JP2015195351A5 - - Google Patents
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Description
第１配線板１９ａは基体２１に連結される。第１配線板１９ａは第１端子アレイ３３ａに覆い被さる。第１配線板１９ａの一端には上電極端子３４および下電極端子３５に個別に対応して導電線すなわち第１信号線３９が形成される。第１信号線３９は上電極端子３４および下電極端子３５に個別に向き合わせられ個別に接合される。同様に、第２配線板１９ｂは基体２１に連結される。第２配線板１９ｂは第２端子アレイ３３ｂに覆い被さる。第２配線板１９ｂの一端には上電極端子３６および下電極端子３７に個別に対応して導電線すなわち第２信号線４２が形成される。第２信号線４２は上電極端子３６および下電極端子３７に個別に向き合わせられ個別に接合される。
振動膜２４の表面に酸化シリコン層４８（下電極）と、酸化ジルコニウム層４９（圧電体膜２８）および上電極２６が順番に積層される。圧電体膜２８は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されることができる。圧電体膜２８にはその他の圧電材料が用いられてもよい。ここでは、第１導電体２９の下で圧電体膜２８は完全に第２導電体３２を覆う。圧電体膜２８の働きで第１導電体２９と第２導電体３２との間で短絡は回避されることができる。
基体２１の第１辺２１ａと受信アレイＲＲの輪郭との間に１ラインの第３端子アレイ６９が配置される。第３端子アレイ６９は第１辺２１ａに平行に１ラインを形成することができる。第３端子アレイ６９は信号端子７１および共通端子７２で構成される。信号端子７１は第３導電体６７に接続される。共通端子７２は第４導電体６８に接続される。ここでは、第３端子アレイ６９は第１端子アレイ３３ａとともに１ラインを形成する。第１配線板１９ａは第１端子アレイ３３ａおよび第３端子アレイ６９に覆い被さる。第１配線板１９ａの一端には信号端子７１および共通端子７２に個別に対応して導電線すなわち第３信号線７３が形成される。第３信号線７３は信号端子７１および共通端子７２に個別に向き合わせられ個別に接合される。
受信アレイＲＲでは個々の行内で第１圧電素子５７の第１電極６１に隣接する第１圧電素子５７の第２電極６２が接続される。１行の第１圧電素子５７は電気的に直列に接続される。したがって、変形によって発生する電圧が増加し感度は向上する。
前述のように、超音波デバイス１７では第１圧電素子５７は超音波の受信にあたって利用されることができ、第２圧電素子２３は超音波の発信にあたって利用されることができる。第１圧電素子５７は第２圧電素子２３に比べて高い感度を有することから、超音波の解像度は向上する。
（７）第１超音波トランスデューサー素子の検証
本発明者は圧電体膜６３上の溝６４の働きを検証した。検証にあたって音圧に対する歪みの大きさ（歪み音圧比）が算出された。算出にあたって縦横比１０：１の振動膜が設定された。溝の幅Ｗｔは、振動膜２４の幅に対して１７％、４２％および６７％に設定された。従来構造として圧電体膜に溝なしの振動膜が用意された。長手方向からの中心線からの距離に応じて振動膜の歪み音圧比が変化する様子を図１１に示す。溝６４では圧電体膜の厚みの減少に応じて歪みが増大することが確認された。しかも、溝ありでは、溝なしに比べて振動膜の縁近辺で歪みが抑制されることが見出された。
本発明者は圧電体膜６３上の溝６４の働きを検証した。検証にあたって音圧に対する歪みの大きさ（歪み音圧比）が算出された。算出にあたって縦横比１０：１の振動膜が設定された。溝の幅Ｗｔは、振動膜２４の幅に対して１７％、４２％および６７％に設定された。従来構造として圧電体膜に溝なしの振動膜が用意された。長手方向からの中心線からの距離に応じて振動膜の歪み音圧比が変化する様子を図１１に示す。溝６４では圧電体膜の厚みの減少に応じて歪みが増大することが確認された。しかも、溝ありでは、溝なしに比べて振動膜の縁近辺で歪みが抑制されることが見出された。
図１８に示されるように、厚み比が変化しても振動膜２４の固有周波数は１ＭＨｚ以上大きく変化しないことが確認された。したがって、圧電体膜６３に溝６４を形成して受信感度を高める手段をとったとしても、本実施形態の範囲であれば圧電素子５７の振動特性が変動しないことがわかる。固有周波数は音波の波長に反比例し、波長を介して圧電素子５７の空間分解能を決定するため、固有周波数の低下は分解能の低下につながる。そのため受信感度が向上する圧電素子５７の構造をとったとしても、固有周波数が低下することは、素子の設計上好ましくない。
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