２４は第１電極４２のある場所に集結するので、間隔維持部材２４が超音波の発信と受信に影響を与えないようにすることができる。その結果、超音波デバイス９は効率良く超音波を受発信することができる。

（８）本実施形態によれば、超音波素子３６はベース基板３７と反対側の面に第２電極４４を備えている。そして、間隔維持部材２４を散布する前に、第２電極４４に＋極の電圧を印加する。従って、間隔維持部材２４と第２電極４４との間には静電力の斥力が作用する為、間隔維持部材２４は第２電極４４と離れた場所に移動する。従って、超音波素子３６に間隔維持部材２４が付着することを防止することができる。その結果、超音波デバイス９は品質良く超音波を受発信することができる。

（９）本実施形態によれば、音響整合部１５を設置するとき、間隔維持部材２４はベース基板３７に固定されている。従って、音響整合部１５により間隔維持部材２４が移動することが生じ難くなる為、間隔維持部材２４が超音波素子３６上に設置されることを抑制することができる。

（１０）本実施形態によれば、間隔維持部材２４は球体状である。従って、間隔維持部材２４は超音波素子アレイ基板１４上を転がり易くなる為、間隔維持部材２４を第１電極４２上に配置させ易くすることができる。

（１１）本実施形態によれば、間隔維持部材２４を散布した後で音響レンズ１６が設置される。従って、間隔維持部材２４は超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とに挟まれる。この状態で超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間に音響整合部材５３を流動させる。このとき、間隔維持部材２４は大きさにバラツキがあり、小さな間隔維持部材２４の中には超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６とに挟まれていない間隔維持部材２４がある。そして、小さな間隔維持部材２４は音響整合部材５３と共に流動されて超音波素子アレイ基板１４の周囲に移動される。従って、超音波素子アレイ基板１４の周囲に間隔維持部材２４を集結させている為、間隔維持部材２４、超音波素子アレイ基板１４及び音響レンズ１６を枠体１７で容易に挟んで固定することができる。

（第２の実施形態）
次に、超音波デバイスの一実施形態について図１２の超音波素子の構成を示す模式平面図を用いて説明する。図１２は、音響レンズ１６が除かれて間隔維持部材２４が設置された図となっている。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図７に示した第１電極４２及び第２電極４４の配置が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、図１２に示すように、超音波デバイス５７は素子基板５８を備えている。素子基板５８は振動膜３８が設置されたベース基板３７を備えている。振動膜３８上には第１電極５９が設置されている。第１電極５９は第１の実施形態における第２電極４４と同じ形状となっている。つまり、第１電極５９はＹ方向に延在する配線部５９ａと配線部５９ａから−Ｘ方向に突出する矩形の下電極部５９ｂとを備えている。

下電極部５９ｂ上には圧電体層４３が設置され、圧電体層４３の上には第２電極６０が設置されている。第２電極６０はＹ方向に延在し第２電極６０は第１の実施形態における第１電極４２と同じ形状となっている。第１電極５９及び第２電極６０を覆って絶縁膜４５が設置されている。第１電極５９、圧電体層４３、第２電極６０等により圧電体部６１が構成されている。

次に、超音波デバイス５７の製造方法を説明する。尚、ステップＳ３を除くステップは第１の実施形態と同じであり、説明を省略する。ステップＳ３の間隔維持部設置工程では間隔維持部材２４が＋極に帯電される。第１電極５９は−極に帯電され、第２電極６０は＋極に帯電される。素子基板５８上に間隔維持部材２４が散布されるとき、間隔維持部材２４には静電力が作用する。間隔維持部材２４は第１電極５９との間で引力が作用し、第２電極６０との間で斥力が作用する。これにより、間隔維持部材２４は第１電極５９上に移動して静止する。従って、圧電体層４３から離れた第１電極５９上に間隔維持部材２４を配置させることができる。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、間隔維持部材２４は静電気を帯びた状態を維持したまま第１電極５９上に静止する。従って、間隔維持部材２４を第１電極５９に容易に配置させることができる。そして、間隔維持部材２４は第１電極５９上に集結するので、間隔維持部材２４が超音波の発信と受信に影響を与えないようにすることができる。その結果、超音波デバイス５７は効率良く超音波を受発信することができる。

（第３の実施形態）
次に、超音波プローブの一実施形態について図１３（ａ）及び図１３（ｂ）の超音波プローブの構成を示す模式側面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、超音波プローブが本体部と超音波プローブヘッドとに分離可能である点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図１３（ａ）に示すように、超音波プローブ６３はプローブ本体６４及びプローブヘッド６５を備えている。プローブ本体６４は本体用筐体６６を備え、本体用筐体６６の内部には処理回路２６が設置されている。処理回路２６はケーブル４を介して装置本体２と接続されている。本体用筐体６６には第１コネクター６７が設置され、第１コネクター６７は処理回路２６と接続されている。

プローブヘッド６５は筐体としてのヘッド用筐体６８を備え、ヘッド用筐体６８には超音波デバイス９が内蔵されている。超音波デバイス９の音響レンズ１６はヘッド用筐体６８から露出している。ヘッド用筐体６８には第１コネクター６７と接続する第２コネクター６９が設置され、処理回路２６と超音波デバイス９とは第１コネクター６７及び第２コネクター６９を介して電気的に接続されている。

図１３（ｂ）に示すように、プローブ本体６４とプローブヘッド６５とは分離可能になっている。第１コネクター６７と第２コネクター６９とは切断と接続とが行える。超音波デバイス９が送受信する超音波の周波数の異なるプローブヘッド６５が複数用意されている。そして、被検体の特性や、被検体の検査する場所の深さに合わせて適切なプローブヘッド６５をプローブ本体６４に接続することが可能になっている。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、プローブヘッド６５は超音波デバイス９と、この超音波デバイス９を支持するヘッド用筐体６８と、を備えている。超音波プローブ６３は、音響整合部１５の厚みを適正に維持し効率良く超音波の受発信を行う超音波デバイス９を備えている。従って、効率良く超音波の受発信を行う超音波プローブ６３を提供できる。

（２）本実施形態によれば、超音波プローブ６３はプローブヘッド６５を交換することができる。従って、被検体の音響インピーダンスや検査する場所に合わせて適切な超音波デバイス９に交換することができる。

（第４の実施形態）
次に、超音波画像装置の一実施形態について図１４の超音波画像装置の構成を示す概略斜視図を用いて説明する。本実施形態の超音波画像装置は第１の実施形態の超音波プローブが設置されている。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図１４に示すように、超音波画像装置７２は据置型の超音波画像装置である。超音波画像装置７２は、装置本体７３（電子機器本体）、表示用画像データを表示する表示部７４、ＵＩ部７５（ユーザーインターフェイス部）、超音波プローブ７６、ケーブル７７を有している。超音波画像装置７２は、生体の脂肪厚み、筋肉厚み、血流、骨密度等の測定に利用することができる。超音波画像装置７２が備える超音波デバイス９は効率良く超音波を受発信する。従って、超音波画像装置７２は効率良く超音波を受発信する超音波デバイス９を備えた装置であるといえる。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施の際の具体的な構造及び手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更することができる。そして、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有するものにより可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、間隔維持部材２４は球体状であったが、間隔維持部材２４の形状はこれに限らない。回転楕円体、立方体、直方体、多面体の各種の形状にすることができる。間隔維持部材２４の形状は製造し易い形状にすることができる。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、ステップＳ３の間隔維持部設置工程において、間隔維持部材２４を＋極に帯電させた。間隔維持部材２４を−極に帯電させても良い。このとき、第１電極４２を＋極に帯電させて第２電極４４を−極に帯電させる。これにより、間隔維持部材２４を第１電極４２に誘導することができる。

前記第２の実施形態では、ステップＳ３の間隔維持部設置工程において、間隔維持部材２４を＋極に帯電させた。間隔維持部材２４を−極に帯電させても良い。このとき、第１電極５９を＋極に帯電させて第２電極６０を−極に帯電させる。これにより、間隔維持部材２４を第１電極５９に誘導することができる。

（変形例３）
前記第１の実施形態では、ステップＳ３の間隔維持部設置工程において、第２電極４４を＋極に帯電させた。第２電極４４を帯電させなくても間隔維持部材２４が第１電極４２に誘導されるときには第２電極４４を帯電させなくても良い。第２電極４４を帯電させる配線を減らすことができる。

前記第２の実施形態では、ステップＳ３の間隔維持部設置工程において、第２電極６０を＋極に帯電させた。第２電極６０を帯電させなくても間隔維持部材２４が第１電極５９に誘導されるときには第２電極６０を帯電させなくても良い。第２電極６０を帯電させる配線を減らすことができる。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、枠体１７に挟まれた場所の超音波素子アレイ基板１４と音響レンズ１６との間には間隔維持部材２４を多く配置させた。音響レンズ１６が変形し難いときには、特に枠体１７に挟まれた場所に間隔維持部材２４を多く配置しなくても良い。そして、第１模擬電極４６及び第２模擬電極４７を除去してもよい。電極数が少ない方が素子基板１８を製造し易くすることができる。

（変形例５）
前記第１の実施形態では、超音波素子３６は超音波の発信と受信との両方を行った。超音波の発信を行う素子と、超音波の受信を行う素子と、を別の素子にしても良い。さらに、超音波の発信を行う素子と、超音波の受信を行う素子と、超音波の発信と受信とを行う素子とを配置しても良い。超音波の受発信を行う精度の要求に応じて組み合わせても良い。

（変形例６）
前記第１の実施形態では、圧電体層４３はフォトリソ法を用いて形成された薄膜であった。圧電体層４３は厚みのあるバルクタイプでも良い。このときにも間隔維持部材２４が音響整合部１５の厚みを一定に維持するので、音響レンズ１６が押圧されても音響レンズ１６を変形し難くすることができる。

（変形例７）
前記第１の実施形態では、ステップＳ６の音響整合部材注入工程において、第１側孔１７ｃ及び第３側孔１７ｅから音響整合部材５３を注入した。これに限らず、第２側孔１７ｄ及び第４側孔１７ｆから吸引して音響整合部材５３を音響レンズ１６と素子基板１８との間に充填しても良い。さらに、第１側孔１７ｃ及び第３側孔１７ｅからの音響整合部材５３の注入と第２側孔１７ｄ及び第４側孔１７ｆからの吸引とを並行して行っても良い。短時間で充填できるので、生産性良く超音波デバイス９を製造することができる。

１…電子機器としての超音波画像装置、６…筐体、１４…超音波素子アレイ基板、１５…音響整合部、１６…音響レンズ、１７…固定枠としての枠体、２２…レンズ部、２４…間隔維持部材、２６…駆動回路としての処理回路、３２…処理部、３６…超音波素子、３７…基板としてのベース基板、４２…電極としての第１電極、４４…上側電極としての第２電極、４５…絶縁膜、５３…音響整合部の材料としての音響整合部材、６８…筐体としてのヘッド用筐体。

Claims (13)

1. 超音波の発信および受信の少なくとも一方を行う複数の超音波素子を有する超音波素子アレイ基板と、
   前記超音波を収束させる音響レンズと、
   前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとの間に配置され樹脂で形成された音響整合部と、
   前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとの間に配置され前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとに接触する複数の球状の間隔維持部材と、を備えることを特徴とする超音波デバイス。
2. 請求項１に記載の超音波デバイスであって、
   前記超音波素子アレイ基板の厚み方向からみた平面視において、前記球状の間隔維持部材は前記超音波素子を囲むように配置されることを特徴とする超音波デバイス。
3. 請求項１または２に記載の超音波デバイスであって、
   前記超音波素子アレイ基板には電極と前記電極を絶縁する絶縁膜とが設置され、
   前記間隔維持部材が前記電極上に位置することを特徴とする超音波デバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波デバイスであって、
   前記超音波素子アレイ基板は前記超音波素子が設置された基板を備え、
   前記超音波素子の前記基板表面からの高さは前記電極の前記基板表面からの高さより高いことを特徴とする超音波デバイス。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波デバイスであって、
   前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとを挟んで固定する固定枠を備え、
   前記超音波素子アレイ基板の厚み方向からみた平面視で前記固定枠に挟まれた場所の前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとの間には前記間隔維持部材が配置されることを特徴とする超音波デバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスを支持する筐体と、を備えることを特徴とする超音波プローブヘッド。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスを駆動する駆動回路と、を備えることを特徴とする超音波プローブ。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスに接続され、前記超音波デバイスの出力を用いて画像を生成する処理部と、を備えることを特徴とする電子機器。
9. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスに接続され、前記超音波デバイスの出力を用いて画像を生成する処理を行う処理部と、
   前記画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする超音波画像装置。
10. 超音波素子アレイ基板に設置された電極に第１極性の電圧を印加し、
    前記第１極性と異なる第２極性に帯電させた球状の複数の間隔維持部材を前記超音波素子アレイ基板に散布し、
    前記間隔維持部材に重ねて音響レンズを設置し、
    前記超音波素子アレイ基板に樹脂を含む音響整合部の材料を設置し、
    前記音響整合部の材料を固化することを特徴とする超音波デバイスの製造方法。
11. 請求項１０に記載の超音波デバイスの製造方法であって、
    前記超音波素子アレイ基板上には超音波素子が設置され、前記超音波素子は前記超音波素子アレイ基板と反対側の面に上側電極を備え、
    複数の前記間隔維持部材を散布する前に、前記上側電極に第１極性の電圧を印加することを特徴とする超音波デバイスの製造方法。
12. 請求項１０または１１に記載の超音波デバイスの製造方法であって、
    前記音響整合部の材料を設置する前に前記間隔維持部材を前記超音波素子アレイ基板に固定することを特徴とする超音波デバイスの製造方法。
13. 請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の超音波デバイスの製造方法であって、
    前記超音波素子アレイ基板に前記間隔維持部材を散布して前記音響レンズを設置した後で、前記超音波素子アレイ基板と前記音響レンズとの間に前記音響整合部の材料を流動させて前記音響整合部を設置することを特徴とする超音波デバイスの製造方法。

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