JP2020103426A - 超音波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に有利な超音波デバイスを提供する。【解決手段】超音波デバイス１は、支持基板３と、超音波素子１３と、ＩＣ７と、キャパシタ９とを有している。支持基板３は、その表面に第１領域３ａａと第２領域３ａｂとを有している。超音波素子１３は、第１領域３ａａに位置している。ＩＣ７は、第２領域３ａｂに対して隙間を介して対向している状態で支持基板３に実装されている。キャパシタ９は、ＩＣ７と第２領域３ａｂとの隙間に位置している。【選択図】図２

Description

本開示は、超音波の送信及び／又は超音波の受信を行う超音波デバイスに関する。

人体の断面画像を得るための超音波プローブ等の種々の超音波デバイスが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１は、血管内超音波検査法（ＩＶＵＳ：intravascular ultrasound）に利用されるデバイスを開示している。このデバイスでは、カテーテル内に超音波アセンブリが配置されている。この超音波アセンブリでは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の一部領域に超音波の送受信用の超音波振動子が設けられているとともに、ＭＥＭＳの他の領域に集積回路素子が実装されている。

特表２０１８−５２０７４４号公報

小型化に有利な超音波デバイスが提供されることが望まれる。

本開示の一態様に係る超音波デバイスは、表面に第１領域と第２領域とを有している支持部材と、前記第１領域に位置している超音波素子と、前記第２領域に対して隙間を介して対向している状態で前記支持部材に実装されている集積回路素子と、前記隙間に位置しているキャパシタと、を有している。

上記の構成によれば、小型化に有利である。

実施形態に係る超音波デバイスの外観を示す斜視図である。 図１のII−II線における断面図である。 図１の超音波デバイスにおける超音波素子の構成を示す断面図である。 図１の超音波デバイスにおけるＩＣ及びその周辺の構成を示す断面図である。 図１の超音波デバイスにおけるアンダーフィルの構成を示す断面図である。 変形例の構成を示す断面図である。 他の変形例の構成を示す断面図である。 超音波デバイスの応用例としての超音波診断装置の構成を模式的に示すブロック図である。

以下、図面を参照して本開示に係る実施形態について説明する。以下の図面は、模式的なものである。従って、細部は省略されることがあり、また、寸法比率等は現実のものと必ずしも一致しない。複数の図面相互の寸法比率も必ずしも一致しない。部材の形状が円形及び多角形等によって説明されていても、実施形態の趣旨から逸脱しない大きさで、角部が面取りされていたり、辺に凸部または凹部が形成されていたりしてもよい。

図面には、便宜上、実施形態に係る超音波デバイスに固定の直交座標系Ｄ１−Ｄ２−Ｄ３を付すことがある。超音波デバイスは、いずれの方向が上方又は下方とされてもよいものであるが、以下の説明では、便宜上、＋Ｄ３方向を上方として、上部又は下部等の語を用いることがある。また、以下において平面視という場合、特に断りがない限りは、Ｄ３方向に見ることをいうものとする。

本実施形態の説明では、材料名を例示することがあるが、特に断りが無い限り、その材料名は、主成分を指すものとし、材料には適宜に不純物及び／又は添加物が含まれていてよいものとする。主成分は、例えば、材料の５０質量％以上又は８０質量％以上を占める成分である。

［超音波デバイス］
（超音波デバイスの概略構成）
図１は、実施形態に係る超音波デバイス１の外観を示す斜視図である。図２は、図１のII−II線における断面図である。

超音波デバイス１は、＋Ｄ３側への超音波の送信及び／又は＋Ｄ３側からの超音波の受信を行うように構成されている。ここでいう超音波の送信及び受信についての＋Ｄ３側は、Ｄ３軸に平行とは限らない。

超音波デバイス１の概略の外形及びその寸法は、超音波デバイス１が利用される技術分野及び超音波デバイス１に要求される機能等に応じて適宜に設定されてよい。図示の例では、超音波デバイス１の概略の外形は、薄型の直方体状とされている。また、超音波デバイス１は、比較的小型に構成されてよく、また、ＭＥＭＳとして構成されてもよい。超音波デバイス１が比較的小型である場合の寸法の一例を挙げると、Ｄ１方向及びＤ２方向のそれぞれにおける長さは、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｄ３方向における長さは、０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

超音波デバイス１は、例えば、支持基板３と、支持基板３の第１面３ａに設けられている複数の機能部（５、７等）と、支持基板３の第１面３ａとは反対側の第２面３ｂに貼り合わされている減衰材１１とを有している。支持基板３は、例えば、各種の機能部の支持に寄与するとともに、超音波デバイス１と外部の機器との接続に寄与する。減衰材１１は、例えば、不要な振動の減衰に寄与する。

支持基板３の第１面３ａ上の複数の機能部は、例えば、アレイ部５を含む。アレイ部５は、複数の超音波素子１３（図１）が第１面３ａに沿って配列されて構成されている。各超音波素子１３は、電気信号を超音波に変換し、及び／又は超音波を電気信号に変換する。すなわち、超音波素子１３は、超音波の送信及び／又は受信を直接に担うトランスデューサーである。図１において複数の超音波素子１３の境界線は概念的なものであり、図示のような境界線が実際に観察されるわけではない。

また、第１面３ａ上の複数の機能部は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）７と、キャパシタ９（図２）とを含んでいる。ＩＣ７は、アレイ部５と電気的に接続されており、アレイ部５への電気信号（駆動信号）の入力及び／又はアレイ部５からの電気信号（検出信号）の取り出しに寄与する。キャパシタ９は、アレイ部５及び／又はＩＣ７と電気的に接続されており、種々の用途に利用される。

支持基板３の第１面３ａは、第１領域３ａａと第２領域３ａｂとを有している。アレイ部５は、第１領域３ａａに設けられている。ＩＣ７は、第２領域３ａｂに実装されている。すなわち、アレイ部５及びＩＣ７は、第１面３ａ上の互いに異なる領域に設けられている。

ＩＣ７は、ＩＣ７と第２領域３ａｂとの間に介在する複数のバンプ２５（図２）によって第２領域３ａｂに接合されている（実装されている。）。従って、ＩＣ７と第２領域３ａｂとは、隙間を介して対向している。その隙間には、キャパシタ９が位置している。このような配置によって、超音波デバイス１は、小型化が図られている。また、隙間には、アンダーフィル３５が充填されている。

以下、超音波デバイス１の各部の詳細について説明する。

（支持基板）
支持基板３は、既述のように、第１面３ａと、その背面の第２面３ｂとを有している。支持基板３は、例えば、概略、平板状であり、第１面３ａ及び第２面３ｂは互いに平行な平面状である。ただし、後述するように、支持基板３には、第１領域３ａａにおいて、超音波素子１３の一部とみなすことが可能なキャビティ３ｃ（図３参照）が形成されるなど、厳密には平板状ではない。

支持基板３の平面形状及び寸法は適宜に設定されてよい。上述した超音波デバイス１のＤ１−Ｄ２平面における形状及び寸法の説明は、支持基板３の平面視における形状及び寸法に援用されてよい。第１面３ａは、アレイ部５及びＩＣ７の配置に必要十分な広ささとされていてもよいし（図示の例）、不図示の他の電子素子を実装可能にすることなどを目的として図示よりも広くされていてもよい。前者の場合、第１面３ａの面積のうち６割以上又は８割以上がアレイ部５及びＩＣ７によって占められてよい。

支持基板３の平面形状、並びに第１領域３ａａ及び第２領域３ａｂの相対位置等は適宜に設定されてよい。図示の例では、支持基板３の平面形状は、長方形とされており、その長手方向に第１領域３ａａ及び第２領域３ａｂが並んでいる。図示の例とは異なり、支持基板３の平面形状は、正方形とされてもよいし、矩形以外の多角形とされてもよいし、円形又は楕円形とされてもよい。第１領域３ａａ（アレイ部５）の広さ及び第２領域３ａｂ（ＩＣ７）の広さは、同等であってもよいし、一方が他方よりも広くてもよい。

図示の例では、アレイ部５及びＩＣ７は、その並び方向に直交する方向（Ｄ２方向）の長さが比較的近い長さ（例えば両者の差はアレイ部５のＤ２方向の長さの４割以下又は２割以下）とされている。この場合、例えば、支持基板３のデッドスペースを低減できる。また、図示の例では、アレイ部５とＩＣ７との距離は、比較的近く、例えば、第１面３ａのＤ１方向の長さの３割以下又は１割以下とされている。

支持基板３の材料は任意である。支持基板３は、その全体が１つの材料によって構成されていてもよいし、複数の材料が組み合わされて構成されていてもよい。支持基板３の材料は、例えば、無機絶縁材料又は有機絶縁材料である。より具体的には、例えば、支持基板３は、シリコン（Ｓｉ）等の絶縁材料によって一体的に形成されてよい。また、例えば、支持基板３は、シリコン等の絶縁材料によって概ね全体が一体的に形成されているとともに、上面及び／又は下面にＳｉＯ_２等の他の絶縁材料からなる層を有していてもよい。

（超音波素子）
図３は、１つの超音波素子１３の構成を示す断面図であり、図１のIII−III線に対応している。

超音波素子１３は、例えば、所定の波形（例えば矩形波又は正弦波）で電圧が変化する電気信号が入力されると、その波形を反映した（例えば周波数及び振幅を反映した）振動を生じ、ひいては、振動の波形を反映した超音波を生成する。これにより、超音波の送信が行われる。及び／又は、超音波素子１３は、超音波が入射すると、その超音波の波形を反映した振動を生じ、その振動の波形を反映した電気信号を生成する。これにより、超音波の受信が行われる。

既述のように、支持基板３には、第１面３ａに開口するキャビティ３ｃが形成されている。超音波素子１３は、キャビティ３ｃを塞いでいるメンブレンによって構成されている。そして、超音波素子１３は、キャビティ３ｃ側（−Ｄ３側）及びキャビティ３ｃとは反対側（＋Ｄ３側）の少なくとも一方への撓み変形を伴う振動を生じる。この振動によって、超音波の送信及び／又は受信が行われる。すなわち、超音波素子１３は、撓み振動型のものである。

撓み振動型の超音波素子としては、例えば、ｐＭＵＴ（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer）等の圧電式の素子、及びｃＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）等の容量式の素子を挙げることができる。本実施形態では、ｐＭＵＴを例に取る。また、撓み振動型の圧電素子としては、例えば、バイモルフ型の素子及びユニモルフ型のものを挙げることができる。本実施形態では、ユニモルフ型の素子を例に取る。

キャビティ３ｃは、例えば、超音波素子１３毎に設けられている。従って、第１面３ａには複数のキャビティ３ｃが配列されている。キャビティ３ｃの形状及び寸法は適宜に設定されてよい。例えば、キャビティ３ｃの第１面３ａへの開口形状は、円形又は多角形とされてよい。また、キャビティ３ｃは、図示の例では、断面視において矩形であるが、台形等とされてもよい。キャビティ３ｃの第１面３ａにおける開口の径は適宜に設定されてよく、一例を挙げると、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

１つの超音波素子１３は、平面視において、概ね、１つのキャビティ３ｃと重なる大きさを有している。超音波素子１３は、その中央が振動の腹となり、外縁が振動の節となる１次モードの振動に関して、共振周波数が超音波の周波数帯に位置するように構成されている。超音波の周波数帯は、例えば、２０ｋＨｚ以上の周波数帯である。超音波の周波数の上限について、特に規定は存在しないが、例えば、上限は、５ＧＨｚである。超音波素子１３の厚さは適宜に設定されてよく、一例を挙げると、２μｍ以上２０μｍ以下である。

超音波素子１３は、例えば、支持基板３側から順に積層された、振動層１５、下部電極１７、圧電体層１９及び上部電極２１を有している。特に図示しないが、超音波素子１３は、この他、上部電極２１を覆う保護膜等を有していてもよい。

振動層１５は、例えば、一定の厚さの層状である。振動層１５は、複数（例えば全部）の超音波素子１３に亘る広さで設けられていてもよいし、超音波素子１３毎に設けられていてもよい（複数の超音波素子１３間で互いに分離されていてもよい。）。振動層１５の厚さは適宜に設定されてよい。例えば、振動層１５の厚さは、圧電体層１９の厚さに対して、薄くてもよいし、同等でもよいし、厚くてもよい。

振動層１５は、例えば、絶縁材料によって形成されている。絶縁材料は、無機材料でも有機材料でもよく、より具体的には、例えば、シリコン、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）又は窒化シリコン（ＳｉＮ）である。振動層１５は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。例えば、振動層１５は、シリコンと、その下面に重なるＳｉＯ_２とによって構成されていてもよい。特に図示しないが、下部電極１７又は上部電極２１を振動層に兼用することも可能である。

圧電体層１９は、例えば、一定の厚さの層状である。圧電体層１９は、複数（例えば全部）の超音波素子１３に亘る広さで設けられていてもよいし、超音波素子１３毎に設けられていてもよい（複数の超音波素子１３間で互いに分離されていてもよい。）。圧電体層１９の厚さは適宜に設定されてよい。一例を挙げると、圧電体層１９の厚さは、０．５μｍ以上１０μｍ以下である。

圧電体層１９は、単結晶によって構成されていてもよいし、多結晶によって構成されていてもよい。圧電体層１９の材料は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸バリウム（ＢＴＯ：ＢａＴｉＯ_３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ：（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３）、チタン酸ビスマスナトリウム（ＮＢＴ：Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５ＴｉＯ_３）及びチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ)Ｏ_３）である。上記の例示からも理解されるように、圧電体は、強誘電体であってもなくてもよいし、焦電体であってもなくてもよい。また、結晶構造は、ペロブスカイト型又はウルツ鉱型等の適宜なものであってよい。

圧電体層１９の分極軸方向（単結晶においては電気軸・Ｘ軸）は、圧電体層１９の厚み方向とされている。圧電体層１９が多結晶体である場合において、分極は、圧電体層１９の全体に亘ってなされていてもよいし、一部においてのみなされていてもよい。上記一部は、キャビティ３ｃに重なる領域よりも広くてもよいし、当該領域と一致してもよいし、当該領域よりも狭くてもよい。

下部電極１７及び上部電極２１は、圧電体層１９をその厚さ方向（別の観点では分極方向）において挟んで対向している。下部電極１７及び上部電極２１は、互いに同一の構成（平面形状、厚さ及び材料等）であってもよいし、互いに異なる構成であってもよい。

下部電極１７及び上部電極２１それぞれは、例えば、一定の厚さの層状であり、平面視においてキャビティ３ｃに重なるベタ状電極である。平面視において、各電極の外縁は、例えば、キャビティ３ｃの外縁に概ね一致している。下部電極１７及び上部電極２１の少なくとも一方は、複数（例えば全部）の超音波素子１３に亘る広さを有していてもよい。各電極の厚さは適宜に設定されてよい。通常、各電極の厚さは、圧電体層１９及び振動層１５の厚さに比較して薄い。

各電極の材料は、例えば、適宜な金属及び／または酸化物導電薄膜の層とされてよい。金属は、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）若しくはクロム（Ｃｒ）又はこれらを含む合金である。また、酸化物導電薄膜は、例えば、ＳＲＯまたはＬＮＯなどのペロブスカイト構造の導電材料などを用いることができる。各電極は、上記で示した互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。

下部電極１７及び上部電極２１によって圧電体層１９に分極の向きと同じ向きで電界が印加されると、圧電体層１９の下部電極１７及び上部電極２１に挟まれた部分は、平面方向（Ｄ１軸方向及びＤ２軸方向）に縮小する。この縮小は、振動層１５によって規制されるから、超音波素子１３は、バイメタルのようにキャビティ３ｃ側へ撓む（変位する）。逆に、分極の向きと逆の向きで電界が印加されると、超音波素子１３は、キャビティ３ｃとは反対側へ撓む。

上記のような超音波素子１３の変位によって、超音波素子１３の周囲の媒質（例えば流体）においては圧力波が形成される。そして、所定の波形で電圧が変化する電気信号が下部電極１７及び上部電極２１に入力されることによって、その電気信号の波形（例えば周波数）を反映した超音波が生成される。

超音波の送信について述べたが、超音波の受信は、送信時とは逆の原理によって実現される。超音波素子１３は、例えば、超音波信号の送信を間欠的に行い、超音波信号の送信が行われていない間において超音波信号の受信を行う。これにより、超音波素子１３は、例えば、自らが送信し、反射して帰ってきた超音波信号を受信する。

（アレイ部）
アレイ部５は、既述のように、複数の超音波素子１３が第１面３ａに沿って配列されることによって構成されている。複数の超音波素子１３が配列されていることによって、例えば、超音波の指向性を強くしたり、電子式走査を実現したりすることができる。複数の超音波素子１３は、互いに同一の電気信号が入力されるものであってもよいし、互いに異なる電気信号（例えば、電子式走査のための、位相が若干ずれた電気信号）が入力されるものであってもよい。

アレイ部５が含む複数の超音波素子１３の構成は、例えば、互いに同一である。また、アレイ部５が含む複数の超音波素子１３は、既述の超音波素子１３の説明から理解されるように、一部の層が共通化されていてもよいし、互いに分離されていてもよい。複数の超音波素子１３の配列方向及び配列数は適宜に設定されてよい。例えば、複数の超音波素子１３は、図示の例のように２次元的に配列されてもよいし、図示とは異なり、１次元的に配列されてもよい。２次元的な配列は、例えば、図示の例のような行列状の配列であってもよいし、隣り合う列同士で超音波素子１３の位置が半ピッチずれている配列であってもよい。配列方向は、第１領域３ａａ及び第２領域３ａｂの並び方向に対して平行な方向及び／又は直交する方向であってもよいし、前記並び方向に傾斜する方向であってもよい。複数の超音波素子１３が２次元的に配列される場合の超音波素子１３の数の一例を挙げると、１００個以上２００個以下である。

（ＩＣ）
図１及び図２に戻って、ＩＣ７は、例えば、超音波素子１３に電気信号を入力する送信部、及び／又は超音波素子１３からの電気信号が入力される受信部の一部を構成している。送信部は、例えば、発生させたい超音波の波形に相当する波形の電気信号を生成して、下部電極１７及び上部電極２１の少なくとも一方に入力する。また、受信部は、例えば、下部電極１７及び上部電極２１の少なくとも一方から入力された電気信号に対して所定の処理を施す。所定の処理は、例えば、増幅及び／又はフィルタリングである。

図４は、図２の一部拡大図であり、ＩＣ７及びその周辺を示している。

ＩＣ７は、例えば、概略、薄型直方体状の電子部品（図１及び図２も参照）であり、支持基板３の第１面３ａに対して対向配置される。ＩＣ７は、その下面に複数の端子７ａを有している。一方、支持基板３上には、端子７ａに対向する複数のパッド２３が設けられている。そして、複数の端子７ａと複数のパッド２３とがバンプ２５によって接合されることによって、ＩＣ７は支持基板３に実装されている。

図示の例では、パッド２３は、支持基板３の第１面３ａに直接に設けられているのではなく、第１面３ａに重なる絶縁層２７の上に形成されている。特に図示しないが、このような絶縁層２７が設けられずに、第１面３ａ上に直接にパッド２３が設けられてもよいし、逆に、絶縁層２７以外の他の層の上にパッド２３が設けられてもよい。絶縁層２７は支持基板３の一部と捉えられてもよい。絶縁層２７は、製造方法の観点において、振動層１５と同一の層から作製されてもよいし、異なる層から作製されてもよい。別の観点では、絶縁層２７は、振動層１５に対して、材料及び厚さが同一であってもよいし、材料及び／又は厚さが異なっていてもよい。絶縁層２７及び振動層１５の材料が同じ場合において、絶縁層２７は、振動層１５とつながっていてもよいし、分離していてもよい。

ＩＣ７は、例えば、いわゆるベアチップである。別の観点では、ＩＣ７は、支持基板３にフリップチップ実装されている。従って、特に図示しないが、ＩＣ７は、例えば、シリコンチップの−Ｄ３側の面に導体層が配置されることなどによって複数の素子及び電子回路が構成されており、端子７ａは、前記導体層の一部である。ＩＣ７は、ベアチップではなく、上記のシリコンチップを収容するパッケージを有し、パッケージにパッド２３が設けられたものであってもよい。ＩＣ７の寸法は、ＩＣ７に要求される機能等に応じて適宜に設定されてよい。

端子７ａ及びパッド２３の材料については、下部電極１７及び上部電極２１の材料の説明が援用されてよい。また、例えば、製造方法の観点において、パッド２３の全部又は一部は、下部電極１７の全部又は一部と同一の層から作製されてもよいし、異なる層から作製されてもよい。別の観点では、例えば、パッド２３は、下部電極１７の材料及び厚さと同一の材料及び厚さで構成されてもよいし、そのような構成の上に他の材料が積層されることによって構成されてもよいし、前記のいずれでなくてもよい。

バンプ２５は、例えば、半田によって構成されている。ここでいう半田は、鉛フリー半田を含んでよい。また、バンプ２５は、熱硬化性樹脂に導電性フィラーが混ぜ込まれた導電性接着剤によって構成されていてもよい。

（キャパシタ）
キャパシタ９は、例えば、超音波素子１３及び／又はＩＣ７と電気的に接続されている。キャパシタ９の用途は種々のものとされてよい。例えば、キャパシタ９は、超音波素子１３への電気信号又は超音波素子１３からの電気信号を増幅する共振回路の一部を構成するものであってよい。また、例えば、キャパシタ９は、超音波素子１３への電気信号又は超音波素子１３からの電気信号のうち交流成分のみを通過させるものであってよい。また、例えば、キャパシタ９は、超音波素子１３への電気信号又は超音波素子１３からの電気信号から不要成分をグランドへ逃がすものであってもよい。

キャパシタ９は、支持基板３とＩＣ７と間の隙間に１つのみ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。本実施形態では、前者を例に取って説明する。特に図示しないが、複数のキャパシタ９が設けられる場合、複数のキャパシタ９は、第１面３ａに沿って配置されていてもよいし、及び／又は第１面３ａが面する方向に積層的に配置されていてもよい。

キャパシタ９は、支持基板３上に誘電体２９、第１電極３１及び第２電極３３が配置されて構成されている。より詳細には、例えば、これらはいずれも支持基板３の第１面３ａに対して積層的な層状に構成されており、第１面３ａ側から、第１電極３１、誘電体２９及び第２電極３３の順で積層されている。すなわち、キャパシタ９は、平行平板型のものである。

特に図示しないが、キャパシタ９は、図示の構成の他、第２電極３３を覆う絶縁層を有していてもよい。また、キャパシタ９は、図示の例とは異なり、２以上の誘電体及び３以上の電極が第１面３ａに対して積層された構成であってもよいし、誘電体の下面、上面又は内部に配置された電極が第１面３ａに沿う方向において対向する構成であってもよい。

図示の例では、キャパシタ９は、支持基板３の第１面３ａに直接に設けられているのではなく、既述の絶縁層２７の上に形成されている。特に図示しないが、このような絶縁層２７が設けられずに、第１面３ａ上に直接にキャパシタ９が設けられてもよいし、逆に、絶縁層２７以外の他の層の上にキャパシタ９が設けられてもよい。図示の例では、キャパシタ９とパッド２３とは、同一平面上に位置しているが、両者は同一平面上に位置していなくてもよい。

誘電体２９、第１電極３１及び第２電極３３それぞれの寸法及び材料等は、キャパシタ９に要求される仕様（容量等）に応じて適宜に設定されてよい。

例えば、製造方法の観点において、誘電体２９の全部又は一部は、圧電体層１９の全部又は一部と同一の層から作製されてもよいし、異なる層から作製されてもよい。別の観点では、誘電体２９は、圧電体層１９に対して、材料及び厚さが同一であってもよいし、材料及び／又は厚さが異なっていてもよい。前者の場合、キャパシタ９の容量は、例えば、誘電体２９、第１電極３１及び／又は第２電極３３の面積によって調整されてよい。

また、例えば、製造方法の観点において、第１電極３１の全部又は一部は、下部電極１７の全部又は一部と同一の層から作製されてもよいし、異なる層から作製されてもよい。別の観点では、例えば、第１電極３１は、下部電極１７に対して、材料及び厚さが同一であってもよいし、材料及び／又は厚さが異なっていてもよい。第１電極３１及び下部電極１７について述べたが、第２電極３３及び上部電極２１についても同様である。

誘電体２９と圧電体層１９とが同一の材料及び厚さでない場合においても、誘電体２９の材料及び厚さの具体例については、圧電体層１９の材料及び厚さの説明を援用してよい。同様に、第１電極３１（第２電極３３）と下部電極１７（上部電極２１）とが同一の材料及び厚さでない場合における第１電極３１（第２電極３３）の材料及び厚さの具体例については、下部電極１７（上部電極２１）の材料及び厚さの説明を援用してよい。

キャパシタ９が比較的小さいものである場合について、寸法の一例を示すと、例えば、キャパシタ９の厚さは３μｍ以上５μｍ以下である。一方、ＩＣ７と絶縁層２７との隙間の高さは、例えば、１０μｍ以上２０μｍ以下である。

（素子同士の接続）
アレイ部５、ＩＣ７及びキャパシタ９同士の接続は、適宜な構成の配線導体によって実現されてよい。例えば、特に図示しないが、アレイ部５においては、振動層１５（絶縁層２７）の上面に位置して下部電極１７に接続されている第１配線パターン、及び圧電体層１９の上面に位置して上部電極２１に接続されている第２配線パターンが設けられている。第１配線パターンは、例えば、ＩＣ７側へ延びてパッド２３に接続されている。第２配線パターンは、例えば、圧電体層１９の上面から圧電体層１９の側面を経由して振動層１５（絶縁層２７）の上面へ延びてパッド２３に接続されている。圧電体層１９を貫通して第２配線パターンと接続される貫通導体と、振動層１５の上面に位置して前記貫通導体と接続されている配線パターンとが設けられることによって、第２配線パターンとパッド２３とが接続されていてもよい。下部電極１７及び上部電極２１のパッド２３に対する接続について述べたが、第１電極３１及び第２電極３３のパッド２３（又は下部電極１７及び／又は上部電極２１）に対する接続についても同様とされてよい。また、上記のような配線パターンに加えて、又は配線パターンに代えて、ボンディングワイヤが用いられても構わない。

（減衰材）
減衰材１１は、音響に係る減衰定数（ｍ^−１・Ｈｚ^−１）が支持基板３よりも大きい材料によって構成されている。これにより、例えば、超音波素子１３で生じた振動が外部へ漏れたり、逆に、外部からの振動が超音波素子１３へ伝わったりする蓋然性が低減される。減衰材１１の材料としては、例えば、弾性材料又は弾性材料に分類されない樹脂が用いられてよい。弾性材料としては、熱硬化性エラストマー（広義のゴム）又は熱可塑性エラストマーを挙げることができる。熱硬化性エラストマーとしては、加硫ゴム（狭義のゴム）及び熱硬化性樹脂系エラストマーを挙げることができる。

減衰材１１の平面形状及び各種の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、減衰材１１は、平面視において支持基板３と概ね一致する形状及び大きさを有している。換言すれば、減衰材１１は、平面透視において、第１領域３ａａ（別の観点ではアレイ部５又は超音波素子１３）に重なっているとともに、第２領域３ａｂ（別の観点ではＩＣ７又はキャパシタ９）に重なっている。

ただし、平面視した際に、支持基板３の側面と減衰材１１の側面とが、互いに平行にならないようにそれぞれを位置させてもよい。これにより、支持基板３と減衰材１１との間において横方向（面方向）に伝搬する漏れ振動の多重反射を軽減することができて、漏れ振動起因のノイズが超音波素子１３に伝わることを低減できる。

減衰材１１と支持基板３の第２面３ｂとの接着は、適宜な方法によってなされてよい。例えば、両者は、その間に介在する熱硬化性樹脂等の接着剤によって接着されていてもよいし、減衰材１１が直接に第２面３ｂに接着されていてもよい。接着剤が用いられる場合において、その厚さは適宜に設定されてよく、例えば、１μｍ以下である。

（アンダーフィル）
既述のように、支持基板３（厳密には図示の例では絶縁層２７）とＩＣ７との間には、アンダーフィル３５が充填されている。アンダーフィル３５は、例えば、平面視においてＩＣ７の全体に亘る広さで、支持基板３とＩＣ７との間に充填されている。キャパシタ９の配置位置においては、アンダーフィル３５はＩＣ７とキャパシタ９との間に充填されている。そして、アンダーフィル３５は、ＩＣ７の下面、バンプ２５の周囲及びキャパシタ９の上面及び側面に密着している。

ＩＣ７の周囲において、アンダーフィル３５は、適宜な高さまで盛られていてよい。図示の例では、アンダーフィル３５は、ＩＣ７の側面に接していない。特に図示しないが、アンダーフィル３５は、ＩＣ７の側面のうちの−Ｄ３側の一部又は側面の全部を覆っていてもよいし、側面の全部に加えて、ＩＣ７の上面を覆っていてもよい。

図５は、アンダーフィル３５の断面の一部を示す拡大図である。

アンダーフィル３５は、例えば、母材３７と、母材３７に混ぜ込まれたフィラー３９とを有している。母材３７は、絶縁性材料からなる。絶縁性材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。有機材料としては、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。アンダーフィル３５は、図示の例とは異なり、フィラー３９を有さないものであってもよい。

フィラー３９の粒径、充填率（体積％）及び材料等は適宜に設定されてよい。複数種類の材料及び／又は複数種類の粒径のフィラー３９が母材３７に混ぜ込まれていてもよい。フィラー３９は、例えば、絶縁性材料からなる。絶縁性材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。具体的には、例えば、フィラー３９の材料として、シリカ、アルミナ、ガラス、グラファイト、フェノール樹脂、ポリエチレンおよびタングステンを挙げることができる。

フィラー３９の一部又は全部は、金属によって構成されていてもよい。この場合、特に図示しないが、金属からなるフィラー３９は、絶縁性材料で被膜されていてもよい。これにより、例えば、意図しない短絡がフィラー３９によって生じる蓋然性が低減される。また、そのような被膜がなされず、金属からなるフィラー３９の体積％を比較的小さくすることによって、短絡の蓋然性が低減されてもよい。金属からなるフィラー３９の材料は、適宜なものとされてよく、例えば、下部電極１７及び上部電極２１の材料として例示された金属が用いられてよい。

（材料の物性値の相対関係）
支持基板３、超音波素子１３、ＩＣ７、キャパシタ９及びアンダーフィル３５において、音響インピーダンス及び熱伝導率等の物性値の値は適宜に設定されてよい。また、物性値の値について、部材間の大小関係も適宜に設定されてよい。

ここで、アンダーフィル３５が母材３７及びフィラー３９からなる場合において、アンダーフィル３５の音響インピーダンスという場合、この音響インピーダンスの値は、例えば、アンダーフィル３５の全体（母材３７及びフィラー３９）の平均的な値とされてよい。または、音響インピーダンスの値は、アンダーフィル３５の界面付近の値とされてよい。このような音響インピーダンスの値は、母材３７及びフィラー３９の物性値および体積割合等から理論的に導かれてもよいし、測定されてもよい。測定方法は、近接法、反射法および比較法等、種々のものが採用されてよい。アンダーフィル３５について述べたが、他の複数の材料からなる部材についても同様である。また、音響インピーダンスについて述べたが、熱伝導率等の他の物性値についても、部材が複数の材料からなる場合、物性値の値は、理論的に導かれた、又は測定によって得られた平均的な値とされてよい。

支持基板３の材料の一例であるシリコンの音響インピーダンスは約１９Ｍｒａｙｌである。圧電体層１９及び誘電体２９の材料の一例であるセラミックの音響インピーダンスは、その具体的な材料にもよるが、例えば、１０Ｍｒａｙｌ以上３５Ｍｒａｙｌ以下、又は３０Ｍｒａｙｌ以上３５Ｍｒａｙｌ以下である。従って、例えば、圧電体層１９及び誘電体２９の材料の選択によって、圧電体層１９及び誘電体２９の音響インピーダンスを支持基板３の材料の音響インピーダンスよりも小さくしたり、同等にしたり、大きくしたりすることができる。また、圧電体層１９及び誘電体２９がＰＺＴの場合においては、通常、圧電体層１９及び誘電体２９の音響インピーダンスは、支持基板３の材料の音響インピーダンスよりも大きくなる。

アンダーフィル３５の音響インピーダンスは、フィラー３９の材料及び／又は充填率等によって種々選択可能であり、ひいては、他の部材の音響インピーダンスに対する大小関係も適宜に設定可能である。母材３７の一例である樹脂の音響インピーダンスは、その具体的な材料にもよるが、例えば、１Ｍｒａｙｌ以上４Ｍｒａｙｌ以下である。フィラー３９の材料の一例であるセラミックの音響インピーダンスは、上記のとおりである。フィラー３９が金属からなる場合においては、通常、金属の音響インピーダンスは大きく、フィラー３９は、アンダーフィル３５の音響インピーダンスを大きくする。従って、フィラー３９の材料及び充填率を適宜に設定することによって、アンダーフィル３５の音響インピーダンスを、支持基板３及び／又は誘電体２９（圧電体層１９）の材料の音響インピーダンスよりも小さくしたり、同等にしたり、大きくしたりすることができる。

そして、例えば、アンダーフィル３５の音響インピーダンスと誘電体２９の音響インピーダンスとの差は、アンダーフィル３５の音響インピーダンスと支持基板３の音響インピーダンスとの差よりも大きくされてよい。より詳細には、例えば、支持基板３の音響インピーダンスよりも誘電体２９の音響インピーダンスが大きい場合において、アンダーフィル３５の音響インピーダンスは、誘電体２９の音響インピーダンスよりも小さく、かつ誘電体２９の音響インピーダンスよりも支持基板３の音響インピーダンスに近い大きさとされてよい。このような材料の組み合わせの一例を挙げると、例えば、支持基板３は、シリコン（約１９Ｍｒａｙｌ）であり、誘電体２９の材料はセラミック（例えばＰＺＴ、３０Ｍｒａｙｌ以上３５Ｍｒａｙｌ以下）である。アンダーフィル３５において、母材３７の材料は樹脂であり、フィラー３９の材料はセラミックであり、音響インピーダンスは、１０Ｍｒａｙｌ以上２４Ｍｒａｙｌ以下に調整されている。

及び／又は、例えば、アンダーフィル３５の音響インピーダンスと誘電体２９の音響インピーダンスとの差は、誘電体２９の音響インピーダンスと支持基板３の音響インピーダンスとの差よりも大きくされてよい。より詳細には、例えば、支持基板３の音響インピーダンスと誘電体２９の音響インピーダンスとが比較的近い場合において、アンダーフィル３５の音響インピーダンスは、誘電体２９及び支持基板３の音響インピーダンスよりも両者の差よりも大きい差で小さく、又は大きくされてよい。

音波に係る減衰定数についても、複数の部材間における大小関係は適宜に設定されてよい。例えば、アンダーフィル３５の音波に係る減衰定数は、支持基板３の音波に係る減衰定数に対して、小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよく、例えば、大きくされてよい。例えば、アンダーフィル３５の材料として、超音波プローブ等で減衰材として利用されている材料を選択すれば、アンダーフィル３５の材料の減衰定数を支持基板３の材料の減衰定数よりも容易に大きくすることができる。例えば、前者は、後者の１０倍以上とされてよい。減衰定数を大きくする要因は、拡散、散乱、粘性、転移等のいずれであってもよい。

熱伝導率についても、複数の部材間における大小関係は適宜に設定されてよい。例えば、誘電体２９の材料の熱伝導率は、アンダーフィル３５の材料の熱伝導率に対して、低くてもよいし、同等でもよいし、高くてもよく、例えば、高くされてよい。アンダーフィル３５の母材３７の材料の一例である樹脂の熱伝導率は、例えば、０．５Ｗ／（ｍＫ）以下である。一方、フィラー３９及び誘電体２９の材料の一例であるセラミックは、例えば、１Ｗ／（ｍＫ）以上２００Ｗ／（ｍＫ）以下の範囲で種々のものが存在している。従って、フィラー３９の材料及び充填率、並びに誘電体２９の材料を適宜に設定することによって、容易に誘電体２９の材料の熱伝導率をアンダーフィル３５の材料の熱伝導率よりも高くすることができる。

弾性定数（例えばヤング率）についても、複数の部材間における大小関係は適宜に設定されてよい。例えば、アンダーフィル３５の弾性定数は、誘電体２９の弾性定数に対して、小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい。例えば、誘電体２９の材料をセラミックとし、アンダーフィル３５の母材３７の材料を樹脂とすれば、通常、アンダーフィル３５の弾性定数は、誘電体２９の弾性定数よりも小さくなる。また、例えば、誘電体２９の材料を樹脂系圧電材料とし、アンダーフィル３５の主成分をアモルファス状態の無機材料とすれば、アンダーフィル３５の弾性定数を誘電体２９の弾性定数よりも大きくすることが可能である。

（超音波デバイスの製造方法）
超音波デバイス１の製造方法は、キャパシタ９の形成を除いては、公知の種々の製造方法と同様とされてよい。例えば、アレイ部５は、支持基板３となるウェハに対して薄膜形成及びパターニングの工程を繰り返して、振動層１５、下部電極１７、圧電体層１９及び上部電極２１を形成することによって作製される。この際、パッド２３も形成される。ＩＣ７は、例えば、リフローによってパッド２３に実装される。アンダーフィル３５は、ＩＣ７の実装後、ディスペンサ等によってＩＣ７の下方に供給される。減衰材１１は、支持基板３（ウェハ状態であってもよい）に対して適宜な時期に貼り合わされる。ダイシングは適宜な時期に行われてよい。

キャパシタ９は、例えば、アレイ部５と同時に形成されてよい。例えば、一の導体層の形成及びパターニングによって、下部電極１７及び第１電極３１が形成されてよい。一の圧電膜の形成及びパターニングによって圧電体層１９及び誘電体２９が形成されてよい。一の導体層の形成及びパターニングによって上部電極２１及び第２電極３３が形成されてよい。圧電体層１９及び誘電体２９を互いに異なる厚さにする場合は、例えば、一方にマスクを被せた状態で、他方をエッチングしたり、又は他方に更に圧電体を積層したりしてよい。

以上のとおり、本実施形態では、超音波デバイス１は、支持部材（支持基板３）と、超音波素子１３と、集積回路素子（ＩＣ７）と、キャパシタ９とを有している。支持基板３は、その表面（第１面３ａ）に第１領域３ａａと第２領域３ａｂとを有している。超音波素子１３は、第１領域３ａａに位置している。ＩＣ７は、第２領域３ａｂに対して隙間を介して対向している状態で支持基板３に実装されている。キャパシタ９は、ＩＣ７と第２領域３ａｂとの隙間に位置している。

従って、例えば、ＩＣ７と第２領域３ａｂとの隙間を利用してキャパシタ９を配置することから、超音波デバイス１の小型化を図ることができる。キャパシタ９は、種々の用途に利用可能である。従って、別の観点では、超音波デバイス１の大型化を抑制しつつ、超音波デバイス１を高機能化することができる。

また、本実施形態では、支持基板３は、第１領域３ａａに開口しているキャビティ３ｃを有している。超音波素子１３は、キャビティ３ｃを塞ぐように第１領域３ａａに重なっているメンブレン（振動層１５、下部電極１７、圧電体層１９及び上部電極２１の積層体）を有している撓み振動型の圧電素子である。換言すれば、超音波素子１３は、ｐＭＵＴである。

この場合、例えば、圧電体のＤ３方向における伸縮によってＤ３方向に伝搬する超音波の送信及び／又は受信を行う超音波素子（当該超音波素子も本開示に係る技術に用いられてよい。）に比較して、超音波素子１３が小型である。従って、超音波デバイス１を更に小型化できる。

また、本実施形態では、第１領域３ａａ及び第２領域３ａｂは互いに同一方向に面している。超音波素子１３（メンブレン）は、キャビティ３ｃに対向している圧電体（圧電体層１９）を有している。キャパシタ９は、誘電体２９と、誘電体２９を挟んで対向している１対の電極（第１電極３１及び第２電極３３）と、を有している。誘電体２９は、圧電体層１９と同一材料からなる。

この場合、例えば、支持基板３上に超音波素子１３を形成すると同時にキャパシタ９を形成することができる。すなわち、製造工程を短くすることができる。その結果、例えば、製造コストを削減することができる。

また、本実施形態では、超音波デバイス１は、アンダーフィル３５を更に有している。アンダーフィル３５は、ＩＣ７と支持基板３との間に介在しているとともに、ＩＣ７とキャパシタ９との間にも介在している。

この場合、例えば、キャパシタ９の存在によって、アンダーフィル３５の量を少なくすることができる。これにより、例えば、製造コストを削減することができる。また、後述するように、キャパシタ９及び／又はアンダーフィル３５の物性値等の調整によって、種々の効果を得ることができる。

アンダーフィル３５の音響インピーダンスと誘電体２９の音響インピーダンスとの差は、アンダーフィル３５の音響インピーダンスと支持基板３の音響インピーダンスとの差及び／又は誘電体２９の音響インピーダンスと支持基板３の音響インピーダンスとの差よりも大きくされてよい。別の観点では、誘電体２９とアンダーフィル３５とは、その音響インピーダンスの差が比較的大きくされてよい。

この場合、例えば、誘電体２９に電圧が印加されて振動が生じたとき、この振動は、誘電体２９とアンダーフィル３５との界面（又は両者の第２電極３３を介在させた界面）で反射されやすい。その結果、キャパシタ９の振動がＩＣ７へ伝わる蓋然性が低減される。ひいては、ＩＣ７にノイズが混入するおそれが低減される。

アンダーフィル３５の音波に係る減衰定数は、支持基板３の音波に係る減衰定数よりも大きくされてよい。別の観点では、アンダーフィル３５の減衰定数は、比較的大きくされてよい。

この場合、例えば、誘電体２９に振動が生じたとき、この振動は、アンダーフィル３５によって減衰されやすい。その結果、キャパシタ９の振動がＩＣ７へ伝わる蓋然性が低減される。ひいては、ＩＣ７にノイズが混入するおそれが低減される。

アンダーフィル３５は、熱硬化性樹脂（母材３７）と、熱硬化性樹脂に混ぜ込まれた金属からなるフィラー３９と、を有していてもよい。

この場合、例えば、音響インピーダンスが相対的に大きい金属からなるフィラー３９が用いられることによって、樹脂を母材３７とするアンダーフィル３５の音響インピーダンスを大きくすることができる。その結果、例えば、アンダーフィル３５の音響インピーダンスを支持基板３（例えばシリコン）及び誘電体２９（例えばセラミック）の音響インピーダンスに近づけることができる。このようにすると、キャパシタ９の振動及び支持基板３の振動が、これらの部材とアンダーフィル３５との界面（他の部材を介した界面であってもよい）において反射せずにアンダーフィル３５に入射しやすくなる。この入射した振動は、樹脂からなる母材３７と金属からなるフィラー３９との界面で反射（散乱）して減衰する。その結果、例えば、ＩＣ７に振動が伝わる蓋然性を低減することができる。

誘電体２９の熱伝導率は、アンダーフィル３５の熱伝導率よりも高くされてよい。

この場合、例えば、キャパシタ９が設けられずに、ＩＣ７と支持基板３との間にアンダーフィル３５が充填されている態様に比較して、ＩＣ７から支持基板３へ熱が伝わりやすくなる。すなわち、キャパシタ９は、小型化及び高機能化に寄与するだけでなく、ＩＣ７の放熱性向上にも寄与する。

アンダーフィル３５の弾性定数は、誘電体２９の弾性定数よりも大きくされてよい。

この場合、例えば、誘電体２９の振動がアンダーフィル３５によって拘束されやすくなる。ひいては、誘電体２９の振動によってＩＣ７にノイズが混入する蓋然性が低減される。

本実施形態では、超音波デバイス１は、減衰材１１を更に有している。減衰材１１は、音波に係る減衰定数が支持基板３における音波に係る減衰定数よりも大きい。第１領域３ａａ及び第２領域３ａｂは互いに同一方向に面している。減衰材１１は、支持基板３に対して第１領域３ａａ及び第２領域３ａｂの背面側に重なっており、平面透視において第１領域３ａａに重なっているとともに第２領域３ａｂに重なっている。

この場合、例えば、減衰材１１は、超音波素子１３の超音波の送信及び／又は受信に係る振動の減衰だけでなく、キャパシタ９の振動の減衰にも寄与する。これにより、例えば、キャパシタ９の振動が超音波素子１３及びＩＣ７の動作に影響を及ぼす蓋然性が低減される。

本実施形態では、ＩＣ７は、第２領域３ａｂ上にてフリップチップ実装されているベアチップである。

この場合、例えば、超音波デバイス１を小型化しやすい。一方で、ＩＣ７がキャパシタ９及び／又は超音波素子１３の振動の影響を受けやすいから、上述した振動の伝搬が低減される作用が有効に働く。

［変形例］
超音波デバイスの変形例について以下に述べる。以下の説明では、基本的に、実施形態との相違点についてのみ述べる。従って、特に言及がない事項については、実施形態と同様とされてよい。また、実施形態の構成と対応する構成については、実施形態の構成と差異があっても、便宜上、実施形態の構成に付した符号と同一の符号を付すことがある。

図６は、変形例の構成を示す図４に対応する断面図である。

この変形例では、ＩＣ７とキャパシタ９との間に空間４１が構成されている。空間４１は、密閉されていてもよいし、密閉されていなくてもよい。密閉されている場合において、空間４１は、真空とされていてもよいし、適宜な気体が封入されていてもよい。真空は、現実には、大気圧よりも気圧が低い状態である。気体は、例えば、不活性ガス（例えば窒素）とされてよい。空間４１が密閉されていない場合、空間４１内には、例えば、超音波デバイスの周囲の気体又は液体が存在している。

空間４１の大きさ等は適宜に設定されてよい。図示の例では、空間４１は、キャパシタ９の上面の略全面（例えば８割以上）に亘っている。図示の例とは異なり、空間４１は、キャパシタ９の上面の比較的面積が小さい一部（例えば８割未満）に亘っていてもよい。また、空間４１は、特に図示しないが、キャパシタ９の上面だけでなく、側面の上方側の一部又は側面の全部に接していてもよい。空間４１が側面の全部に接している状態は、換言すれば、アンダーフィル３５がキャパシタ９に接していない状態である。また、空間４１は、その全体が繋がって１つの空間であってもよいし、複数に分割されていてもよい。図示の例では、空間４１は、ＩＣ７及びキャパシタ９に接している（ＩＣ７及びキャパシタ９は空間４１に露出している。）。ただし、ＩＣ７の下面及びキャパシタ９の上面にアンダーフィル３５の被膜が形成されていたり、空間４１がアンダーフィル３５内の１つ又は複数の気泡状に構成されていたりしてもよい。

このように空間４１が構成されていると、例えば、実施形態に比較して、誘電体２９からＩＣ７への振動の伝搬が抑制される。振動は真空状態の空間を伝搬しないこと、又は気体の音響インピーダンスは誘電体２９の音響インピーダンスと大きく相違することからである。一方、実施形態のように、空間４１を形成しない場合においては、例えば、本変形例に比較して、ＩＣ７の放熱に有利である。

図７は、他の変形例に係る超音波デバイス３０１の構成を示す図２に対応する断面図である。

この変形例においては、支持基板３０３の構成が実施形態の構成と異なっている。具体的には、支持基板３０３において、第２領域３０３ａｂは、第１領域３０３ａａに対して、第１領域３０３ａａ（第１面３０３ａ）の背面側（−Ｄ３側、第２面３０３ｂ側）に位置している。別の観点では、支持基板３０３は、第２領域３０３ａｂ下の厚さが第１領域３０３ａａ下の厚さよりも薄くなっている。第２領域３０３ａｂは、第１領域３０３ａａとは異なり、キャビティ３ｃを形成する必要は無いから、このように薄くすることが容易である。

このような変形例においては、例えば、実施形態に比較して、ＩＣ７の上面が低くなる（−Ｄ３側に位置する）から、超音波デバイス１を低背化することができる。また、例えば、キャパシタ９と、アレイ部５（超音波素子１３）とは、Ｄ３方向における位置が互いにずれるから、両者の振動の相互影響が低減される。

［応用例］
図８は、超音波デバイス１の応用例としての超音波診断装置１０１の構成を模式的に示すブロック図である。

超音波診断装置１０１は、例えば、ＩＶＵＳ用のものとされている。超音波診断装置１０１は、例えば、患者の血管内に挿入されるカテーテル１０３と、カテーテル１０３に接続されている装置本体１０７とを備えている。

カテーテル１０３は、例えば、概略チューブ状のカテーテル本体１０３ａと、カテーテル本体１０３ａ内に収容されている超音波デバイス１とを有している。超音波デバイス１は、例えば、カテーテル本体１０３ａを介してカテーテル本体１０３ａの径方向外側へ超音波を送信し、その反射波を受信する。

装置本体１０７は、例えば、カテーテル本体１０３ａ内の不図示の配線を介して超音波デバイス１と接続されている送受信部１０９を有している。送受信部１０９は、超音波の送信に係る電気信号を超音波デバイス１に入力するとともに、超音波の受信に係る電気信号に対して所定の処理を行う。送信に係る電気信号は、例えば、送信される超音波の波形を規定する情報（周波数及び振幅等の情報）を含んでいる。受信に係る電気信号は、受信した超音波の波形を特定する情報（周波数及び振幅等の情報）を含んでいる。ＩＣ７と送受信部１０９との間の役割分担は適宜に設定されてよい。

また、装置本体１０７は、例えば、ユーザ（例えば医師又は技師）の操作を受け付ける入力部１１１と、入力部１１１からの信号に基づいて送受信部１０９を制御する制御部１１３と、を有している。装置本体１０７は、送受信部１０９からの信号及び制御部１１３からの信号に基づいて画像処理を行う画像処理部１１５と、画像処理部１１５からの信号に基づいて画像を表示する表示部１１７とを備えている。表示部１１７には、例えば、超音波の送受信によって得られた患者の断層画像（ここでは血管の断面画像）が表示される。

特に図示しないが、カテーテル１０３は、カテーテル本体１０３ａを屈曲運動させたり、カテーテル本体１０３ａ内の超音波デバイス１の向きを変えたりする機構を有していてもよい。また、装置本体１０７は、そのような機構に対応した制御部を有していてよい。

以上の実施形態及び変形例において、支持基板３及び３０３は支持部材の一例である。ＩＣ７は集積回路素子の一例である。超音波素子１３（振動層１５、下部電極１７、圧電体層１９及び上部電極２１の組み合わせ）は、メンブレンの一例である。圧電体層１９は圧電体の一例である。第１電極３１及び第２電極３３は１対の電極の一例である。

本発明は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

例えば、超音波デバイスは、ＩＶＵＳに利用されるものに限定されない。例えば、超音波デバイスは、ＩＶＵＳ以外の用途の超音波診断装置に利用されてもよいし、撮像装置及び自動車等における対象物との距離を測定するためのセンサに利用されてもよい。また、超音波デバイスは、超音波の送信と受信との双方の機能を有していなくてもよく、いずれか一方の機能のみを有していてもよい。

超音波デバイスは、複数の超音波素子を有していなくてもよく、超音波素子を１つのみ有していてもよい。また、複数の超音波素子が設けられている場合に、複数の超音波素子は、それぞれが送受信に利用されてもよいし、送信用の超音波素子と受信用の超音波素子とに分けられていてもよい。

超音波素子がユニモルフ型のｐＭＵＴに限定されず、ｃＭＵＴであったり、バイモルフ型のｐＭＵＴであったりしてよいことは既に述べたとおりである。また、実施形態では、振動層１５は、圧電体層１９に対してキャビティ３ｃ側に位置したが、圧電体層１９に対してキャビティ３ｃとは逆側に位置してもよい。キャビティは、支持部材に形成された凹部ではなく、支持部材に形成された貫通孔によって構成されてもよい。支持部材の第２面に凹部が形成されて、支持部材の第１面側の一部が振動層として利用されてもよい。

支持部材は、基板と概念できる構成でなくてもよく、例えば、容器状であってもよい。また、第１領域及び第２領域は、同一方向に面していなくてもよく、例えば、互いに逆方向に面していてもよい。すなわち、支持部材（支持基板）の一方の面に超音波素子が形成され、他方の主面にＩＣが実装されてもよい。また、例えば、支持部材としての支持基板は、リジッド式のものに限定されず、フレキシブル基板であってもよい。

１…超音波デバイス、３…支持基板（支持部材）、３ａ…第１面、３ａａ…第１領域、３ａｂ…第２領域、７…ＩＣ（集積回路素子）、９…キャパシタ、１３…超音波素子。

Claims (13)

1. 表面に第１領域と第２領域とを有している支持部材と、
   前記第１領域に位置している超音波素子と、
   前記第２領域に対して隙間を介して対向している状態で前記支持部材に実装されている集積回路素子と、
   前記隙間に位置しているキャパシタと、
   を有している超音波デバイス。
2. 前記支持部材は、前記第１領域に開口しているキャビティを有しており、
   前記超音波素子は、前記キャビティを塞ぐように前記第１領域に重なっているメンブレンを有している圧電素子である
   請求項１に記載の超音波デバイス。
3. 前記第１領域及び前記第２領域は互いに同一方向に面しており、
   前記超音波素子は、圧電体を有しており、
   前記キャパシタは、
   前記圧電体と同一材料からなる誘電体と、
   前記誘電体を挟んで対向している１対の電極と、を有している
   請求項１又は２に記載の超音波デバイス。
4. 前記集積回路素子と前記支持部材との間に介在しているとともに、前記集積回路素子と前記キャパシタとの間に介在しているアンダーフィルを更に有している
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
5. 前記集積回路素子と前記支持部材との間に介在しているとともに、前記集積回路素子と前記キャパシタとの間に、真空とされている、又は気体が存在している空間を構成しているアンダーフィルを更に有している
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
6. 前記キャパシタは、誘電体を含んでおり、
   前記アンダーフィルと前記キャパシタとは接しており、
   前記アンダーフィルの音響インピーダンスと前記誘電体の音響インピーダンスとの差が、前記アンダーフィルの音響インピーダンスと前記支持部材の音響インピーダンスとの差及び前記誘電体の音響インピーダンスと前記支持部材の音響インピーダンスとの差の少なくとも一方よりも大きい
   請求項４又は５に記載の超音波デバイス。
7. 前記アンダーフィルの音波に係る減衰定数が前記支持部材の音波に係る減衰定数よりも大きい
   請求項４〜６のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
8. 前記アンダーフィルは、
   熱硬化性樹脂と、
   前記熱硬化性樹脂に混ぜ込まれた金属からなるフィラーと、を有している
   請求項４〜７のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
9. 前記キャパシタは、誘電体を含んでおり、
   前記アンダーフィルと前記キャパシタとは接しており、
   前記誘電体の熱伝導率が前記アンダーフィルの熱伝導率よりも高い
   請求項４〜８のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
10. 前記キャパシタは、誘電体を含んでおり、
    前記アンダーフィルの弾性定数が前記誘電体の弾性定数よりも大きい
    請求項４〜９のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
11. 音波に係る減衰定数が前記支持部材における音波に係る減衰定数よりも大きい減衰材を更に有しており、
    前記第１領域及び前記第２領域は互いに同一方向に面しており、
    前記減衰材は、前記支持部材に対して前記第１領域及び前記第２領域の背面側に重なっており、平面透視において前記第１領域に重なっているとともに前記第２領域に重なっている
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
12. 前記第１領域及び前記第２領域は互いに同一方向に面しており、
    前記第２領域は、前記第１領域よりも前記第１領域の背面側に位置している
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
13. 前記集積回路素子は、前記第２領域上にてフリップチップ実装されているベアチップである
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の超音波デバイス。

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