JP2018133621A - Ultrasonic device, ultrasonic probe, and ultrasonic apparatus - Google Patents

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JP2018133621A JP2017024288A JP2017024288A JP2018133621A JP 2018133621 A JP2018133621 A JP 2018133621A JP 2017024288 A JP2017024288 A JP 2017024288A JP 2017024288 A JP2017024288 A JP 2017024288A JP 2018133621 A JP2018133621 A JP 2018133621A
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力 小島
智英 小野木
Tomohide Onoki
智英 小野木
友亮 中村
Yusuke Nakamura
友亮 中村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high performance ultrasonic device, an ultrasonic probe, and an ultrasonic apparatus.SOLUTION: An ultrasonic device includes a substrate 42 having a first surface and having a plurality of groove portions 426A extending in a first direction along the surface direction of the first surface in the first surface and a partition wall 426C separating the adjacent groove portions, a vibration film provided on the first surface and closing the groove portion, a wall portion provided on a side opposite to the substrate of the vibration film and extending in a second direction crossing the first direction, and a piezoelectric element provided in the vibration film and provided at a position surrounded by the partition wall and the wall portion in a plan view seen from the thickness direction of the substrate, and the partition wall is provided with a communicating groove 426B that performs communication between the adjacent groove portions.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic device, an ultrasonic probe, and an ultrasonic apparatus.

従来、超音波の送受信を行う超音波デバイスを備えた超音波センサーが知られている(特許文献1参照)。
特許文献1に記載の超音波センサーは、開口部が形成された基板と、開口部を塞ぐように基板に設けられた振動板と、振動板の開口部とは反対側に積層された圧電素子とを備えている。この超音波センサーでは、1つの開口部に対向して複数の圧電素子が配置され、隣り合う圧電素子間で、かつ、振動板の基板とは反対側の面に、振動板の振動を抑制する柱状部が設けられている。このような超音波センサーでは、振動板のうち、開口部の縁と、柱状部の縁とにより囲われる領域が圧電素子によって振動される振動部となり、開口部に複数の振動部が設けられる構成となる。
Conventionally, an ultrasonic sensor including an ultrasonic device that transmits and receives ultrasonic waves is known (see Patent Document 1).
An ultrasonic sensor described in Patent Document 1 includes a substrate in which an opening is formed, a diaphragm provided on the substrate so as to close the opening, and a piezoelectric element stacked on the opposite side of the opening of the diaphragm. And. In this ultrasonic sensor, a plurality of piezoelectric elements are arranged to face one opening, and vibrations of the diaphragm are suppressed between adjacent piezoelectric elements and on a surface opposite to the substrate of the diaphragm. A columnar part is provided. In such an ultrasonic sensor, a region surrounded by the edge of the opening and the edge of the columnar portion of the vibration plate becomes a vibration portion that is vibrated by the piezoelectric element, and a plurality of vibration portions are provided in the opening. It becomes.

特開2015−188208号公報JP 2015-188208 A

ところで、上記特許文献1に記載の超音波デバイスでは、振動膜の振動によって柱状部が共振するおそれがある。この柱状部の振動には、複数種の異なる振動モードの振動が含まれ、当該振動モードには、振動部の振動を阻害する不要モードが含まれる場合がある。例えば、振動部の周波数と同帯域の周波数の振動モードが含まれる場合、当該柱状部の振動の影響により、振動部に不要振動が励起されたり、振動部の振動が減衰されたりするおそれがあり、超音波デバイスにおける性能が低下するとの課題がある。   Incidentally, in the ultrasonic device described in Patent Document 1, the columnar portion may resonate due to vibration of the vibration film. The vibration of the columnar part includes vibrations of a plurality of different vibration modes, and the vibration mode may include an unnecessary mode that inhibits the vibration of the vibration part. For example, when a vibration mode having a frequency in the same band as the frequency of the vibration part is included, there is a possibility that unnecessary vibration is excited in the vibration part or the vibration of the vibration part is attenuated due to the vibration of the columnar part. There is a problem that the performance of the ultrasonic device is degraded.

本発明は、高い性能の超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置を提供することを目的とし、以下、当該目的を達成可能な適用例及び実施形態を説明する。   An object of the present invention is to provide a high-performance ultrasonic device, an ultrasonic probe, and an ultrasonic apparatus, and hereinafter, application examples and embodiments capable of achieving the object will be described.

本発明に係る一適用例の超音波デバイスは、第一面を有し、前記第一面において前記第一面の面方向に沿う第一方向に延設される複数の溝部と、隣り合う前記溝部を隔てる隔壁と、を有する基板と、前記第一面に設けられ、前記溝部を閉塞する振動膜と、前記振動膜の前記基板とは反対側に設けられ、前記第一方向に交差する第二方向に延設される壁部と、前記振動膜に設けられ、前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記隔壁と前記壁部とに囲われる位置に設けられる圧電素子と、を備え、前記隔壁には、隣り合う前記溝部間を連通する連通溝が設けられていることを特徴とする。   An ultrasonic device of an application example according to the present invention has a first surface, and the first surface is adjacent to a plurality of groove portions extending in a first direction along a surface direction of the first surface. A substrate having a partition wall separating the groove, a vibration film provided on the first surface and closing the groove, and provided on the opposite side of the vibration film from the substrate, and intersecting the first direction. A wall portion extending in two directions, and a piezoelectric element provided on the vibration film and provided at a position surrounded by the partition wall and the wall portion in a plan view as viewed from the thickness direction of the substrate. The partition wall is provided with a communication groove that communicates between the adjacent groove portions.

本適用例では、基板の第一面に第一方向に沿った溝部が複数設けられ、当該複数の溝部が隔壁により隔てられている。また、基板の第一面に振動膜が設けられ、この振動膜の基板とは反対側に第二方向に沿って延設される壁部が設けられている。さらに、振動膜の隔壁と壁部とに囲われる位置に圧電素子が設けられている。そして、隔壁には、隣り合う溝部間を連通する連通溝が設けられている。
ところで、上記のように、振動部の隔壁と壁部とに囲われる領域を振動部とし、圧電素子により振動部を振動させる構成では、振動部の振動によって隔壁が、複数種の振動モードで共振するおそれがある。この振動モードの数は、隔壁の第一方向における長さ寸法が長いと多くなり、振動膜の振動を阻害する不要モードが含まれる可能性も高くなる。
これに対して、本適用例では、上述のように隔壁に連通溝が設けられているため、隔壁が複数の部分(部分隔壁)に分割されることになる。この場合、振動部の振動によって、各部分隔壁に共振が発生するものの、各部分隔壁の第一方向の長さ寸法が、連通溝が設けられていない場合(第一方向に沿った隔壁の全長)に対して小さくなる。よって、各部分隔壁の共振において、発生し得る振動モードの数が少なくなる。このため、振動部の振動に影響を与える不要モードが含まれる可能性が低減されることになり、高い性能の超音波デバイスを提供することが可能となる。
In this application example, a plurality of grooves along the first direction are provided on the first surface of the substrate, and the plurality of grooves are separated by the partition walls. A vibration film is provided on the first surface of the substrate, and a wall portion extending along the second direction is provided on the opposite side of the vibration film from the substrate. Furthermore, a piezoelectric element is provided at a position surrounded by the partition wall and the wall portion of the vibration film. And the communication groove which connects between adjacent groove parts is provided in the partition.
By the way, as described above, in the configuration in which the region surrounded by the partition wall and the wall portion of the vibration portion is a vibration portion and the vibration portion is vibrated by a piezoelectric element, the partition wall resonates in a plurality of types of vibration modes by the vibration of the vibration portion. There is a risk. The number of vibration modes increases as the length dimension in the first direction of the partition wall is long, and there is a high possibility that an unnecessary mode that inhibits vibration of the diaphragm is included.
On the other hand, in this application example, since the communication groove is provided in the partition wall as described above, the partition wall is divided into a plurality of portions (partial partition walls). In this case, although resonance occurs in each partial partition due to vibration of the vibration part, the length dimension in the first direction of each partial partition is not provided with a communication groove (the total length of the partition along the first direction). ). Therefore, the number of vibration modes that can occur in the resonance of each partial partition is reduced. For this reason, possibility that the unnecessary mode which affects the vibration of a vibration part will be included will be reduced, and it will become possible to provide a high performance ultrasonic device.

本適用例の超音波デバイスにおいて、隣り合う前記隔壁において、前記連通溝の前記第一方向に対する位置がそれぞれ異なることが好ましい。
各隔壁に対し、第一方向における所定位置に連通溝を設ける構成、つまり、第二方向から見た際に、各隔壁の連通溝が同一位置となる場合、第二方向に沿って略直線状に並ぶ連通溝によって、超音波デバイスの強度が低下し、例えば、前記直線を境(折り目)として、超音波デバイスが湾曲しやすくなったり破損したりする恐れがある。
これに対して、本適用例では、第一の隔壁に設けられる第一の連通溝の第一方向における位置と、第一の隔壁に隣り合う第二の隔壁に設けられる第二の連通溝の第一方向における位置とがそれぞれ異なる。つまり、第二方向から見た際に、第一の連通溝と、第二の連通溝とが重なり合わない。このような構成では、第一の隔壁において、第一の連通溝の位置の形成位置において、超音波デバイスの強度が弱くなるものの、第二の隔壁により強度が補償される。同様に、第二の隔壁の第二の連通溝の位置の強度低下は、第一の隔壁により強度が補償される。これにより、超音波デバイスにおける連通溝による強度低下を抑制することができる。
In the ultrasonic device according to this application example, it is preferable that positions of the communication grooves in the first direction are different in the adjacent partition walls.
A configuration in which a communication groove is provided at a predetermined position in the first direction for each partition wall, that is, when viewed from the second direction, when the communication groove of each partition wall is at the same position, a substantially linear shape along the second direction The strength of the ultrasonic device is reduced by the communication grooves arranged in the, and for example, the ultrasonic device may be easily bent or damaged with the straight line as a boundary (fold).
On the other hand, in this application example, the position of the first communication groove provided in the first partition in the first direction and the second communication groove provided in the second partition adjacent to the first partition. The position in the first direction is different. That is, when viewed from the second direction, the first communication groove and the second communication groove do not overlap. In such a configuration, in the first partition, the strength of the ultrasonic device is weakened at the position where the first communication groove is formed, but the strength is compensated by the second partition. Similarly, the strength is compensated by the first partition for a decrease in strength at the position of the second communication groove of the second partition. Thereby, the strength fall by the communicating groove | channel in an ultrasonic device can be suppressed.

本適用例の超音波デバイスにおいて、前記連通溝の溝深さは、前記溝部の溝深さと同一であることが好ましい。
本適用例では、連通溝と溝部との溝深さが同一であるため、例えば、基板をエッチング等することで、溝部及び連通溝を形成する場合に、溝部及び連通溝を同一ステップで同時に形成することが可能となる。
In the ultrasonic device according to this application example, it is preferable that the groove depth of the communication groove is the same as the groove depth of the groove portion.
In this application example, since the groove depth of the communication groove and the groove portion is the same, for example, when the groove portion and the communication groove are formed by etching the substrate, the groove portion and the communication groove are simultaneously formed in the same step. It becomes possible to do.

本発明の一適用例に係る超音波探触子は、上述したような超音波デバイスと、前記超音波デバイスを収納する筐体と、を備えることを特徴とする。
本適用例の超音波探触子では、筐体内に上述したような超音波デバイスが収納されており、当該超音波探触子を被検体に接触させることで、被検体に対する超音波測定を実施することができる。そして、上述したように、超音波デバイスは、隔壁に連通溝が設けられていることで、振動部の振動により隔壁が共振した場合でも、振動部の振動を阻害する不要モードの発生が低減されている。よって、このような高性能な超音波デバイスを有する超音波探触子では、精度の高い超音波測定を実施することができる。
An ultrasonic probe according to an application example of the present invention includes the above-described ultrasonic device and a housing that houses the ultrasonic device.
In the ultrasonic probe of this application example, the ultrasonic device as described above is housed in the housing, and the ultrasonic measurement is performed on the subject by bringing the ultrasonic probe into contact with the subject. can do. As described above, since the ultrasonic device is provided with the communication groove in the partition wall, even when the partition wall resonates due to vibration of the vibration unit, generation of unnecessary modes that inhibit the vibration of the vibration unit is reduced. ing. Therefore, an ultrasonic probe having such a high-performance ultrasonic device can perform ultrasonic measurement with high accuracy.

本発明の一適用例に係る超音波装置は、上述したような超音波デバイスと、前記超音波デバイスを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本適用例の超音波装置では、上述のような超音波デバイスを用いた各種超音波処理を実施できる。例えば、超音波デバイスから被検体に対して超音波の送受信を実施し、被検体の内部断層画像を形成したり、被検体の一部の状態(例えば生体の血圧や血流)を測定したりすることができる。また、被検体の患部に対して超音波を送信することで、患部を治療(超音波治療)したり、対象物に付着した除去対象を超音波により除去したりすることができる。そして、本適用例では、上述のように高い性能を有する超音波デバイスを備えているので、当該超音波デバイスを含む超音波装置においても、前記各種超音波処理を高精度に実施することができる。
An ultrasonic apparatus according to an application example of the invention includes an ultrasonic device as described above, and a control unit that controls the ultrasonic device.
In the ultrasonic apparatus of this application example, various ultrasonic treatments using the ultrasonic device as described above can be performed. For example, an ultrasonic device transmits / receives ultrasonic waves to / from a subject to form an internal tomographic image of the subject, or measures a part of the subject (for example, blood pressure or blood flow of a living body) can do. Further, by transmitting ultrasonic waves to the affected part of the subject, the affected part can be treated (ultrasonic treatment), or the removal target attached to the object can be removed by the ultrasonic wave. In this application example, since the ultrasonic device having high performance is provided as described above, even in the ultrasonic apparatus including the ultrasonic device, the various ultrasonic processes can be performed with high accuracy. .

第一実施形態の超音波装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the ultrasonic device of 1st embodiment. 第一実施形態の超音波プローブの概略構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an ultrasonic probe according to a first embodiment. 第一実施形態の超音波デバイスの素子基板の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the element board | substrate of the ultrasonic device of 1st embodiment. 図3におけるA−A線で切断した超音波デバイスを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the ultrasonic device cut | disconnected by the AA line in FIG. 図3におけるB−B線で切断した超音波デバイスを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the ultrasonic device cut | disconnected by the BB line in FIG. 第一実施形態の素子基板の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of the element substrate of 1st embodiment. 第一実施形態の封止板の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of the sealing plate of 1st embodiment. 第一実施形態の封止板の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the sealing board of 1st embodiment. 図7におけるC−C線で切断した封止板の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the sealing board cut | disconnected by CC line | wire in FIG. 図8のD−D線で切断した超音波デバイスを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the ultrasonic device cut | disconnected by the DD line | wire of FIG. 図8のE−E線で切断した超音波デバイスを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the ultrasonic device cut | disconnected by the EE line | wire of FIG. 第二実施形態の封止板の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the sealing board of 2nd embodiment. 変形例1の封止板の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the sealing board of the modification 1. FIG. 変形例2の封止板の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the sealing board of the modification 2. As shown in FIG. 変形例3の封止板の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the sealing board of the modification 3. FIG.

[第一実施形態]
以下、第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、超音波測定装置1の概略構成を示す斜視図である。
超音波測定装置1は、超音波装置に相当し、図1に示すように、超音波プローブ2と、超音波プローブ2にケーブル3を介して電気的に接続された制御装置10と、を備える。
この超音波測定装置1は、超音波プローブ2が生体(例えば人体)の表面に接触された状態で、超音波プローブ2から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ2にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態(例えば血流等)を測定したりする。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment will be described based on the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the ultrasonic measurement apparatus 1.
The ultrasonic measurement device 1 corresponds to an ultrasonic device, and includes an ultrasonic probe 2 and a control device 10 electrically connected to the ultrasonic probe 2 via a cable 3 as shown in FIG. .
The ultrasonic measurement apparatus 1 sends ultrasonic waves from the ultrasonic probe 2 into the living body in a state where the ultrasonic probe 2 is in contact with the surface of the living body (for example, a human body). In addition, the ultrasonic wave reflected by the organ in the living body is received by the ultrasonic probe 2, and based on the received signal, for example, an internal tomographic image in the living body is obtained, or the state of the organ in the living body (for example, Blood flow etc.).

[1.制御装置の構成]
制御装置10は、制御部に相当し、例えば、図1に示すように、ボタンやタッチパネル等を含む操作部11と、表示部12と、を備える。また、制御装置10は、図示は省略するが、メモリー等により構成された記憶部と、CPU(Central Processing Unit)等により構成された演算部と、を備える。制御装置10は、記憶部に記憶された各種プログラムを、演算部に実行させることにより、超音波測定装置1を制御する。例えば、制御装置10は、超音波プローブ2の駆動を制御するための指令を出力したり、超音波プローブ2から入力された受信信号に基づいて、生体の内部構造の画像を形成して表示部12に表示させたり、血流等の生体情報を測定して表示部12に表示させたりする。このような制御装置10としては、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いることができ、超音波プローブ2を操作するための専用端末装置を用いてもよい。
[1. Configuration of control device]
The control device 10 corresponds to a control unit, and includes, for example, an operation unit 11 including buttons and a touch panel, and a display unit 12 as illustrated in FIG. Although not shown, the control device 10 includes a storage unit configured by a memory or the like, and a calculation unit configured by a CPU (Central Processing Unit) or the like. The control device 10 controls the ultrasonic measurement device 1 by causing the calculation unit to execute various programs stored in the storage unit. For example, the control device 10 outputs a command for controlling the driving of the ultrasonic probe 2 or forms an image of the internal structure of the living body based on the reception signal input from the ultrasonic probe 2 to display the display unit. 12 or the biological information such as blood flow is measured and displayed on the display unit 12. As such a control apparatus 10, terminal devices, such as a tablet terminal, a smart phone, and a personal computer, can be used, for example, You may use the dedicated terminal device for operating the ultrasonic probe 2. FIG.

[2.超音波プローブの構成]
図2は、超音波プローブ2の概略構成を示す断面図である。
超音波プローブ2は、超音波探触子に相当し、図2に示すように、筐体21と、筐体21内部に収納された超音波デバイス22と、超音波デバイス22を制御するためのドライバー回路等が設けられた回路基板23と、を備える。なお、超音波デバイス22と、回路基板23とにより超音波センサー24が構成される。
[2. Configuration of ultrasonic probe]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the ultrasonic probe 2.
The ultrasonic probe 2 corresponds to an ultrasonic probe, and as shown in FIG. 2, a housing 21, an ultrasonic device 22 housed in the housing 21, and an ultrasonic device 22 are controlled. And a circuit board 23 provided with a driver circuit and the like. The ultrasonic device 22 and the circuit board 23 constitute an ultrasonic sensor 24.

[2−1.筐体の構成]
筐体21は、図1に示すように、例えば平面視矩形状の箱状に形成され、厚み方向に直交する一面(センサー面21A)には、センサー窓21Bが設けられており、超音波デバイス22の一部が露出している。また、筐体21の一部(図1に示す例では側面)には、筐体21の内部の回路基板23に接続されるケーブル3が挿通されており、当該ケーブル3により、超音波プローブ2と制御装置10とが接続される。なお、超音波プローブ2と制御装置10との接続構成としては、これに限定されず、例えば超音波プローブ2と制御装置10とが無線通信により接続されていてもよく、さらに、超音波プローブ2内に制御装置10の各種構成が設けられていてもよい。
[2-1. Case configuration]
As shown in FIG. 1, the casing 21 is formed in, for example, a box shape having a rectangular shape in plan view, and a sensor window 21 </ b> B is provided on one surface (sensor surface 21 </ b> A) orthogonal to the thickness direction. A part of 22 is exposed. Further, a cable 3 connected to the circuit board 23 inside the housing 21 is inserted into a part of the housing 21 (side surface in the example shown in FIG. 1), and the ultrasonic probe 2 is connected by the cable 3. Are connected to the control device 10. Note that the connection configuration between the ultrasonic probe 2 and the control device 10 is not limited to this, and for example, the ultrasonic probe 2 and the control device 10 may be connected by wireless communication. Various configurations of the control device 10 may be provided therein.

[2−2.回路基板の構成]
回路基板23は、後述する超音波デバイス22の信号端子414P(図3参照)及び共通端子416P(図3参照)と電気的に接続され、制御装置10の制御に基づいて超音波デバイス22を制御する。
具体的には、回路基板23は、送信回路や受信回路等を備えている。送信回路は、超音波デバイス22に超音波送信させる駆動信号を出力する。受信回路は、超音波を受信した超音波デバイス22から出力された受信信号を取得し、当該受信信号の増幅処理、A−D変換処理、整相加算処理等を実施して制御装置10に出力する。
[2-2. Circuit board configuration]
The circuit board 23 is electrically connected to a signal terminal 414P (see FIG. 3) and a common terminal 416P (see FIG. 3) of the ultrasonic device 22 described later, and controls the ultrasonic device 22 based on the control of the control device 10. To do.
Specifically, the circuit board 23 includes a transmission circuit, a reception circuit, and the like. The transmission circuit outputs a drive signal that causes the ultrasonic device 22 to perform ultrasonic transmission. The reception circuit acquires the reception signal output from the ultrasonic device 22 that has received the ultrasonic wave, performs amplification processing, AD conversion processing, phasing addition processing, and the like on the reception signal and outputs the received signal to the control device 10. To do.

[2−3.超音波デバイスの構成]
図3は、超音波デバイス22における素子基板41を、封止板42側から見た平面図である。図4は、図3におけるA−A線で切断した超音波デバイス22の断面図である。図5は、図3におけるB−B線で切断した超音波デバイス22の断面図である。図6は、素子基板41を音響レンズ44側から見た際の概略構成を示す斜視図である。なお、図3は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーTrの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーTrが配置されている。同様に、図6や、後述する図7〜図15に示す開口部411A及び隔壁426においても、説明の便宜上、配置数を減らしている。
超音波デバイス22は、図2、図4、及び図5に示すように、素子基板41と、封止板42(基板)と、音響レンズ44とを備えている。
この超音波デバイス22は、図3に示すように、互いに交差(本実施形態では、直交を例示)するX方向(スライス方向;第二方向)及びY方向(スキャン方向;第一方向)に沿って、複数の超音波トランスデューサーTrが2次元アレイ状に配置されている。本実施形態では、X方向に配置された複数の超音波トランスデューサーTrにより、1CH(チャネル)の送受信列Chが構成される。また、当該1CHの送受信列ChがY方向に沿って複数並んで配置されることで、1次元アレイ構造の超音波デバイス22が構成される。ここで、超音波トランスデューサーTrが配置される領域をアレイ領域Ar1とする。
なお、図3は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーTrの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーTrが配置されている。
また、1CHの送受信列ChがX方向に並ぶ1列の超音波トランスデューサーTrにより構成される例を示すが、これに限らない。例えば、X方向に並ぶ1列の超音波トランスデューサーTrを1つの素子群とし、Y方向に並ぶ所定数の素子群(例えば4列の素子群)を1つの送受信列Chとしてもよい。
[2-3. Configuration of ultrasonic device]
FIG. 3 is a plan view of the element substrate 41 in the ultrasonic device 22 as viewed from the sealing plate 42 side. 4 is a cross-sectional view of the ultrasonic device 22 cut along line AA in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the ultrasonic device 22 cut along line BB in FIG. FIG. 6 is a perspective view showing a schematic configuration when the element substrate 41 is viewed from the acoustic lens 44 side. In FIG. 3, for convenience of explanation, the number of ultrasonic transducers Tr is reduced, but in reality, more ultrasonic transducers Tr are arranged. Similarly, in the opening 411A and the partition 426 shown in FIG. 6 and FIGS. 7 to 15 described later, the number of arrangements is reduced for convenience of explanation.
As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the ultrasonic device 22 includes an element substrate 41, a sealing plate 42 (substrate), and an acoustic lens 44.
As shown in FIG. 3, the ultrasonic device 22 extends along the X direction (slice direction; second direction) and the Y direction (scan direction; first direction) that intersect with each other (in this embodiment, orthogonal). A plurality of ultrasonic transducers Tr are arranged in a two-dimensional array. In the present embodiment, a 1CH (channel) transmission / reception sequence Ch is configured by a plurality of ultrasonic transducers Tr arranged in the X direction. In addition, an ultrasonic device 22 having a one-dimensional array structure is configured by arranging a plurality of the 1CH transmission / reception columns Ch along the Y direction. Here, an area where the ultrasonic transducer Tr is arranged is referred to as an array area Ar1.
In FIG. 3, for convenience of explanation, the number of ultrasonic transducers Tr is reduced, but in reality, more ultrasonic transducers Tr are arranged.
In addition, although an example in which the 1CH transmission / reception sequence Ch is configured by one row of ultrasonic transducers Tr arranged in the X direction is shown, the present invention is not limited thereto. For example, one row of ultrasonic transducers Tr arranged in the X direction may be used as one element group, and a predetermined number of element groups arranged in the Y direction (for example, four element groups) may be used as one transmission / reception row Ch.

[2−3−1.素子基板の構成]
素子基板41は、図4に示すように、基板本体部411と、基板本体部411の封止板42側に設けられる振動膜412と、振動膜412に設けられた圧電素子413と、を備える。
[2-3-1. Configuration of element substrate]
As shown in FIG. 4, the element substrate 41 includes a substrate body 411, a vibration film 412 provided on the sealing plate 42 side of the substrate body 411, and a piezoelectric element 413 provided on the vibration film 412. .

基板本体部411は、例えばSi等の半導体基板により構成されている。この基板本体部411には、平面視において、各々の送受信列Chと重なる開口部411Aが設けられている。つまり、本実施形態では、開口部411Aは、X方向に対する開口幅寸法が、Y方向に対する幅寸法に比べて大きくなり、X方向に沿って長手に形成されている。
本実施形態では、各開口部411Aは、基板本体部411の基板厚み方向を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の一端側(封止板42側)を閉塞するように振動膜412が設けられている。
ここで、基板本体部411の振動膜412と接合される部分は壁部411Bであり、開口部411Aは、壁部411Bにより四方(±X側、±Y側)が囲われることで形成されている。つまり、隣り合う開口部411Aの間のそれぞれに、X方向に延設される壁部411Bが配置されて、これらの壁部411Bにより隣り合う開口部411Aが隔てられる構成となる。
The substrate body 411 is made of a semiconductor substrate such as Si. The substrate body 411 is provided with openings 411A that overlap with the respective transmission / reception rows Ch in plan view. In other words, in the present embodiment, the opening 411A has an opening width dimension in the X direction that is larger than a width dimension in the Y direction, and is formed longitudinally along the X direction.
In the present embodiment, each opening 411A is a through-hole penetrating in the substrate thickness direction of the substrate body 411, and the vibration film 412 is provided so as to close one end side (sealing plate 42 side) of the through-hole. It has been.
Here, the portion of the substrate body 411 joined to the vibration film 412 is a wall portion 411B, and the opening 411A is formed by surrounding the four sides (± X side, ± Y side) by the wall portion 411B. Yes. That is, a wall portion 411B extending in the X direction is arranged between the adjacent opening portions 411A, and the adjacent opening portions 411A are separated by these wall portions 411B.

振動膜412は、例えばSiOや、SiO及びZrOの積層体等より構成され、基板本体部411の封止板42側の面に設けられる。この振動膜412は、上述したように、基板本体部411の壁部411Bに支持されることで、各開口部411Aを閉塞している。この振動膜412の厚み寸法は、基板本体部411に対して十分小さい厚み寸法となる。 The vibration film 412 is made of, for example, SiO 2 , a laminated body of SiO 2 and ZrO 2 , and is provided on the surface of the substrate body 411 on the sealing plate 42 side. As described above, the vibration film 412 is supported by the wall portion 411B of the substrate body 411, thereby closing each opening 411A. The thickness dimension of the vibration film 412 is sufficiently small with respect to the substrate main body 411.

また振動膜412の基板本体部411とは反対側には、封止板42が接合されている。後に詳述するが、図4及び図5に示すように、封止板42には、平面視においてY方向に延設される複数の隔壁426が設けられ、当該複数の隔壁426がX方向に対して所定間隔で配置されている。つまり、封止板42は、複数の隔壁426に挟まれ、接合面421の面方向に沿ってY方向に延設される複数の溝部426Aを有している。そして、素子基板41のアレイ領域Ar1において、振動膜412には、封止板42の複数の隔壁426がそれぞれ接合されている。   A sealing plate 42 is bonded to the side of the vibration film 412 opposite to the substrate body 411. As will be described in detail later, as shown in FIGS. 4 and 5, the sealing plate 42 is provided with a plurality of partition walls 426 extending in the Y direction in plan view, and the plurality of partition walls 426 are arranged in the X direction. In contrast, they are arranged at a predetermined interval. That is, the sealing plate 42 includes a plurality of groove portions 426A that are sandwiched between the plurality of partition walls 426 and extend in the Y direction along the surface direction of the bonding surface 421. In the array region Ar <b> 1 of the element substrate 41, a plurality of partition walls 426 of the sealing plate 42 are bonded to the vibration film 412.

つまり、本実施形態では、振動膜412は、+Z側の面において、X方向に延設される複数の壁部411Bが接合され、−Z側の面において、Y方向に延設される複数の隔壁426が接合される。
ここで、振動膜412のうち、平面視において、壁部411Bの縁と、隔壁426の縁とにより四方が囲われる領域(開口部411Aと溝部426Aとが重なる領域)は、可撓部412Aを構成する。この可撓部412AのY方向の寸法は、開口部411AのY方向の幅寸法により規定され、X方向の寸法は、溝部426AのX方向の幅寸法により規定される。
本実施形態では、1つの開口部411Aに対して、複数の可撓部412AがX方向に並ぶ構成となる。そして、各可撓部412Aには、それぞれ圧電素子413が設けられており、これらの可撓部412Aと圧電素子413とにより、1つの超音波トランスデューサーTrが構成される。
That is, in the present embodiment, the vibration film 412 has a plurality of wall portions 411B extending in the X direction on the + Z side surface and a plurality of wall portions 411B extending in the Y direction on the −Z side surface. A partition wall 426 is joined.
Here, in the vibration film 412, in a plan view, a region surrounded by the edge of the wall portion 411B and the edge of the partition wall 426 (region where the opening portion 411A and the groove portion 426A overlap) is the flexible portion 412A. Configure. The dimension in the Y direction of the flexible portion 412A is defined by the width dimension in the Y direction of the opening 411A, and the dimension in the X direction is defined by the width dimension in the X direction of the groove 426A.
In the present embodiment, a plurality of flexible portions 412A are arranged in the X direction with respect to one opening 411A. Each flexible portion 412A is provided with a piezoelectric element 413, and the flexible portion 412A and the piezoelectric element 413 constitute one ultrasonic transducer Tr.

圧電素子413は、上述のように、各可撓部412Aの封止板42側の面に対して、それぞれ設けられている。この圧電素子413は、例えば、振動膜412側から下部電極414、圧電膜415、及び上部電極416を積層した積層体により構成されている。
このような超音波トランスデューサーTrでは、下部電極414及び上部電極416の間に所定周波数の矩形波電圧(駆動信号)が印加されることで、圧電膜415が撓んで可撓部412Aが振動し、超音波が送出される。また、生体から反射された超音波により可撓部412Aが振動されると、圧電膜415の上下で電位差が発生する。これにより、下部電極414及び上部電極416の間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
As described above, the piezoelectric element 413 is provided on the surface of each flexible portion 412A on the sealing plate 42 side. For example, the piezoelectric element 413 includes a laminated body in which a lower electrode 414, a piezoelectric film 415, and an upper electrode 416 are laminated from the vibrating film 412 side.
In such an ultrasonic transducer Tr, when a rectangular wave voltage (drive signal) having a predetermined frequency is applied between the lower electrode 414 and the upper electrode 416, the piezoelectric film 415 is bent and the flexible portion 412A vibrates. Ultrasonic waves are sent out. Further, when the flexible portion 412A is vibrated by the ultrasonic waves reflected from the living body, a potential difference is generated above and below the piezoelectric film 415. Accordingly, the received ultrasonic wave can be detected by detecting the potential difference generated between the lower electrode 414 and the upper electrode 416.

下部電極414は、図3に示すように、X方向に沿って直線状に形成され、1CHの送受信列Chを構成する。この下部電極414の両端部(±X側端部)は、アレイ領域Ar1の±X側に設けられた端子領域Ar2まで延設し、当該端子領域Ar2において、回路基板23に電気接続される信号端子414Pが設けられる。   As shown in FIG. 3, the lower electrode 414 is formed linearly along the X direction and constitutes a 1CH transmission / reception string Ch. Both end portions (± X side end portions) of the lower electrode 414 extend to the terminal region Ar2 provided on the ± X side of the array region Ar1, and the signal electrically connected to the circuit board 23 in the terminal region Ar2. A terminal 414P is provided.

また、上部電極416は、図3に示すように、Y方向に沿って直線状に形成されており、Y方向に並ぶ送受信列Chを接続する。そして、上部電極416の±Y側端部は共通電極線416Aに接続される。この共通電極線416Aは、X方向に対して複数配置された上部電極416同士を結線する。共通電極線416Aの両端部(±X側端部)は、端子領域Ar2まで延設され、当該端子領域Ar2において、回路基板23に電気接続される共通端子416Pが設けられている。共通端子416Pは、回路基板23の基準電位回路(図示省略)に接続され、基準電位に設定される。   Further, as shown in FIG. 3, the upper electrode 416 is formed linearly along the Y direction, and connects the transmission / reception columns Ch arranged in the Y direction. The ± Y side end of the upper electrode 416 is connected to the common electrode line 416A. The common electrode line 416A connects a plurality of upper electrodes 416 arranged in the X direction. Both end portions (± X side end portions) of the common electrode line 416A are extended to the terminal region Ar2, and a common terminal 416P that is electrically connected to the circuit board 23 is provided in the terminal region Ar2. The common terminal 416P is connected to a reference potential circuit (not shown) of the circuit board 23 and set to a reference potential.

[2−3−2.音響層及び音響レンズの構成]
音響層43は、図4及び図5に示すように、素子基板41の+Z側の面に、開口部411Aの内部を充填するように設けられる。
音響レンズ44は、図1に示すように、筐体21のセンサー窓21Bから外部に露出し、測定対象である生体の表面に接触される。この音響レンズ44は、ZX面における断面がシリンドリカル形状であり(図5参照)、超音波デバイス22から送信された超音波を収束させる。
[2-3-2. Configuration of acoustic layer and acoustic lens]
As shown in FIGS. 4 and 5, the acoustic layer 43 is provided on the surface on the + Z side of the element substrate 41 so as to fill the inside of the opening 411 </ b> A.
As shown in FIG. 1, the acoustic lens 44 is exposed to the outside from the sensor window 21 </ b> B of the housing 21 and is in contact with the surface of a living body that is a measurement target. The acoustic lens 44 has a cylindrical shape in cross section on the ZX plane (see FIG. 5), and converges the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic device 22.

音響層43及び音響レンズ44は、粘弾性体、エラストマーで形成され、例えば、シリコーンゴム、ブタジエンゴムを用いて形成できる。また、音響層43及び音響レンズ44は、測定対象である生体の音響インピーダンスに近い音響インピーダンス(例えば1.5MRayls)である。これにより、音響層43及び音響レンズ44は、超音波トランスデューサーTrから送信された超音波を測定対象である生体に効率良く伝播させ、また、生体内で反射した超音波を効率良く超音波トランスデューサーTrに伝播させる。   The acoustic layer 43 and the acoustic lens 44 are formed of a viscoelastic material or an elastomer, and can be formed using, for example, silicone rubber or butadiene rubber. In addition, the acoustic layer 43 and the acoustic lens 44 have an acoustic impedance (for example, 1.5 MRayls) that is close to the acoustic impedance of a living body that is a measurement target. Thereby, the acoustic layer 43 and the acoustic lens 44 efficiently propagate the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer Tr to the living body to be measured, and efficiently reflect the ultrasonic wave reflected in the living body. Propagate to the Ducer Tr.

[2−4.封止板の構成]
図7は、封止板42を素子基板41側から見た際の概略構成を示す斜視図である。図8は、封止板42を素子基板41側から見た平面図である。図9は、図7及び図8におけるC−C線で切断した封止板42の断面図である。図10は、図8のD−D線で切断した超音波デバイス22の断面図であり、図11は、図8のE−E線で切断した超音波デバイス22の断面図である。なお、図8において、平面視において、素子基板41の開口部411Aが重なり合う位置を破線にて示している。
封止板42は、基板に相当し、厚み方向から見た際の平面形状が例えば素子基板41と同形状に形成される。封止板42の+Z側の面(接合面421)は、基板の第一面に相当し、素子基板41(振動膜412)の−Z側の面に、例えば樹脂部材等(図示略)によって接合される。この封止板42は、Si等の半導体基板や、絶縁体基板により構成され、素子基板41を補強する。なお、封止板42の材質や厚みは、超音波トランスデューサーTrの周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサーTrにて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
[2-4. Configuration of sealing plate]
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration when the sealing plate 42 is viewed from the element substrate 41 side. FIG. 8 is a plan view of the sealing plate 42 as viewed from the element substrate 41 side. FIG. 9 is a cross-sectional view of the sealing plate 42 cut along the line CC in FIGS. 7 and 8. 10 is a cross-sectional view of the ultrasonic device 22 cut along line DD in FIG. 8, and FIG. 11 is a cross-sectional view of the ultrasonic device 22 cut along line EE in FIG. In FIG. 8, the position where the opening 411A of the element substrate 41 overlaps is shown by a broken line in plan view.
The sealing plate 42 corresponds to a substrate, and a planar shape when viewed from the thickness direction is formed in the same shape as the element substrate 41, for example. The + Z side surface (bonding surface 421) of the sealing plate 42 corresponds to the first surface of the substrate, and the −Z side surface of the element substrate 41 (vibrating film 412) is formed by, for example, a resin member (not shown). Be joined. The sealing plate 42 is composed of a semiconductor substrate such as Si or an insulator substrate, and reinforces the element substrate 41. In addition, since the material and thickness of the sealing plate 42 affect the frequency characteristic of the ultrasonic transducer Tr, it is preferable to set based on the center frequency of the ultrasonic wave transmitted and received by the ultrasonic transducer Tr.

封止板42は、図7及び図8に示すように、配線部422と、アレイ対向溝423と、連結路424と、連通路425と、を含んで構成されている。
配線部422は、素子基板41の端子領域Ar2に対向する位置に設けられ、Z方向に貫通する貫通穴である。各端子414P,416Pは、−Z側から見て、配線部422と重なる位置に配置され、配線部422に挿通されたFPC(Flexible printed circuits)等の配線部材(図示略)を介して回路基板23に接続される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the sealing plate 42 includes a wiring part 422, an array facing groove 423, a connection path 424, and a communication path 425.
The wiring part 422 is a through hole provided in a position facing the terminal region Ar2 of the element substrate 41 and penetrating in the Z direction. Each terminal 414P, 416P is arranged at a position overlapping the wiring part 422 when viewed from the -Z side, and is connected to a circuit board via a wiring member (not shown) such as an FPC (Flexible printed circuits) inserted through the wiring part 422. 23.

アレイ対向溝423は、図8に示すように、平面視において、例えば略矩形状に形成され、素子基板41のアレイ領域Ar1に対向する領域に設けられた凹溝である。このアレイ対向溝423の溝底面423Aからは、図9から図11に示すように、複数の隔壁426が素子基板41側に向かって立設されている。
アレイ対向溝423の±X側の溝壁面は、素子基板41の各開口部411Aの±X端面と同一位置、若しくは、素子基板41の各開口部411Aの±X端面よりも外側(アレイ領域Ar1から離れる側)に位置する。なお、本実施形態では、X方向の両端部に位置する可撓部412Aは、3辺が開口部411A(壁部411B)により、1辺が隔壁426により、その形状が規定される。したがって、上記のように、アレイ対向溝423の±X側の溝壁面を、素子基板41の各開口部411Aの±X端面と同一位置に配置すればよい。これに対して、各可撓部412Aの特性を同一にするため、他の可撓部412Aと同様に、±X側端部の可撓部412Aにおいても、一対の隔壁426と、一対の壁部411Bとにより囲われる構成としてもよい。この場合では、アレイ対向溝423の±X側の溝壁面を、素子基板41の各開口部411Aの±X端面よりも外側(平面視でアレイ領域Ar1から離れる側)に配置することが好ましい。
また、アレイ対向溝423の+Y側の溝側面は、アレイ領域Ar1の+Y側端部に配置された開口部411Aの+Y側端縁から、寸法L1だけ+Y側に位置する。同様に、アレイ対向溝423の−Y側の溝側面は、アレイ領域Ar1の−Y側端部に配置された開口部411Aの−Y側端縁から、寸法L1だけ−Y側に位置する。
As shown in FIG. 8, the array facing groove 423 is a concave groove that is formed in, for example, a substantially rectangular shape in a plan view and is provided in a region facing the array region Ar <b> 1 of the element substrate 41. From the groove bottom surface 423A of the array facing groove 423, as shown in FIGS. 9 to 11, a plurality of partition walls 426 are erected toward the element substrate 41 side.
The groove wall surface on the ± X side of the array facing groove 423 is at the same position as the ± X end face of each opening 411A of the element substrate 41 or outside the ± X end face of each opening 411A of the element substrate 41 (array region Ar1). Located on the side away from the In the present embodiment, the shape of the flexible portion 412A located at both ends in the X direction is defined by the opening 411A (wall portion 411B) on three sides and the partition wall 426 on one side. Therefore, as described above, the groove wall surface on the ± X side of the array facing groove 423 may be disposed at the same position as the ± X end face of each opening 411A of the element substrate 41. On the other hand, in order to make the characteristics of each flexible part 412A the same, in the flexible part 412A at the ± X side end part as well as the other flexible parts 412A, the pair of partition walls 426 and the pair of walls It is good also as a structure enclosed by the part 411B. In this case, the groove wall surface on the ± X side of the array facing groove 423 is preferably disposed outside the ± X end face of each opening 411A of the element substrate 41 (on the side away from the array region Ar1 in plan view).
Further, the + Y side groove side surface of the array facing groove 423 is located on the + Y side by the dimension L1 from the + Y side end edge of the opening 411A arranged at the + Y side end of the array region Ar1. Similarly, the −Y side groove side surface of the array facing groove 423 is located on the −Y side by the dimension L1 from the −Y side end edge of the opening 411A disposed at the −Y side end of the array region Ar1.

そして、アレイ対向溝423には、溝底面423A(図9から図10参照)から素子基板41側に突出する複数の隔壁426が設けられている。各隔壁426の突出先端は、封止板42の接合面421と同一平面に位置し、アレイ領域Ar1において、振動膜412に接合されている。つまり、振動膜412は、封止板42における溝部426Aを覆って閉塞する。これにより、超音波トランスデューサーTr(可撓部412A)と、封止板42(溝底面423A)との間に、溝部426Aの溝深さに応じた隙間(内部空間420)が形成される。   The array facing groove 423 is provided with a plurality of partition walls 426 protruding from the groove bottom surface 423A (see FIGS. 9 to 10) to the element substrate 41 side. The protruding tip of each partition wall 426 is located on the same plane as the bonding surface 421 of the sealing plate 42 and is bonded to the vibration film 412 in the array region Ar1. That is, the vibration film 412 covers and closes the groove portion 426 </ b> A in the sealing plate 42. Accordingly, a gap (internal space 420) corresponding to the groove depth of the groove 426A is formed between the ultrasonic transducer Tr (flexible part 412A) and the sealing plate 42 (groove bottom surface 423A).

これらの隔壁426は、それぞれY方向に沿って延設され、X方向に対して所定間隔(可撓部412AのX方向の寸法)で複数並んで配置されている。なお、隔壁426の±Y側の端面は、アレイ対向溝423の±Y側の溝側面から寸法L1となる位置に配置されている。
これにより、封止板42には、隣り合う隔壁426により挟まれた溝部426Aが形成される。つまり、封止板42は、接合面421において開口し、かつY方向に延設された凹溝状の溝部426Aが、X方向に複数配置される構成となり、隣り合う溝部426Aが隔壁426により隔てられている。そして、溝部426Aは、平面視において、X方向に沿う送受信列Chに交差し、送受信列Chを構成する各超音波トランスデューサーTrと重なる位置に形成される(図5参照)。すなわち、圧電素子413は、溝部426Aと重なる位置に設けられる。
また、溝部426AのZ方向の寸法(隔壁426の溝底面423Aからの高さ寸法)は、少なくとも可撓部412A及び圧電素子413の振動が阻害されることがない寸法に設定されている。
Each of the partition walls 426 extends along the Y direction, and a plurality of the partition walls 426 are arranged side by side at a predetermined interval (dimension in the X direction of the flexible portion 412A) with respect to the X direction. The ± Y side end face of the partition wall 426 is disposed at a position having a dimension L1 from the groove side surface on the ± Y side of the array facing groove 423.
As a result, a groove portion 426 </ b> A sandwiched between adjacent partition walls 426 is formed in the sealing plate 42. In other words, the sealing plate 42 has a configuration in which a plurality of concave groove portions 426A that are open in the joint surface 421 and extend in the Y direction are arranged in the X direction, and the adjacent groove portions 426A are separated by the partition wall 426. It has been. Then, the groove 426A is formed at a position that intersects with the transmission / reception array Ch along the X direction and overlaps each ultrasonic transducer Tr constituting the transmission / reception array Ch in plan view (see FIG. 5). That is, the piezoelectric element 413 is provided at a position overlapping the groove 426A.
The dimension in the Z direction of the groove part 426A (the height dimension from the groove bottom surface 423A of the partition wall 426) is set to a dimension that does not hinder at least the vibration of the flexible part 412A and the piezoelectric element 413.

また、隔壁426には、当該隔壁426の±X側に隣接する溝部426A間を連通する複数の連通溝426Bが設けられている。この連通溝426Bは、溝部426Aと同一又は略同一の溝深さに形成されている。つまり、隔壁426は、連通溝426Bによって、複数の部分隔壁426Cに分割される。連通溝426BのY方向の幅寸法は、隔壁426を複数の部分隔壁426Cに分割可能な幅寸法であれば特に限定されないが、連通溝426Bが可撓部412A内に設けられると、超音波トランスデューサーTrで送受信可能な超音波の周波数が変動する。したがって、連通溝426BのY方向の幅寸法は、例えば、壁部411BのY方向の幅寸法と同一に形成する。
ここで、連通溝426Bが設けられる位置は、平面視において、素子基板41のX方向に延設された壁部411Bが設けられる位置である。よって、部分隔壁426Cは、開口部411Aと重なる位置に配置されることになる。本実施形態では、部分隔壁426Cは、1つの開口部411A、又は隣り合う2つの開口部411Aに跨って配置される。
Further, the partition wall 426 is provided with a plurality of communication grooves 426B that communicate between the groove portions 426A adjacent to the ± X side of the partition wall 426. The communication groove 426B is formed at the same or substantially the same groove depth as the groove 426A. That is, the partition wall 426 is divided into a plurality of partial partition walls 426C by the communication groove 426B. The width dimension in the Y direction of the communication groove 426B is not particularly limited as long as the partition wall 426 can be divided into a plurality of partial partition walls 426C. However, when the communication groove 426B is provided in the flexible portion 412A, the ultrasonic transformer The frequency of ultrasonic waves that can be transmitted and received by the reducer Tr varies. Therefore, the width dimension in the Y direction of the communication groove 426B is formed, for example, the same as the width dimension in the Y direction of the wall portion 411B.
Here, the position where the communication groove 426B is provided is the position where the wall portion 411B extending in the X direction of the element substrate 41 is provided in plan view. Therefore, the partial partition wall 426C is disposed at a position overlapping the opening 411A. In the present embodiment, the partial partition wall 426C is disposed across one opening 411A or two adjacent openings 411A.

より具体的には、本実施形態では、図8、図10、図11に示すように、X方向に隣り合う隔壁426において、連通溝426Bは、それぞれ異なる位置に配置されている。つまり、X方向から隣り合う2つの隔壁426を見た投影視において、連通溝426Bが互いに重なり合わない。
図8に示す例では、X方向に対して奇数番目に配置される隔壁426は、平面視でY方向に対して(2n−1)番目に配置された開口部411Aと(2n)番目の開口部411Aの間の壁部411B(奇数番目の壁部411B)と重なる位置に連通溝426Bを有する(但し、nは1以上の整数)。また、X方向に対して偶数番目に配置される隔壁426は、Y方向に対して(2n)番目に配置された開口部411Aと(2n+1)番目の開口部411Aの間の壁部411B(偶数番目の壁部411B)と重なる位置に連通溝426Bを有する。
More specifically, in this embodiment, as shown in FIGS. 8, 10, and 11, the communication grooves 426 </ b> B are arranged at different positions in the partition walls 426 adjacent in the X direction. That is, the communication grooves 426 </ b> B do not overlap each other in a projected view of the two partition walls 426 adjacent in the X direction.
In the example shown in FIG. 8, the odd-numbered partitions 426 arranged in the X direction include the opening 411 </ b> A and the (2n) th opening arranged in the (2n−1) th in the Y direction in plan view. A communication groove 426B is provided at a position overlapping the wall portion 411B (odd-numbered wall portion 411B) between the portions 411A (where n is an integer of 1 or more). Further, the partition walls 426 arranged evenly with respect to the X direction have a wall part 411B (even number) between the opening part 411A and the (2n + 1) th opening part 411A arranged with respect to the Y direction. A communication groove 426B is provided at a position overlapping the second wall portion 411B).

連結路424は、アレイ対向溝423における±Y側端部に設けられる。すなわち、アレイ対向溝423の±Y側の溝壁面と、各隔壁426の±Y側の端面との間の寸法L1の溝により連結路424が構成される。この連結路424は、各溝部426Aの±Y側の端部を連結する。連結路424における深さ寸法は、溝部426Aや連通溝426Bと同じである。したがって、例えば、エッチングにより溝部426Aを形成する際に、連通溝426B及び連結路424を同時に形成でき、製造工程を簡略化できる。   The connecting path 424 is provided at the ± Y side end of the array facing groove 423. That is, the connecting path 424 is configured by a groove having a dimension L1 between the ± Y side groove wall surface of the array facing groove 423 and the ± Y side end face of each partition wall 426. The connecting path 424 connects the end portions on the ± Y side of the respective groove portions 426A. The depth dimension in the connection path 424 is the same as the groove part 426A and the communication groove 426B. Therefore, for example, when the groove 426A is formed by etching, the communication groove 426B and the connection path 424 can be formed at the same time, and the manufacturing process can be simplified.

連通路425は、平面視において、アレイ対向溝423から離れる方向に、例えば−Y側に配置された連結路424から延伸されており、連結路424とは反対側の端部にて孔部425Aを介して外部に連通される。本実施形態では、連通路425は、図7及び図8に示すように、Y方向に沿って形成され、+Y側の端部にて溝部426Aの−Y側に設けられた連結路424に連通し、−Y側の端部にて孔部425Aに連通する。
連通路425の深さ寸法(Z方向の寸法)は、図8に示すように、溝部426A及び連結路424よりも小さい。また、連通路425の幅寸法(X方向の寸法)は、連結路424の寸法L1と略同じである。よって、連通路425の断面積は、連結路424の延伸方向(X方向)に交差する面(YZ面に平行な面)の断面積よりも小さい。
なお、連通路425の構成は、上記に限定されず、例えば、±Y側の双方に設けられていてもよく、連通路425がアレイ対向溝423から離れる方向に蛇行して延設されていてもよい。また、孔部425Aにて、封止板42の接合面421とは反対の裏面に連通される構成を例示しているが、例えば、裏面や接合面421に交差する側面に連通する孔部425Aが設けられてもよい。
The communication path 425 extends in a direction away from the array facing groove 423 in a plan view, for example, from a connection path 424 disposed on the −Y side, and has a hole 425A at an end opposite to the connection path 424. It communicates with the outside via. In this embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the communication path 425 is formed along the Y direction and communicates with a connection path 424 provided at the −Y side of the groove 426A at the + Y side end. And it communicates with the hole 425A at the end on the -Y side.
As shown in FIG. 8, the depth dimension of the communication path 425 (dimension in the Z direction) is smaller than the groove part 426 </ b> A and the connection path 424. Further, the width dimension (dimension in the X direction) of the communication path 425 is substantially the same as the dimension L1 of the connection path 424. Therefore, the cross-sectional area of the communication path 425 is smaller than the cross-sectional area of the plane (plane parallel to the YZ plane) intersecting the extending direction (X direction) of the connection path 424.
Note that the configuration of the communication path 425 is not limited to the above. For example, the communication path 425 may be provided on both sides of the ± Y side, and the communication path 425 extends in a meandering direction away from the array facing groove 423. Also good. Moreover, although the structure which is connected to the back surface opposite to the bonding surface 421 of the sealing plate 42 by the hole portion 425A is illustrated, for example, the hole portion 425A which communicates with the back surface or the side surface intersecting the bonding surface 421. May be provided.

[3.第一実施形態の作用効果]
本実施形態の超音波測定装置1は、筐体21内に超音波デバイス22を収納した超音波プローブ2と、超音波デバイス22を制御する制御装置10とを備える。
超音波デバイス22は、素子基板41と、素子基板41に接合される封止板42を有する。素子基板41は、基板本体部411にX方向に延設され、Y方向に対して複数配置された開口部411Aと、開口部411Aを隔てる壁部411Bとを有し、壁部411Bに開口部411Aを閉塞する振動膜412が接合される。一方、封止板42は、接合面421においてY方向に延設される溝部426Aと、隣り合う溝部426Aを隔てる隔壁426を備え、接合面421が振動膜412に接合される。また、振動膜412のうち、平面視において、開口部411Aと溝部426Aとが重なる領域(隔壁426と壁部411Bとに囲われる領域)により可撓部412Aが構成され、各可撓部412Aに圧電素子413が配置されることで超音波トランスデューサーTrが構成されている。そして、封止板42の各隔壁426は、隣り合う溝部426Aを連通する連通溝426Bを備えている。
[3. Effects of First Embodiment]
The ultrasonic measurement apparatus 1 according to this embodiment includes an ultrasonic probe 2 in which an ultrasonic device 22 is housed in a casing 21 and a control apparatus 10 that controls the ultrasonic device 22.
The ultrasonic device 22 includes an element substrate 41 and a sealing plate 42 bonded to the element substrate 41. The element substrate 41 includes a plurality of openings 411A that extend in the X direction on the substrate body 411 and are arranged in the Y direction, and a wall 411B that separates the openings 411A. The element 411B has openings in the wall 411B. A vibrating membrane 412 that closes 411A is joined. On the other hand, the sealing plate 42 includes a groove portion 426A extending in the Y direction on the bonding surface 421 and a partition wall 426 separating the adjacent groove portion 426A, and the bonding surface 421 is bonded to the vibration film 412. In addition, in the vibration film 412, in a plan view, a flexible portion 412A is configured by a region where the opening 411A and the groove 426A overlap each other (a region surrounded by the partition wall 426 and the wall 411B). An ultrasonic transducer Tr is configured by arranging the piezoelectric element 413. Each partition wall 426 of the sealing plate 42 includes a communication groove 426B that communicates adjacent groove portions 426A.

このような構成とすることで、超音波トランスデューサーTrが駆動し、可撓部412Aが振動した際に、隔壁426が共振した場合でも、可撓部412Aの振動が阻害される不都合を抑制でき、超音波デバイス22の性能を高めることができる。
つまり、隔壁426に連通溝426Bが設けられない場合、可撓部412Aの振動によって隔壁426が共振した際、隔壁426が複数の振動モードで共振する。この場合、当該振動モードに、可撓部412Aの正常な振動を阻害する不要な振動モード(不要モード)が含まれる可能性が高く、超音波デバイス22を精度よく駆動させることが困難となる。これに対して、本実施形態のように、隔壁426に連通溝426Bを設ける構成とすることで、隔壁426が複数の部分隔壁426Cに分割されることになる。部分隔壁426Cも、可撓部412Aの振動により共振することがあるが、隔壁426に対して、Y方向の長さ寸法が小さいので、周波数が小さくなる方に共振周波数がシフトし、かつ、発生する振動モードも少なくなる。したがって、可撓部412Aの正常な振動を阻害する不要モードが発生する可能性が低くなる。
これにより、超音波デバイス22を高い性能で駆動させることが可能となる。したがって、当該超音波デバイス22を用いた超音波プローブ2により、被検体に対する超音波測定を実施する場合においても、精度の高い超音波測定を実施することが可能となり、制御装置10において、超音波測定結果に基づいた各種処理(例えば、生体の内部断層画像の生成及び表示)を行う際においても、精度の高い測定結果に基づいた、精度の高い処理を実施することができる。
With such a configuration, even when the partition 426 resonates when the ultrasonic transducer Tr is driven and the flexible portion 412A vibrates, the disadvantage that the vibration of the flexible portion 412A is hindered can be suppressed. The performance of the ultrasonic device 22 can be improved.
That is, when the communication groove 426B is not provided in the partition wall 426, when the partition wall 426 resonates due to the vibration of the flexible portion 412A, the partition wall 426 resonates in a plurality of vibration modes. In this case, there is a high possibility that the vibration mode includes an unnecessary vibration mode (unnecessary mode) that hinders normal vibration of the flexible portion 412A, and it is difficult to drive the ultrasonic device 22 with high accuracy. On the other hand, the partition 426 is divided into a plurality of partial partitions 426C by providing the partition 426 with the communication groove 426B as in the present embodiment. The partial partition 426C may also resonate due to the vibration of the flexible portion 412A. However, since the length dimension in the Y direction is smaller than that of the partition 426, the resonance frequency is shifted toward the lower frequency and is generated. The vibration mode to be performed is also reduced. Therefore, the possibility that an unnecessary mode that hinders normal vibration of the flexible portion 412A is generated is reduced.
Thereby, the ultrasonic device 22 can be driven with high performance. Therefore, even when performing ultrasonic measurement on the subject with the ultrasonic probe 2 using the ultrasonic device 22, it is possible to perform high-accuracy ultrasonic measurement. Even when performing various processes based on the measurement result (for example, generation and display of an internal tomographic image of a living body), it is possible to perform a highly accurate process based on a highly accurate measurement result.

本実施形態では、隣り合う隔壁426において、連通溝426Bが設けられるY方向の位置がそれぞれ異なる。例えば、図8に示すように、X方向に対して奇数番目に配置される隔壁426は、Y方向に対して奇数番目の壁部411Bと重なる位置に連通溝426Bが設けられ、X方向に対して偶数番目の隔壁426は、Y方向に対して偶数番目の壁部411Bと重なる位置に連通溝426Bが設けられる。
一般に、隔壁426に連通溝426Bが設けられる構成とすると、当該連通溝426Bが設けられる位置において、隔壁426の強度が低下する。これに対して、本実施形態では、奇数番目の隔壁426の連通溝426Bが設けられる位置での強度を、偶数番目の隔壁426により補償することができ、同様に、偶数番目の隔壁426の連通溝426Bが設けられる位置での強度を、奇数番目の隔壁426により補償することができる。
これにより、封止板42の全体的な強度低下を抑制でき、封止板42により素子基板41を補強することができる。
In the present embodiment, the adjacent partition walls 426 have different Y-direction positions where the communication grooves 426B are provided. For example, as shown in FIG. 8, the partition walls 426 that are arranged oddly with respect to the X direction are provided with communication grooves 426B at positions that overlap with the odd-numbered wall portions 411B with respect to the Y direction. The even-numbered partition 426 is provided with a communication groove 426B at a position overlapping the even-numbered wall 411B in the Y direction.
In general, when the communication groove 426B is provided in the partition wall 426, the strength of the partition wall 426 is reduced at the position where the communication groove 426B is provided. In contrast, in the present embodiment, the strength of the odd-numbered partition walls 426 at the positions where the communication grooves 426B are provided can be compensated by the even-numbered partition walls 426. Similarly, the even-numbered partition walls 426 communicate with each other. The strength at the position where the groove 426B is provided can be compensated by the odd-numbered partition walls 426.
Thereby, the overall strength reduction of the sealing plate 42 can be suppressed, and the element substrate 41 can be reinforced by the sealing plate 42.

本実施形態では、連通溝426Bの溝深さは、溝部426Aの溝深さと同一であり、かつ連結路424の溝深さと同一である。このため、封止板42に対してエッチングを実施して、溝部426A、連通溝426B、及び連結路424を形成する場合等において、溝部426A、連通溝426B、及び連結路424を同時に形成することができる。これにより、製造コストの低減を図ることができる。   In the present embodiment, the groove depth of the communication groove 426B is the same as the groove depth of the groove portion 426A and the groove depth of the connecting path 424. Therefore, when the groove 426A, the communication groove 426B, and the connection path 424 are formed by etching the sealing plate 42, the groove part 426A, the communication groove 426B, and the connection path 424 are formed simultaneously. Can do. Thereby, the manufacturing cost can be reduced.

本実施形態では、各溝部426Aが、連通溝426B及び連結路424により連結され、連結路424に、外部と連通する孔部425Aを有する連通路425が形成されている。これにより、可撓部412Aと封止板42との間の内部空間420と、外部空間との間の圧力差の発生を抑制でき、振動膜412や圧電素子413の破損や劣化による超音波デバイス22の性能低下を抑制できる。
また、溝部426Aが、連結路424を介して、連通路425に接続されているので、連結路424を介さずに内部空間420に連通される場合と比べて、内部空間420への異物の流入をより確実に抑制できる。
さらに、連通路425がアレイ対向溝423から離れる方向に延設され、連通路425の断面積が連結路424の断面積よりも小さい。これにより、連結路424よりも連通路425の流路抵抗を増大させることができ、外部空間からの異物の流入をより効果的に抑制できる。
In the present embodiment, each groove 426A is connected by a communication groove 426B and a connection path 424, and a communication path 425 having a hole 425A communicating with the outside is formed in the connection path 424. Thereby, generation | occurrence | production of the pressure difference between the internal space 420 between flexible part 412A and the sealing board 42 and external space can be suppressed, and the ultrasonic device by the failure | damage or deterioration of the vibration film 412 or the piezoelectric element 413 is possible. 22 performance degradation can be suppressed.
In addition, since the groove portion 426A is connected to the communication path 425 via the connection path 424, the inflow of foreign matter into the internal space 420 compared to the case where the groove section 426A is connected to the internal space 420 without passing through the connection path 424. Can be suppressed more reliably.
Further, the communication path 425 extends in a direction away from the array facing groove 423, and the cross-sectional area of the communication path 425 is smaller than the cross-sectional area of the connection path 424. Thereby, the flow path resistance of the communication path 425 can be increased more than the connection path 424, and the inflow of the foreign material from external space can be suppressed more effectively.

[第二実施形態]
以下、第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、隔壁426が、2つの開口部411Aに跨る長さ寸法を有する部分隔壁426Cに分割される例を示した。これに対して、第二実施形態では、連通溝426Bにより分割される各部分隔壁426Cの長さ寸法が異なる点で上記第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the second embodiment will be described.
In 1st embodiment, the partition 426 showed the example divided | segmented into the partial partition 426C which has a length dimension ranging over two opening part 411A. On the other hand, the second embodiment is different from the first embodiment in that the length dimension of each partial partition wall 426C divided by the communication groove 426B is different.
In the following description, components similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図12は、第二実施形態における封止板42を素子基板41側から見た平面図である。
本実施形態では、隔壁426は、平面視において、壁部411Bと重なる位置毎に形成された連通溝426Bを有する。連通溝426BのY方向の幅寸法は、壁部411BのY方向の幅寸法と同一である。
つまり、隔壁426は、連通溝426Bによって、開口部411AのY方向の長さ寸法と略同一寸法となる部分隔壁426Cに分割され、各部分隔壁426Cが平面視において開口部411Aと重なる。
FIG. 12 is a plan view of the sealing plate 42 in the second embodiment viewed from the element substrate 41 side.
In the present embodiment, the partition wall 426 has a communication groove 426B formed at each position overlapping the wall portion 411B in plan view. The width dimension in the Y direction of the communication groove 426B is the same as the width dimension in the Y direction of the wall portion 411B.
That is, the partition wall 426 is divided by the communication groove 426B into partial partition walls 426C having substantially the same dimension as the length of the opening 411A in the Y direction, and each partial partition wall 426C overlaps the opening 411A in plan view.

[第二実施形態の作用効果]
本実施形態では、隔壁426は、平面視で壁部411Bと重なる位置毎に設けられた連通溝426Bを有する。
このため、各部分隔壁426CのY方向の長さ寸法が、第一実施形態の部分隔壁426Cよりも短くなる。これにより、各部分隔壁426Cが可撓部412Aの振動により共振した際に、不要モードの振動が含まれる可能性がより低減され、超音波デバイス22の性能をより高めることができる。
[Operational effects of the second embodiment]
In the present embodiment, the partition wall 426 includes a communication groove 426B provided at each position overlapping the wall portion 411B in plan view.
For this reason, the length dimension of each partial partition 426C in the Y direction is shorter than the partial partition 426C of the first embodiment. Thereby, when each partial partition 426C resonates due to the vibration of the flexible portion 412A, the possibility of including unnecessary mode vibration is further reduced, and the performance of the ultrasonic device 22 can be further enhanced.

[変形例]
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
[Modification]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and a configuration obtained by appropriately combining modifications, improvements, and embodiments within a range in which the object of the present invention can be achieved. Is included.

(変形例1)
図13は、一変形例に係る封止板42を素子基板41側から見た概略構成を示す平面図である。
上記第二実施形態では、隣り合う隔壁426で、連通溝426BのY方向に対する位置が同一位置となり、X方向に沿って連通溝426Bが並ぶ構成となる。このような構成では、当該連通溝426Bが並ぶX方向に沿うラインにおいて、封止板42の強度が低下してしまう。
これに対して、図13に示すような構成としてもよい。
図13に示す例では、封止板42は、X方向に対して、(4n−3)番目に配置される隔壁426(第一隔壁426P1)と、(4n−2)番目に配置される隔壁426(第二隔壁426P2)とにおいて、Y方向に奇数番目に配置される壁部411Bと重なる位置で隔壁426間を連結する連結壁426Dが設けられている(但し、nは1以上の整数)。また、Y方向に偶数番目に配置される壁部411Bと重なる位置で、第二実施形態と同様、連通溝426Bが設けられている。
一方、X方向に対して、(4n−1)番目に配置される隔壁426(第三隔壁426P3)と、(4n)番目に配置される隔壁426(第四隔壁426P4)とにおいて、Y方向に偶数番目に配置される壁部411Bと重なる位置で隔壁426間を連結する連結壁426Dが設けられている。また、Y方向に奇数番目に配置される壁部411Bと重なる位置で、第二実施形態と同様、連通溝426Bが設けられている。
(Modification 1)
FIG. 13 is a plan view showing a schematic configuration of a sealing plate 42 according to a modification as viewed from the element substrate 41 side.
In the second embodiment, the adjacent partition walls 426 have the same position in the Y direction of the communication groove 426B, and the communication grooves 426B are arranged along the X direction. In such a configuration, the strength of the sealing plate 42 is reduced in a line along the X direction in which the communication grooves 426B are arranged.
On the other hand, it is good also as a structure as shown in FIG.
In the example illustrated in FIG. 13, the sealing plate 42 includes the (4n−3) th partition wall 426 (first partition wall 426P1) and the (4n−2) th partition wall with respect to the X direction. 426 (second partition 426P2) is provided with a connecting wall 426D for connecting the partition walls 426 at a position overlapping with the odd-numbered wall portions 411B arranged in the Y direction (where n is an integer of 1 or more). . In addition, a communication groove 426B is provided at a position overlapping the even-numbered wall portion 411B in the Y direction, as in the second embodiment.
On the other hand, in the X direction, the (4n-1) th partition 426 (third partition 426P3) and the (4n) th partition 426 (fourth partition 426P4) are arranged in the Y direction. A connection wall 426D that connects the partition walls 426 is provided at a position overlapping the even-numbered wall portions 411B. In addition, a communication groove 426B is provided at a position that overlaps with the odd-numbered wall portion 411B arranged in the Y direction, as in the second embodiment.

このような構成では、第一隔壁426P1及び第二隔壁426P2において、連通溝426Bが、Y方向に対して同一位置(Y方向に偶数番目に配置される壁部411Bと重なる位置)に設けられる。しかし、当該Y方向の位置に対して、第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4では連結壁426Dが設けられているので、連結壁426Dにより当該Y方向の位置に対する強度が補償される。
第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4においても同様である。つまり、第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4の連通溝426Bが設けられる位置に対し、第一隔壁426P1及び第二隔壁426P2では連結壁426Dが設けられている。よって、第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4の連通溝426Bが設けられる位置に対しても、第一隔壁426P1及び第二隔壁426P2間の連結壁426Dにより強度が補償される。
In such a configuration, in the first partition wall 426P1 and the second partition wall 426P2, the communication groove 426B is provided at the same position with respect to the Y direction (position overlapping the wall portion 411B arranged evenly in the Y direction). However, since the connection wall 426D is provided in the third partition wall 426P3 and the fourth partition wall 426P4 with respect to the position in the Y direction, the strength with respect to the position in the Y direction is compensated by the connection wall 426D.
The same applies to the third partition wall 426P3 and the fourth partition wall 426P4. That is, the connection wall 426D is provided in the first partition 426P1 and the second partition 426P2 with respect to the position where the communication groove 426B of the third partition 426P3 and the fourth partition 426P4 is provided. Therefore, the strength is compensated for by the connecting wall 426D between the first partition 426P1 and the second partition 426P2 even at the position where the communication groove 426B of the third partition 426P3 and the fourth partition 426P4 is provided.

また、図13に示す例では、連結壁426Dが設けられた場合でも、各超音波トランスデューサーTrと封止板42との間の内部空間420(図13では不図示)は、それぞれ連結路424に連通される構成となる。したがって、超音波トランスデューサーTrの破損や性能低下が抑制される。
さらに、隔壁426間を連結する連結壁426Dは、隔壁426の延伸方向(Y方向)に対して交差(本例では直交)して設けられているため、隔壁426の振動を抑制する抑制部として機能する。つまり、図13の例では、隔壁426は、連通溝426Bと、連結壁426Dとにより、複数の部分隔壁426Cが分割される構成となる。よって、第二実施形態における部分隔壁426Cと、図13における部分隔壁426CのY方向の長さ寸法は略同一となる。これにより、可撓部412Aの振動により、部分隔壁426Cが共振した場合でも、不要モードの発生が抑制されることになり、各超音波トランスデューサーTrを適正に駆動させることができる。
In the example shown in FIG. 13, even when the connection wall 426 </ b> D is provided, the internal spaces 420 (not shown in FIG. 13) between the ultrasonic transducers Tr and the sealing plate 42 are connected to the connection paths 424. It becomes the structure connected to. Therefore, damage and performance degradation of the ultrasonic transducer Tr are suppressed.
Furthermore, since the connecting wall 426D that connects the partition walls 426 is provided so as to intersect (orthogonal in this example) with respect to the extending direction (Y direction) of the partition walls 426, the connection wall 426D serves as a suppression unit that suppresses vibration of the partition walls 426. Function. That is, in the example of FIG. 13, the partition wall 426 is configured such that a plurality of partial partition walls 426C are divided by the communication groove 426B and the connection wall 426D. Therefore, the length dimension of the partial partition 426C in the second embodiment and the partial partition 426C in FIG. 13 in the Y direction are substantially the same. Thereby, even when the partial partition 426C resonates due to the vibration of the flexible portion 412A, the generation of the unnecessary mode is suppressed, and each ultrasonic transducer Tr can be driven appropriately.

(変形例2)
上述した第一実施形態では、隣り合う隔壁426において、連通溝426Bの位置がそれぞれ異なる例を示したが、図14のような構成としてもよい。
図14は、変形例2における封止板を素子基板側から見た平面視である。
図14の例では、第一隔壁426P1及び第二隔壁426P2は、第一実施形態における奇数番目の隔壁426と同様、平面視でY方向に対して(2n−1)番目の開口部411Aと(2n)番目の開口部411Aの間(奇数番目の壁部411B)と重なる位置に連通溝426Bが設けられる。一方、第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4は、第一実施形態における偶数番目の隔壁426と同様、平面視でY方向に対して(2n−1)番目の開口部411Aと(2n)番目の開口部411Aの間(偶数番目の壁部411B)と重なる位置に連通溝426Bが設けられる。
(Modification 2)
In the first embodiment described above, the example in which the positions of the communication grooves 426B are different in the adjacent partition walls 426 is shown, but a configuration as shown in FIG.
FIG. 14 is a plan view of the sealing plate in Modification 2 as viewed from the element substrate side.
In the example of FIG. 14, the first partition 426P1 and the second partition 426P2 are similar to the odd-numbered partition 426 in the first embodiment and (2n−1) th opening 411A with respect to the Y direction in plan view ( 2n) A communication groove 426B is provided at a position overlapping with the space between the first openings 411A (odd-numbered walls 411B). On the other hand, the third partition wall 426P3 and the fourth partition wall 426P4 are similar to the even-numbered partition wall 426 in the first embodiment, and the (2n-1) th opening 411A and the (2n) th wall in the Y direction in plan view. A communication groove 426B is provided at a position overlapping with the opening 411A (even-numbered wall 411B).

このような構成では、第一隔壁426P1及び第二隔壁426P2において、連通溝426Bが、Y方向に対して同一位置(Y方向に偶数番目に配置される壁部411Bと重なる位置)に設けられる。しかし、当該Y方向の位置に対して、第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4には連通溝426Bが設けられていないので、これらの第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4により、当該Y方向の位置に対する強度が補償される。
第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4においても同様であり、第三隔壁426P3及び第四隔壁426P4の連通溝426Bが設けられる位置に対し、第一隔壁426P1及び第二隔壁426P2には連通溝426Bが設けられていないので、強度低下が抑制される。
このように、隣り合う隔壁426で、連通溝426Bが設けられるY方向の位置が同一であっても、その他の隔壁426において、当該位置に連通溝426Bが設けられていない構成とすることで、封止板42の強度低下を抑制することができる。
In such a configuration, in the first partition wall 426P1 and the second partition wall 426P2, the communication groove 426B is provided at the same position with respect to the Y direction (position overlapping the wall portion 411B arranged evenly in the Y direction). However, since the third partition wall 426P3 and the fourth partition wall 426P4 are not provided with the communication groove 426B with respect to the position in the Y direction, the position in the Y direction is determined by the third partition wall 426P3 and the fourth partition wall 426P4. The strength against is compensated.
The same applies to the third partition wall 426P3 and the fourth partition wall 426P4. The first partition wall 426P1 and the second partition wall 426P2 have a communication groove 426B with respect to the position where the communication groove 426B of the third partition wall 426P3 and the fourth partition wall 426P4 is provided. Since it is not provided, a decrease in strength is suppressed.
Thus, even if the position in the Y direction where the communication groove 426B is provided in the adjacent partition wall 426 is the same, in the other partition wall 426, the communication groove 426B is not provided at the position. The strength reduction of the sealing plate 42 can be suppressed.

(変形例3)
図15は、変形例3の封止板を素子基板側から見た平面図である。
上記第一実施形態に示す封止板42に対し、図15に示すような凸部426Eを設けてもよい。
すなわち、図15に示す封止板42では、平面視で隣り合う2つの開口部411A間に亘って設けられる部分隔壁426Cは、開口部411A間の壁部411Bと重なる位置に、Y方向に突出する凸部426Eが設けられている。
この凸部426Eの突出寸法は、例えば、可撓部412AのX方向の幅寸法としてもよく、可撓部412Aの幅寸法の半分としてもよい。また、上部電極416のX方向の幅寸法が可撓部412AのX方向の幅寸法よりも小さい場合、凸部426Eを上部電極416の端縁まで(上部電極416と重ならない位置まで)形成してもよい。
また、図15に示す例では、部分隔壁426Cの±X側の双方に凸部426Eを設ける例であるが、いずれか一方にのみ設ける構成としてもよい。
(Modification 3)
FIG. 15 is a plan view of the sealing plate of Modification 3 as viewed from the element substrate side.
A convex portion 426E as shown in FIG. 15 may be provided on the sealing plate 42 shown in the first embodiment.
That is, in the sealing plate 42 shown in FIG. 15, the partial partition wall 426C provided between two openings 411A adjacent in plan view protrudes in the Y direction at a position overlapping the wall 411B between the openings 411A. A convex portion 426E is provided.
The protruding dimension of the convex part 426E may be, for example, the width dimension in the X direction of the flexible part 412A, or may be half the width dimension of the flexible part 412A. Further, when the width dimension in the X direction of the upper electrode 416 is smaller than the width dimension in the X direction of the flexible portion 412A, the convex portion 426E is formed to the edge of the upper electrode 416 (to a position not overlapping with the upper electrode 416). May be.
Further, in the example illustrated in FIG. 15, the convex portion 426E is provided on both the ± X sides of the partial partition wall 426C.

このような構成では、封止板42の強度をより高めることができる。つまり、本適用例では、隣り合う隔壁426において、連通溝426Bが設けられる位置がそれぞれ異なることで、上記第一実施形態と同様に、連通溝426Bによる強度低下を抑制できる。
これに加え、一方の隔壁426で連通溝426Bが設けられる位置に対し、他方の隔壁426では、X方向に突出する凸部426Eが設けられているので、当該位置における強度をさらに高めることができる。
また、本変形例では、凸部426Eが設けられることで、各部分隔壁426Cの振動が抑制される。これにより、振動膜412の振動によって各部分隔壁426Cが共振した場合でも、共振による影響を低減することができる。
In such a configuration, the strength of the sealing plate 42 can be further increased. That is, in this application example, in the adjacent partition walls 426, the positions where the communication grooves 426B are provided are different from each other, so that the strength reduction due to the communication grooves 426B can be suppressed as in the first embodiment.
In addition, since the protrusion 426E protruding in the X direction is provided in the other partition wall 426 with respect to the position where the communication groove 426B is provided in one partition wall 426, the strength at the position can be further increased. .
Moreover, in this modification, the vibration of each partial partition 426C is suppressed by providing the convex portion 426E. Thereby, even when each partial partition wall 426 </ b> C resonates due to vibration of the vibration film 412, the influence of resonance can be reduced.

(変形例4)
上記各実施形態において、隔壁426の±Y側端部が、アレイ対向溝423の±Y側の溝側面から寸法L1だけ離れて配置される例を示したが、これに限定されない。
例えば、隔壁426の±Y側端部が、アレイ対向溝423の±Y側の溝側面と連続していてもよい。この場合、連結路424が不要となり、連通路425は、複数の溝部426Aのいずれかに連通していればよい。すなわち、本実施形態では、隔壁426に複数の連通溝426Bが設けられることで、隣り合う溝部426Aが連通する構成となる。したがって、各溝部426Aは、閉空間とならず、連通溝426B及び隣り合う溝部426Aを介して、連通路425を介して孔部425Aと連通する。
このような構成とすることで、隔壁426の+Y側端部における部分隔壁426Cの振動を抑制することができる。
(Modification 4)
In each of the above embodiments, the example in which the ± Y side end portion of the partition wall 426 is disposed apart from the ± Y side groove side surface of the array facing groove 423 by the dimension L1 has been described, but the present invention is not limited thereto.
For example, the ± Y side end of the partition wall 426 may be continuous with the ± Y side groove side surface of the array facing groove 423. In this case, the connection path 424 is not necessary, and the communication path 425 only needs to communicate with any of the plurality of grooves 426A. That is, in the present embodiment, the plurality of communication grooves 426B are provided in the partition wall 426, so that adjacent groove portions 426A communicate with each other. Accordingly, each groove portion 426A does not become a closed space but communicates with the hole portion 425A via the communication channel 425 via the communication groove 426B and the adjacent groove portion 426A.
With such a configuration, vibration of the partial partition wall 426 </ b> C at the + Y side end of the partition wall 426 can be suppressed.

(変形例5)
上記各実施形態において、連通溝426BのY方向の幅寸法を、壁部411BのY方向の幅寸法と同一にしたが、これに限定されない。すなわち、連通溝426Bが開口部411Aと重ならなければよく、例えば、連通溝426BのY方向の幅寸法を、壁部411BのY方向の幅寸法よりも小さくしてもよい。この場合、部分隔壁426Cの端部にマージンが設けられる構成となるので、素子基板41に対して封止板42を接合する際のアライメント調整が容易となる。
(Modification 5)
In each of the above embodiments, the width dimension in the Y direction of the communication groove 426B is the same as the width dimension in the Y direction of the wall portion 411B, but the present invention is not limited to this. That is, the communication groove 426B does not have to overlap with the opening 411A. For example, the width dimension in the Y direction of the communication groove 426B may be smaller than the width dimension in the Y direction of the wall part 411B. In this case, since a margin is provided at the end of the partial partition wall 426C, alignment adjustment when the sealing plate 42 is bonded to the element substrate 41 is facilitated.

(変形例6)
上記第一実施形態では、溝部426Aと連通溝426Bの溝深さ寸法を同一にする例を示したが、これに限定されない。
例えば、連通溝426Bの深さ寸法が溝部426Aよりも大きくてもよく、さらには、連通溝426Bの代わりに、封止板42を厚み寸法に貫通する貫通孔を設けてもよい。超音波トランスデューサーTrと封止板42との間の内部空間420の、外部空間までの連通経路が短くなる。よって、内部空間420の圧力変化がより抑制され、超音波トランスデューサーTrの破損や性能低下を抑制できる。
また、連通溝426Bの深さ寸法が溝部426Aよりも小さくてもよく、この場合、各隔壁426の強度を向上でき、ひいては封止板42の強度を向上できる。
(Modification 6)
In the first embodiment, the example in which the groove depth dimensions of the groove portion 426A and the communication groove 426B are the same is shown, but the present invention is not limited to this.
For example, the depth dimension of the communication groove 426B may be larger than that of the groove part 426A. Furthermore, instead of the communication groove 426B, a through-hole penetrating the sealing plate 42 in the thickness dimension may be provided. The communication path of the internal space 420 between the ultrasonic transducer Tr and the sealing plate 42 to the external space is shortened. Therefore, the pressure change in the internal space 420 is further suppressed, and damage to the ultrasonic transducer Tr and performance degradation can be suppressed.
Further, the depth dimension of the communication groove 426B may be smaller than that of the groove part 426A. In this case, the strength of each partition wall 426 can be improved, and consequently the strength of the sealing plate 42 can be improved.

(変形例7)
上記各実施形態では、超音波装置として、生体内の器官を測定対象とする超音波測定装置1を例示したが、これに限定されない。例えば、各種構造物を測定対象として、当該構造物の欠陥の検出や老朽化の検査を行う測定機に、上記実施形態及び各変形例の構成を適用できる。また、例えば、半導体パッケージやウェハ等を測定対象として、当該測定対象の欠陥を検出する測定機についても同様である。
(Modification 7)
In each said embodiment, although the ultrasonic measuring device 1 which makes a measuring object the organ in a living body was illustrated as an ultrasonic device, it is not limited to this. For example, the structure of the said embodiment and each modification is applicable to the measuring machine which performs the detection of the defect of the said structure, and the test | inspection of aging for various structures. Further, for example, the same applies to a measuring machine that uses a semiconductor package, a wafer, or the like as a measurement target and detects a defect of the measurement target.

その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。   In addition, the specific structure for carrying out the present invention may be configured by appropriately combining the above-described embodiments and modifications within the scope that can achieve the object of the present invention, and may be appropriately changed to other structures and the like. May be.

1…超音波測定装置(超音波装置)、2…超音波プローブ(超音波探触子)、10…制御装置(制御部)、21…筐体、22…超音波デバイス、41…素子基板、42…封止板(基板)、411…基板本体部、411A…開口部、411B…壁部、412…振動膜、412A…可撓部、413…圧電素子、414…下部電極、415…圧電膜、416…上部電極、420…内部空間、421…接合面、422…配線部、423…アレイ対向溝、423A…溝底面、424…連結路、425…連通路、425A…孔部、426…隔壁、426A…溝部、426B…連通溝、426C…部分隔壁、426D…連結壁、426E…凸部、426P1…第一隔壁、426P2…第二隔壁、426P3…第三隔壁、426P4…第四隔壁、Ar1…アレイ領域、Ar2…端子領域、Ch…送受信列、Tr…超音波トランスデューサー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic measuring apparatus (ultrasonic apparatus), 2 ... Ultrasonic probe (ultrasonic probe), 10 ... Control apparatus (control part), 21 ... Housing | casing, 22 ... Ultrasonic device, 41 ... Element board | substrate, 42 ... Sealing plate (substrate), 411 ... Substrate body part, 411A ... Opening part, 411B ... Wall part, 412 ... Vibration film, 412A ... Flexible part, 413 ... Piezoelectric element, 414 ... Lower electrode, 415 ... Piezoelectric film 416 ... Upper electrode, 420 ... Internal space, 421 ... Bonding surface, 422 ... Wiring part, 423 ... Array facing groove, 423A ... Groove bottom surface, 424 ... Connection path, 425 ... Communication path, 425A ... Hole, 426 ... Partition wall 426A ... groove, 426B ... communication groove, 426C ... partial partition, 426D ... connection wall, 426E ... convex, 426P1 ... first partition, 426P2 ... second partition, 426P3 ... third partition, 426P4 ... fourth partition, Ar1 ... are Regions, Ar @ 2 ... terminal region, Ch ... transceiver columns, Tr ... ultrasonic transducer.

Claims (5)

第一面を有し、前記第一面において前記第一面の面方向に沿う第一方向に延設される複数の溝部と、隣り合う前記溝部を隔てる隔壁と、を有する基板と、
前記第一面に設けられ、前記溝部を閉塞する振動膜と、
前記振動膜の前記基板とは反対側に設けられ、前記第一方向に交差する第二方向に延設される壁部と、
前記振動膜に設けられ、前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記隔壁と前記壁部とに囲われる位置に設けられる圧電素子と、を備え、
前記隔壁には、隣り合う前記溝部間を連通する連通溝が設けられている
ことを特徴とする超音波デバイス。
A substrate having a first surface and having a plurality of groove portions extending in a first direction along the surface direction of the first surface on the first surface, and a partition wall separating the adjacent groove portions;
A vibration membrane provided on the first surface and closing the groove;
A wall portion provided on the opposite side of the vibrating membrane from the substrate and extending in a second direction intersecting the first direction;
A piezoelectric element provided in the vibration film, and provided in a position surrounded by the partition wall and the wall portion in a plan view as viewed from the thickness direction of the substrate;
The ultrasonic device according to claim 1, wherein the partition wall is provided with a communication groove that communicates between the adjacent groove portions.
請求項1に記載の超音波デバイスにおいて、
隣り合う前記隔壁において、前記連通溝の前記第一方向に対する位置がそれぞれ異なる
ことを特徴とする超音波デバイス。
The ultrasonic device according to claim 1,
In the adjacent partition walls, the positions of the communication grooves in the first direction are different from each other.
請求項1又は請求項2に記載の超音波デバイスにおいて、
前記連通溝の溝深さは、前記溝部の溝深さと同一である
ことを特徴とする超音波デバイス。
The ultrasonic device according to claim 1 or 2,
The ultrasonic device according to claim 1, wherein a groove depth of the communication groove is the same as a groove depth of the groove portion.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波デバイスと、
前記超音波デバイスを収納する筐体と、
を備えることを特徴とする超音波探触子。
The ultrasonic device according to any one of claims 1 to 3,
A housing for housing the ultrasonic device;
An ultrasonic probe comprising:
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波デバイスと、
前記超音波デバイスを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする超音波装置。
The ultrasonic device according to any one of claims 1 to 3,
A control unit for controlling the ultrasonic device;
An ultrasonic apparatus comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113219467A (en) * 2020-01-21 2021-08-06 精工爱普生株式会社 Ultrasonic device and ultrasonic sensor

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