JP6683096B2 - Ultrasonic device, ultrasonic probe, and ultrasonic device - Google Patents

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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 device.

従来、複数の開口がアレイ状に配置された基板と、各開口に配置され、超音波の送受信を行う超音波トランスデューサーと、を備える超音波トランスデューサーデバイス(超音波デバイス)が知られている(例えば特許文献1)。   BACKGROUND ART Conventionally, an ultrasonic transducer device (ultrasonic device) including a substrate having a plurality of openings arranged in an array and an ultrasonic transducer arranged at each opening for transmitting and receiving ultrasonic waves is known. (For example, patent document 1).

特許文献1では、超音波トランスデューサーは、開口を閉塞する振動膜と、振動膜に設けられた圧電素子部(圧電素子)と、を備える。
上記超音波デバイスでは、開口内に配置された圧電素子の駆動に応じて振動膜が振動されることにより、開口内から超音波が送信される。また、超音波を受信する際、開口内に入射した超音波によって振動膜が振動され、振動膜の振動に応じた信号が圧電素子から出力される。
In Patent Document 1, the ultrasonic transducer includes a vibrating film that closes the opening, and a piezoelectric element portion (piezoelectric element) provided in the vibrating film.
In the above ultrasonic device, the vibrating film is vibrated in response to the driving of the piezoelectric element arranged in the opening, so that the ultrasonic wave is transmitted from the inside of the opening. Further, when receiving the ultrasonic wave, the vibrating film is vibrated by the ultrasonic wave that has entered the opening, and a signal corresponding to the vibration of the vibrating film is output from the piezoelectric element.

特開2014−78906号公報JP, 2014-78906, A

しかしながら、特許文献1に記載されるような従来の超音波デバイスでは、測定対象で反射された超音波の一部が、開口以外、すなわち開口を形成する壁部に入射するおそれがある。このため、反射波の一部を受信されず、超音波デバイスの受信感度が低下するおそれがある。   However, in the conventional ultrasonic device as described in Patent Document 1, there is a possibility that a part of the ultrasonic waves reflected by the measurement target may enter other than the opening, that is, the wall portion forming the opening. Therefore, a part of the reflected wave may not be received, and the receiving sensitivity of the ultrasonic device may be reduced.

本発明は、超音波の受信感度を向上できる以下の形態又は適用例としての超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置を提供することを目的の一つとする。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic device, an ultrasonic probe, and an ultrasonic device as the following modes or application examples capable of improving ultrasonic wave reception sensitivity.

本発明の一適用例に係る超音波デバイスは、アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサーを含むトランスデューサーアレイを有する基板と、前記トランスデューサーアレイを覆い、前記超音波トランスデューサーに超音波を伝播させる音響部材と、を備え、前記基板は、隣り合う前記超音波トランスデューサーの間の素子外領域を有し、前記音響部材は、前記トランスデューサーアレイから前記音響部材に向かう第1方向から見た平面視において、前記素子外領域の少なくとも一部と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有し、前記空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う前記超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を含むことを特徴とする。   An ultrasonic device according to an application example of the present invention covers a substrate having a transducer array including a plurality of ultrasonic transducers arranged in an array, the transducer array, and ultrasonic waves to the ultrasonic transducer. And an acoustic member that propagates the acoustic member, the substrate has an element outside region between the adjacent ultrasonic transducers, and the acoustic member is arranged in a first direction from the transducer array toward the acoustic member. In a planar view seen, it has a void forming surface that forms a void that overlaps at least a part of the element outside region, and the void forming surface is inclined toward the ultrasonic transducer adjacent to the void. It is characterized by including an inclined portion.

本適用例では、音響部材は、トランスデューサーアレイを覆うように配置される。また、音響部材は、第1方向から見た平面視において、素子外領域と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有する。この空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を有する。このような構成では、空隙部と音響部材との音響インピーダンス差が大きい。したがって、音響部材は、傾斜部によって、素子外領域に入射する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサーに導くことができる。したがって、素子外領域に向かって伝播する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサーによって受信でき、超音波デバイスの受信感度を向上させることができる。   In this application example, the acoustic member is arranged so as to cover the transducer array. In addition, the acoustic member has a void forming surface that forms a void portion that overlaps with the element outside region in a plan view seen from the first direction. The void forming surface has an inclined portion that is inclined toward the ultrasonic transducer adjacent to the void. In such a configuration, the difference in acoustic impedance between the void and the acoustic member is large. Therefore, the acoustic member can guide at least a part of the ultrasonic waves incident on the area outside the element to the ultrasonic transducer by the inclined portion. Therefore, at least a part of the ultrasonic waves propagating toward the region outside the element can be received by the ultrasonic transducer, and the receiving sensitivity of the ultrasonic device can be improved.

本適用例の超音波デバイスにおいて、前記傾斜部は、前記第1方向に交差する第2方向に沿って前記空隙部を挟む位置に隣り合って配置される2つの前記超音波トランスデューサーの一方及び他方の前記一方に向かって傾斜する第1傾斜部と、前記他方に向かって傾斜する第2傾斜部と、を有し、前記第1傾斜部及び前記第2傾斜部は、前記第1方向における前記基板とは反対側にて互いに接続することが好ましい。
本適用例では、第1傾斜部は、第2方向に沿って空隙部を挟むように配置された2つの超音波トランスデューサーの一方に向かって傾斜し、第2傾斜部は、他方に向かって傾斜する。これら第1傾斜部及び第2傾斜部は、基板とは反対側で接続する。このような構成では、素子外領域に向かう超音波を第1傾斜部及び第2傾斜部のいずれかによって超音波トランスデューサーに導くことができる。すなわち、素子外領域に向かう超音波の一部を、第1傾斜部によって、上記一方の超音波トランスデューサーに、超音波の他の一部を、第2傾斜部によって、上記他方の超音波トランスデューサーに導くことができる。したがって、素子外領域に向かう超音波を、より確実に超音波トランスデューサーに向かって導くことができ、より確実に送受感度の向上を図ることができる。
In the ultrasonic device according to this application example, the inclined portion has one of the two ultrasonic transducers arranged adjacent to each other at a position sandwiching the void along a second direction intersecting the first direction, and It has a 1st inclination part which inclines toward said one of the other, and a 2nd inclination part which inclines toward the other, and the 1st inclination part and the 2nd inclination part are in the 1st direction. It is preferable that they are connected to each other on the side opposite to the substrate.
In this application example, the first inclined portion is inclined toward one of the two ultrasonic transducers arranged so as to sandwich the void along the second direction, and the second inclined portion is toward the other. Incline. The first sloped portion and the second sloped portion are connected on the side opposite to the substrate. With such a configuration, it is possible to guide the ultrasonic wave toward the area outside the element to the ultrasonic transducer by either the first inclined portion or the second inclined portion. That is, a part of the ultrasonic waves directed to the region outside the element is transferred to the one ultrasonic transducer by the first inclined portion, and another part of the ultrasonic wave is transferred to the other ultrasonic transducer by the second inclined portion. Can lead to a producer. Therefore, it is possible to more reliably guide the ultrasonic waves toward the area outside the element toward the ultrasonic transducer, and it is possible to more reliably improve the transmission / reception sensitivity.

本適用例の超音波デバイスにおいて、前記傾斜部は、前記第1方向に交差する第2方向に沿って前記空隙部を挟む位置に隣り合って配置される2つの前記超音波トランスデューサーの一方及び他方の前記一方に向かって傾斜する第1傾斜部と、前記他方に向かって傾斜する第2傾斜部と、を有し、前記第1傾斜部及び前記第2傾斜部は、平面であり、前記第1方向及び前記第2方向に平行な面内において、前記第1傾斜部と重なる第1仮想線は、前記超音波トランスデューサーの前記一方に交差し、前記第2傾斜部と重なる第2仮想線は、前記超音波トランスデューサーの前記他方に交差することが好ましい。
本適用例では、第1方向及び第2方向に平行な面(仮想面)内において、第1傾斜部に重なる第1仮想線は、超音波トランスデューサーの一方に交差する。すなわち、第1傾斜部は、平面状であり、上記仮想面内において、超音波トランスデューサーの一方に向かって傾斜している。このような構成では、第1傾斜部によって、第1方向に沿って素子外領域に向かって伝播する超音波の一部を、より確実に上記一方の超音波トランスデューサーに導くことができる。また、第2傾斜部は、第1傾斜部と同様に、第1方向に沿って素子外領域に向かって伝播する超音波の他の一部を、より確実に上記他方の超音波トランスデューサーに導くことができる。
In the ultrasonic device according to this application example, the inclined portion has one of the two ultrasonic transducers arranged adjacent to each other at a position sandwiching the void along a second direction intersecting the first direction, and The other has a first inclined portion inclined toward the one side and a second inclined portion inclined toward the other side, and the first inclined portion and the second inclined portion are flat surfaces, and In a plane parallel to the first direction and the second direction, a first virtual line that overlaps the first inclined portion intersects the one side of the ultrasonic transducer and a second virtual line that overlaps the second inclined portion. A line preferably intersects the other of the ultrasonic transducers.
In this application example, the first virtual line that overlaps the first inclined portion intersects one of the ultrasonic transducers in the plane (virtual plane) parallel to the first direction and the second direction. That is, the first inclined portion has a planar shape and is inclined toward one of the ultrasonic transducers in the virtual plane. With such a configuration, the first inclined portion can more reliably guide a part of the ultrasonic wave propagating toward the outer region of the element along the first direction to the one ultrasonic transducer. Further, the second inclined portion, like the first inclined portion, more reliably transmits the other part of the ultrasonic wave propagating toward the element outside region along the first direction to the other ultrasonic transducer. I can guide you.

本適用例の超音波デバイスにおいて、前記空隙部は、前記第1方向から見た平面視において、前記第1方向に交差する第2方向に沿って隣り合って配置される2つの前記超音波トランスデューサーに挟まれる位置に形成され、前記第2方向における寸法が、前記素子外領域の寸法と同じであることが好ましい。
ここで、第2方向(幅方向)において、空隙部の寸法(幅寸法)が、素子外領域よりも大きい場合、第1方向に沿って超音波トランスデューサーから送信される超音波の一部が、空隙部によって遮られ、出力が低下するおそれがある。また、空隙部の幅寸法が、素子外領域よりも小さい場合、第1方向に沿って素子外領域に向かって伝播する超音波の一部が、そのまま基板の素子外領域に入射し、上述のように受信感度が低下するおそれがある。これに対して、本適用例では、空隙部の幅寸法は、素子外領域と同じであるため、上述の出力低下や受信感度の低下を抑制できる。
In the ultrasonic device according to this application example, the void portion includes two ultrasonic transformers arranged adjacent to each other along a second direction intersecting the first direction in a plan view seen from the first direction. It is preferable that it is formed at a position sandwiched by theducer and that the dimension in the second direction is the same as the dimension of the element outside region.
Here, in the second direction (width direction), when the dimension of the void (width dimension) is larger than the element outside region, a part of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer along the first direction However, there is a possibility that the output is reduced due to being blocked by the voids. Further, when the width dimension of the void is smaller than the element outside area, a part of the ultrasonic wave propagating toward the element outside area along the first direction is directly incident on the element outside area of the substrate. As described above, the reception sensitivity may decrease. On the other hand, in this application example, the width dimension of the void portion is the same as the outside area of the element, so that the above-described decrease in output and decrease in reception sensitivity can be suppressed.

本適用例の超音波デバイスにおいて、前記空隙部は、前記基板と離間することが好ましい。
本適用例では、空隙部は、基板と離間して設けられる。すなわち、空隙部と基板との間には音響部材の一部が配置されている。このような構成では、音響部材は、基板における、素子外領域と、超音波トランスデューサーが設けられる領域(素子領域)と、の両方において、基板に支持される。したがって、音響部材の支持によって、基板の素子領域に作用する応力を緩和でき、当該応力によって超音波トランスデューサーに特性変化等の不具合が生じることを抑制できる。
In the ultrasonic device of this application example, it is preferable that the void be separated from the substrate.
In this application example, the void portion is provided separately from the substrate. That is, a part of the acoustic member is arranged between the gap and the substrate. In such a configuration, the acoustic member is supported by the substrate in both the region outside the element and the region where the ultrasonic transducer is provided (element region) in the substrate. Therefore, the stress acting on the element region of the substrate can be relaxed by supporting the acoustic member, and it is possible to prevent the ultrasonic transducer from having a defect such as a characteristic change.

本適用例の超音波デバイスにおいて、前記基板は、振動膜と、前記振動膜の一面に設けられる基板本体部と、を有し、前記基板本体部は、前記振動膜を支持する壁部と、前記振動膜によって閉塞され、前記超音波トランスデューサーが設けられる開口部と、を有し、前記音響部材は、前記振動膜の一面側に設けられ、前記空隙部は、前記第1方向から見た平面視において、前記壁部と重なることが好ましい。
本適用例では、振動膜の一面側に設けられる基板本体部は、当該振動膜を支持する壁部と、振動膜によって閉塞される開口部と、を有する。開口部には、超音波トランスデューサーが設けられる。すなわち、第1方向に沿って伝播し、開口部内の振動膜(以下、可撓部とも称す)に入射する超音波によって、当該可撓部が振動され、当該振動に応じた信号が超音波トランスデューサーから出力される。
このような構成では、可撓部の一面側、すなわち超音波の入射側に基板本体部の壁部が配置されるため、超音波が壁部に入射して超音波が減衰しやすい。
これに対して、音響部材は、第1方向において、空隙部が壁部と重なるように、振動膜の一面側、つまり、開口部内や壁部上に設けられる。これにより、壁部に向かう超音波を超音波トランスデューサーに向かって導くことができ、超音波の受信感度の低下を抑制できる。
In the ultrasonic device according to this application example, the substrate includes a vibrating film, and a substrate body portion provided on one surface of the vibrating membrane, and the substrate body portion includes a wall portion that supports the vibrating membrane, An opening provided with the ultrasonic transducer, the opening being closed by the vibrating membrane, the acoustic member being provided on one side of the vibrating membrane, and the void being viewed from the first direction. It preferably overlaps with the wall portion in a plan view.
In this application example, the substrate body provided on one surface side of the vibrating membrane has a wall portion that supports the vibrating membrane and an opening that is closed by the vibrating membrane. An ultrasonic transducer is provided in the opening. That is, the flexible portion is vibrated by the ultrasonic wave that propagates along the first direction and is incident on the vibrating film (hereinafter also referred to as the flexible portion) in the opening, and a signal corresponding to the vibration is transmitted to the ultrasonic transformer. Output from the producer.
In such a configuration, since the wall portion of the substrate main body portion is arranged on the one surface side of the flexible portion, that is, the incident side of the ultrasonic wave, the ultrasonic wave is easily incident on the wall portion and the ultrasonic wave is easily attenuated.
On the other hand, the acoustic member is provided on the one surface side of the vibrating film, that is, in the opening or on the wall so that the void overlaps the wall in the first direction. Thereby, the ultrasonic waves toward the wall portion can be guided toward the ultrasonic transducer, and a decrease in the reception sensitivity of the ultrasonic waves can be suppressed.

本適用例の超音波デバイスにおいて、前記音響部材は、前記トランスデューサーアレイを覆う音響層と、前記音響層の前記トランスデューサーアレイとは反対側に位置し、前記空隙部が形成される音響レンズと、を有することが好ましい。
本適用例では、音響部材は、音響層と、空隙部が形成される音響レンズとを有する。ここで、音響レンズは、超音波の送受信時に、測定対象に当接される。このため、音響レンズは、当接時の変形を抑制可能な硬度を有することが好ましい。本適用例では、音響レンズに空隙部を形成することにより、空隙部の変形を抑制でき、より確実に受信感度の向上を図ることができる。
In the ultrasonic device of this application example, the acoustic member is an acoustic layer that covers the transducer array, and an acoustic lens that is located on the opposite side of the acoustic layer from the transducer array and that has the void portion. It is preferable to have
In this application example, the acoustic member has an acoustic layer and an acoustic lens in which a void portion is formed. Here, the acoustic lens is brought into contact with the measurement target when transmitting and receiving ultrasonic waves. For this reason, it is preferable that the acoustic lens have a hardness capable of suppressing deformation at the time of contact. In this application example, by forming the void portion in the acoustic lens, the deformation of the void portion can be suppressed, and the reception sensitivity can be more reliably improved.

本発明の一適用例に係る超音波探触子は、アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサーを含むトランスデューサーアレイを有する基板と、前記トランスデューサーアレイを覆い、前記超音波トランスデューサーに超音波を伝播させる音響部材と、前記基板及び前記音響部材を収納する筐体と、を備え、前記基板は、隣り合う前記超音波トランスデューサーの間の素子外領域を有し、前記音響部材は、前記トランスデューサーアレイから前記音響部材に向かう第1方向から見た平面視において、前記素子外領域の少なくとも一部と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有し、前記空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う前記超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を含むことを特徴とする。   An ultrasonic probe according to one application example of the present invention covers a substrate having a transducer array including a plurality of ultrasonic transducers arranged in an array and the transducer array, and An acoustic member that propagates an ultrasonic wave, and a housing that houses the substrate and the acoustic member are provided, the substrate has an element outside region between the adjacent ultrasonic transducers, and the acoustic member is In a plan view seen from a first direction from the transducer array toward the acoustic member, the device has a void forming surface that forms a void portion that overlaps at least a part of the element outer region, and the void forming surface is It is characterized by including an inclined portion which is inclined toward the ultrasonic transducer adjacent to the void portion.

本発明の一適用例に係る超音波探触子では、音響部材は、トランスデューサーアレイを覆うように配置される。また、音響部材は、第1方向から見た平面視において、素子外領域と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有する。この空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を有する。
このように構成された本適用例の超音波探触子では、上記適用例と同様に、傾斜部によって、素子外領域に入射する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサーに導くことができる。したがって、素子外領域に向かって伝播する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサーによって受信でき、超音波デバイスの受信感度を向上させることができる。
In the ultrasonic probe according to the application example of the present invention, the acoustic member is arranged so as to cover the transducer array. In addition, the acoustic member has a void forming surface that forms a void portion that overlaps with the element outside region in a plan view seen from the first direction. The void forming surface has an inclined portion that is inclined toward the ultrasonic transducer adjacent to the void.
In the ultrasonic probe of the present application example configured in this manner, as in the above-described application example, at least a part of the ultrasonic waves incident on the area outside the element can be guided to the ultrasonic transducer by the inclined portion. it can. Therefore, at least a part of the ultrasonic waves propagating toward the region outside the element can be received by the ultrasonic transducer, and the receiving sensitivity of the ultrasonic device can be improved.

本発明の一適用例に係る超音波装置は、アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサーを含むトランスデューサーアレイを有する基板と、前記トランスデューサーアレイを覆い、前記超音波トランスデューサーに超音波を伝播させる音響部材と、前記超音波トランスデューサーを制御する制御部と、を備え、前記基板は、隣り合う前記超音波トランスデューサーの間の素子外領域を有し、前記音響部材は、前記トランスデューサーアレイから前記音響部材に向かう第1方向から見た平面視において、前記素子外領域の少なくとも一部と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有し、前記空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う前記超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を含むことを特徴とする超音波装置。   An ultrasonic device according to an application example of the present invention covers a substrate having a transducer array including a plurality of ultrasonic transducers arranged in an array, the transducer array, and ultrasonic waves to the ultrasonic transducer. An acoustic member that propagates the ultrasonic transducer, and a control unit that controls the ultrasonic transducer, the substrate has an element outer region between the adjacent ultrasonic transducers, and the acoustic member is the transformer. In a plan view seen from the first direction toward the acoustic member from theducer array, it has a void forming surface that forms a void portion that overlaps at least a part of the element outer region, and the void forming surface is in the void portion. An ultrasonic device comprising an inclined portion inclined to the adjacent ultrasonic transducers.

本発明の一適用例に係る超音波装置では、音響部材は、トランスデューサーアレイを覆うように配置される。また、音響部材は、第1方向から見た平面視において、素子外領域と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有する。この空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を有する。
このように構成された本適用例の超音波装置では、上記適用例と同様に、傾斜部によって、素子外領域に入射する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサーに導くことができる。したがって、素子外領域に向かって伝播する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサーによって受信でき、超音波デバイスの受信感度を向上させることができる。
In the ultrasonic device according to one application example of the present invention, the acoustic member is arranged so as to cover the transducer array. In addition, the acoustic member has a void forming surface that forms a void portion that overlaps with the element outside region in a plan view seen from the first direction. The void forming surface has an inclined portion that is inclined toward the ultrasonic transducer adjacent to the void.
In the ultrasonic device of the present application example configured in this manner, at least a part of the ultrasonic waves incident on the region outside the element can be guided to the ultrasonic transducer by the inclined portion, as in the above-described application example. Therefore, at least a part of the ultrasonic waves propagating toward the region outside the element can be received by the ultrasonic transducer, and the receiving sensitivity of the ultrasonic device can be improved.

第1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 apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の超音波プローブの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the ultrasonic probe of 1st Embodiment. 第1実施形態の超音波デバイスの素子基板を封止板側から見た平面図。The top view which looked at the element substrate of the ultrasonic device of a 1st embodiment from the sealing board side. 図3のA−A線における超音波デバイスの断面を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the cross section of the ultrasonic device in the AA line of FIG. 図4のB−B線における音響層の断面を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the cross section of the acoustic layer in the BB line of FIG. 第2実施形態の超音波デバイスの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the ultrasonic device of 2nd Embodiment. 第3実施形態の超音波デバイスの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the ultrasonic device of 3rd Embodiment. 第4実施形態の超音波デバイスの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the ultrasonic device of 4th Embodiment. 変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the ultrasonic device which concerns on a modification. 変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the ultrasonic device which concerns on a modification. 変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the ultrasonic device which concerns on a modification. 変形例に係る超音波デバイスを模式的に示す図。The figure which shows the ultrasonic device which concerns on a modification typically.

[第1実施形態]
以下、第1実施形態に係る超音波測定装置について、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を測定対象としての生体(例えば人体)の表面に当接させ、超音波プローブ2から生体内に超音波を送信する。また、超音波測定装置1は、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、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, the ultrasonic measurement device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an ultrasonic measurement device 1.
The ultrasonic measurement device 1 corresponds to an ultrasonic device and includes an ultrasonic probe 2 and a control device 10 connected to the ultrasonic probe 2 via a cable 3 as shown in FIG. 1.
The ultrasonic measurement device 1 brings the ultrasonic probe 2 into contact with the surface of a living body (for example, a human body) to be measured, and transmits ultrasonic waves from the ultrasonic probe 2 into the living body. Further, the ultrasonic measurement device 1 receives the ultrasonic waves reflected by the organs in the living body by the ultrasonic probe 2, and acquires, for example, an internal tomographic image in the living body, or in the living body based on the received signal. The state of organs (eg blood flow) is measured.

[制御装置の構成]
制御装置10は、制御部に相当し、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。
[Configuration of control device]
The control device 10 corresponds to a control unit, and includes an operation unit 11 including buttons, a touch panel, and the like, and a display unit 12, as illustrated in FIG. 1. Further, although not shown, the control device 10 includes a storage unit configured by a memory and the like, and a calculation unit configured by a CPU (Central Processing Unit) and 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 received 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 device 10, for example, a terminal device such as a tablet terminal, a smartphone or a personal computer can be used, and a dedicated terminal device for operating the ultrasonic probe 2 may be used.

[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、超音波モジュールに相当する超音波センサー24が構成される。
[Structure 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 inside the housing 21, and an ultrasonic device 22 for controlling the ultrasonic device 22. 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 corresponding to an ultrasonic module.

[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、ケーブル3の通過孔21Cが設けられ、ケーブル3は、通過孔21Cから筐体21の内部の回路基板23に接続されている。また、ケーブル3と通過孔21Cとの隙間は、例えば樹脂材等が充填されることで、防水性が確保されている。
なお、本実施形態では、ケーブル3を用いて、超音波プローブ2と制御装置10とが接続される構成を例示するが、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、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。
[Case configuration]
As shown in FIG. 1, the housing 21 is formed, for example, in a box shape having a rectangular shape in plan view, and a sensor window 21B is provided on one surface (sensor surface 21A) orthogonal to the thickness direction. Part of 22 is exposed. Further, a passage hole 21C for the cable 3 is provided in a part of the housing 21 (a side surface in the example shown in FIG. 1), and the cable 3 is connected to the circuit board 23 inside the housing 21 through the passage hole 21C. ing. The gap between the cable 3 and the passage hole 21C is filled with, for example, a resin material to ensure waterproofness.
In the present embodiment, the configuration in which the ultrasonic probe 2 and the control device 10 are connected by using the cable 3 is illustrated, but the configuration is not limited to this, and the ultrasonic probe 2 and the control device 10 are wireless, for example. They may be connected by communication, or various configurations of the control device 10 may be provided in the ultrasonic probe 2.

[回路基板の構成]
回路基板23は、超音波デバイス22の信号端子414P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。
[Circuit board configuration]
The circuit board 23 is electrically connected to the signal terminal 414P and the common terminal 416P (see FIG. 3) of the ultrasonic device 22, and controls the ultrasonic device 22 based on the control of the control device 10.
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 transmit ultrasonic waves. 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, etc. of the reception signal and outputs the reception signal to the control device 10. To do.

[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。
超音波デバイス22は、図4に示すように、素子基板41と、封止板42と、音響層43及び音響レンズ44を含む音響部材5と、により構成される。
[Structure of ultrasonic device]
FIG. 3 is a plan view of the element substrate 41 of the ultrasonic device 22 as viewed from the sealing plate 42 side. FIG. 4 is a cross-sectional view of the ultrasonic device 22 taken along the line AA in FIG.
As illustrated in FIG. 4, the ultrasonic device 22 includes an element substrate 41, a sealing plate 42, and an acoustic member 5 including an acoustic layer 43 and an acoustic lens 44.

(素子基板の構成)
素子基板41は、基板に相当し、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。ここで、以降の説明にあたり、基板本体部411の音響レンズ44側の面を前面411Aと称し、封止板42に対向する面を背面411Bと称する。また、振動膜412の封止板42とは反対側の面(一面に相当)を開口面412Aと称し、封止板42側の面を作動面412Bと称する。
(Structure of element substrate)
The element substrate 41 corresponds to a substrate, and as shown in FIG. 4, a substrate body 411, a vibrating film 412 provided on the sealing plate 42 side of the substrate body 411, and a piezoelectric element provided on the vibrating film 412. 413 and. Here, in the following description, the surface of the substrate body 411 on the acoustic lens 44 side is referred to as the front surface 411A, and the surface facing the sealing plate 42 is referred to as the back surface 411B. Further, a surface (corresponding to one surface) of the vibrating film 412 opposite to the sealing plate 42 is referred to as an opening surface 412A, and a surface on the sealing plate 42 side is referred to as an operating surface 412B.

図3に示すように、素子基板41には、アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサー45を含む、1次元アレイとしての超音波トランスデューサーアレイ(トランスデューサーアレイ)46が設けられる。すなわち、素子基板41を基板厚み方向(Z方向)から見た平面視(以下、単に平面視とも称す)において、素子基板41の中央のアレイ領域Ar1に、複数の超音波トランスデューサー45がマトリクス状に配置され、超音波トランスデューサーアレイ46が構成される。超音波トランスデューサーアレイ46は、X方向(スライス方向)に沿って配置された複数の超音波トランスデューサー45により構成され、1CHの送受信チャンネルとして機能する送受信列45Aを複数有する。これら複数の送受信列45Aは、Y方向(スキャン方向)に配置される。なお、図3では、説明の便宜上、超音波トランスデューサー45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45が配置される。   As shown in FIG. 3, the element substrate 41 is provided with an ultrasonic transducer array (transducer array) 46 as a one-dimensional array including a plurality of ultrasonic transducers 45 arranged in an array. That is, in a plan view of the element substrate 41 viewed from the substrate thickness direction (Z direction) (hereinafter, also simply referred to as a plan view), a plurality of ultrasonic transducers 45 are arranged in a matrix in the array region Ar1 at the center of the element substrate 41. And an ultrasonic transducer array 46 is configured. The ultrasonic transducer array 46 is composed of a plurality of ultrasonic transducers 45 arranged along the X direction (slice direction), and has a plurality of transmission / reception columns 45A that function as transmission / reception channels of 1CH. The plurality of transmission / reception columns 45A are arranged in the Y direction (scan direction). In FIG. 3, the number of ultrasonic transducers 45 arranged is reduced for convenience of explanation, but in reality, more ultrasonic transducers 45 are arranged.

基板本体部411は、図4に示すように、振動膜412を支持する基板であり、例えばSi等の半導体基板で構成される。基板本体部411には、各々の超音波トランスデューサー45に対応した開口部411Cが設けられる。   As shown in FIG. 4, the substrate body 411 is a substrate that supports the vibrating film 412, and is made of a semiconductor substrate such as Si. The substrate body 411 is provided with openings 411C corresponding to the respective ultrasonic transducers 45.

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の背面411Bに設けられる。すなわち、振動膜412は、開口部411Cを構成する壁部411Dにより支持され、開口部411Cの背面411B側を閉塞する可撓部412Cを有する。つまり、開口部411Cは、振動膜412の振動領域である可撓部412Cの外縁を規定する。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 vibrating film 412 is made of, for example, SiO 2 , a laminated body of SiO 2 and ZrO 2 , or the like, and is provided on the back surface 411B of the substrate body 411. That is, the vibrating film 412 has a flexible portion 412C that is supported by the wall portion 411D that forms the opening 411C and closes the rear surface 411B side of the opening 411C. That is, the opening 411C defines the outer edge of the flexible portion 412C, which is the vibrating region of the vibrating film 412. The thickness of the vibrating film 412 is sufficiently smaller than that of the substrate body 411.

また、各開口部411Cを閉塞する可撓部412Cの作動面412Bには、それぞれ下部電極414、圧電膜415、及び上部電極416の積層体である圧電素子413が設けられている。これら可撓部412C及び圧電素子413により、1つの超音波トランスデューサー45が構成される。
なお、アレイ領域Ar1における、超音波トランスデューサー45が設けられた領域、つまり、平面視において、開口部411C(可撓部412C)と重なる領域を、素子領域Ar11とも称す。また、アレイ領域Ar1における、素子領域Ar11以外の領域、すなわち、平面視において、壁部411Dと重なる領域を、素子外領域Ar12とも称す。
In addition, a piezoelectric element 413, which is a laminated body of a lower electrode 414, a piezoelectric film 415, and an upper electrode 416, is provided on the operation surface 412B of the flexible portion 412C that closes each opening 411C. The flexible portion 412C and the piezoelectric element 413 form one ultrasonic transducer 45.
A region in the array region Ar1 where the ultrasonic transducer 45 is provided, that is, a region overlapping with the opening 411C (flexible portion 412C) in a plan view is also referred to as an element region Ar11. A region in the array region Ar1 other than the element region Ar11, that is, a region overlapping the wall portion 411D in plan view is also referred to as an element outside region Ar12.

このような超音波トランスデューサー45では、下部電極414及び上部電極416の間に所定周波数のパルス波電圧が印加されることにより、開口部411Cの開口領域内の可撓部412Cを振動させて、開口面412A側から超音波を送信する。また、対象物から反射され、開口面412Aに入射する超音波により可撓部412Cが振動されると、圧電膜415の上下で電位差が発生する。したがって、下部電極414及び上部電極416間に発生する前記電位差を検出することにより、超音波を検出、つまり受信する。   In such an ultrasonic transducer 45, a pulse wave voltage having a predetermined frequency is applied between the lower electrode 414 and the upper electrode 416 to vibrate the flexible portion 412C in the opening region of the opening 411C, Ultrasonic waves are transmitted from the opening surface 412A side. Further, when the flexible portion 412C is vibrated by the ultrasonic waves reflected from the object and incident on the opening surface 412A, a potential difference is generated above and below the piezoelectric film 415. Therefore, the ultrasonic wave is detected, that is, received by detecting the potential difference generated between the lower electrode 414 and the upper electrode 416.

ここで、下部電極414は、X方向に沿って直線状に形成され、1CHの送受信列45Aを構成する。この下部電極414の両端部(±X側端部)には、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。   Here, the lower electrode 414 is linearly formed along the X direction, and constitutes the 1CH transmission / reception column 45A. Signal terminals 414P electrically connected to the circuit board 23 in the terminal region Ar2 are provided at both ends (± X side ends) of the lower electrode 414.

また、上部電極416は、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45A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方向に沿っ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)には、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。   The upper electrode 416 is linearly formed along the Y direction and connects the transmission / reception columns 45A arranged in the Y direction. Then, the ± Y side ends of the upper electrode 416 are connected to the common electrode line 416A. The common electrode line 416A connects the plurality of upper electrodes 416 arranged along the X direction. At both ends (± X side ends) of the common electrode line 416A, common terminals 416P electrically connected to the circuit board 23 are provided. The common terminal 416P is connected to a reference potential circuit (not shown) of the circuit board 23 and set to the reference potential.

(封止板の構成)
封止板42は、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、Si等の半導体基板や、絶縁体基板により構成される。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45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45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。
(Structure of sealing plate)
The sealing plate 42 is formed, for example, in the same shape as the element substrate 41 when viewed in the thickness direction, and is made of a semiconductor substrate such as Si or an insulating substrate. Since the material and thickness of the sealing plate 42 affect the frequency characteristics of the ultrasonic transducer 45, it is preferably set based on the center frequency of ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic transducer 45.

封止板42は、素子基板41のアレイ領域Ar1のうち素子領域Ar11に対向する領域には凹溝421が形成される。すなわち、封止板42は、開口部411Cに対応した複数の凹溝421を有する。これにより、超音波トランスデューサー45により振動される可撓部412Cに対応する素子領域Ar11では、素子基板41と封止板42との間に所定寸法のギャップ421Aが設けられることになり、振動膜412の振動が阻害されない。また、1つの超音波トランスデューサー45からの背面波が、他の隣接する超音波トランスデューサー45に入射される不都合(クロストーク)を抑制できる。   The sealing plate 42 has a groove 421 formed in a region of the array region Ar1 of the element substrate 41 facing the element region Ar11. That is, the sealing plate 42 has a plurality of concave grooves 421 corresponding to the openings 411C. As a result, in the element region Ar11 corresponding to the flexible portion 412C vibrated by the ultrasonic transducer 45, the gap 421A having a predetermined size is provided between the element substrate 41 and the sealing plate 42, and the vibrating film is formed. The vibration of 412 is not disturbed. Further, it is possible to suppress the inconvenience (crosstalk) that the back wave from one ultrasonic transducer 45 is incident on another adjacent ultrasonic transducer 45.

また、振動膜412が振動すると、開口部411C側(開口面412A側)の他、封止板42側(背面411B側)にも背面波として超音波が放出される。この背面波は、封止板42により反射され、再びギャップ421Aを介して振動膜412側に放出される。この際、反射背面波と、振動膜412から開口面412A側に放出される超音波との位相がずれると、超音波が減衰する。したがって、本実施形態では、ギャップ421Aにおける音響的な距離が、超音波の波長をλとしてλ/4の奇数倍となるように、各凹溝421の溝深さが設定されている。言い換えれば、超音波トランスデューサー45から発せられる超音波の波長λを考慮して、素子基板41や封止板42の各部の厚み寸法が設定される。   When the vibrating film 412 vibrates, ultrasonic waves are emitted as back waves not only to the opening 411C side (opening surface 412A side) but also to the sealing plate 42 side (back surface 411B side). This back wave is reflected by the sealing plate 42 and is again emitted to the vibrating film 412 side through the gap 421A. At this time, if the phase of the reflected back wave and the ultrasonic wave emitted from the vibrating film 412 to the opening surface 412A side shifts, the ultrasonic wave is attenuated. Therefore, in the present embodiment, the groove depth of each concave groove 421 is set so that the acoustic distance in the gap 421A is an odd multiple of λ / 4 where the wavelength of the ultrasonic wave is λ. In other words, the thickness dimension of each part of the element substrate 41 and the sealing plate 42 is set in consideration of the wavelength λ of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic transducer 45.

また、封止板42は、素子基板41の端子領域Ar2に対向する位置に、各端子414P,416Pを回路基板23に接続する接続部が設けられる。接続部としては、例えば、素子基板41に設けられた開口と、当該開口を介して各端子414P,416Pと回路基板23とを接続するFPC(Flexible printed circuits)やケーブル線、ワイヤー等の配線部材と、を含む構成が例示される。   Further, the sealing plate 42 is provided with a connecting portion that connects the terminals 414P and 416P to the circuit board 23 at a position facing the terminal region Ar2 of the element substrate 41. As the connection portion, for example, an opening provided in the element substrate 41 and a wiring member such as an FPC (Flexible printed circuits), a cable wire, or a wire that connects the terminals 414P and 416P to the circuit board 23 through the opening. A configuration including and is illustrated.

(音響部材の構成)
音響部材5は、素子基板41の+Z側を覆うように配置される音響層43と、音響層43の+Z側に配置される音響レンズ44と、を含み構成される。
音響部材5は、例えば粘弾性体、エラストマーが望ましく、シリコーンゴム、ブタジエンゴムが好適である。音響インピーダンスは、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)が望ましい。これにより、音響部材5は、超音波トランスデューサー45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45に伝播させる。
(Structure of acoustic member)
The acoustic member 5 includes an acoustic layer 43 arranged so as to cover the + Z side of the element substrate 41, and an acoustic lens 44 arranged on the + Z side of the acoustic layer 43.
The acoustic member 5 is preferably a viscoelastic body or an elastomer, for example, and silicone rubber or butadiene rubber is preferable. The acoustic impedance is preferably an acoustic impedance (for example, 1.5M Rayls) close to the acoustic impedance of the living body to be measured. As a result, the acoustic member 5 efficiently propagates the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer 45 to the living body as a measurement target, and also efficiently propagates the ultrasonic wave reflected in the living body to the ultrasonic transducer 45. Let

(音響レンズの構成)
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当接される。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、超音波デバイス22から送信された超音波を収束させる。
(Structure of acoustic lens)
As shown in FIG. 1, the acoustic lens 44 is exposed to the outside through the sensor window 21B of the housing 21, and is brought into contact with the surface of the living body that is the measurement target. The acoustic lens 44 has a cylindrical cross section in the ZX plane and converges the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic device 22.

(音響層の構成)
図5は、図4のB−B線で切断した音響層43の断面を模式的に示す図である。
音響層43は、平面視において、素子外領域Ar12(図3参照)の少なくとも一部と重なる位置に空隙部430を形成する空隙形成面431を有する。
空隙部430は、平面視において音響層43の壁部411Dと重なる位置に形成される。空隙部430は、平面視において、各超音波トランスデューサー45を囲むように、X方向及びY方向のそれぞれの方向に沿う格子状に形成される。この空隙部430は、後述するように壁部411Dに向かう超音波の少なくとも一部を超音波トランスデューサー45に導く。換言すると、空隙部430は、平面視において、X方向に沿って隣り合って配置される2つの超音波トランスデューサー45に挟まれる位置と、Y方向に沿って隣り合って配置される2つの超音波トランスデューサー45に挟まれる位置と、に形成される。
(Structure of acoustic layer)
FIG. 5: is a figure which shows typically the cross section of the acoustic layer 43 cut | disconnected by the BB line of FIG.
The acoustic layer 43 has a void forming surface 431 that forms a void portion 430 at a position overlapping at least a part of the element outside region Ar12 (see FIG. 3) in a plan view.
The void portion 430 is formed at a position overlapping the wall portion 411D of the acoustic layer 43 in a plan view. The void portion 430 is formed in a lattice shape along each of the X direction and the Y direction so as to surround each ultrasonic transducer 45 in a plan view. The void portion 430 guides at least a part of ultrasonic waves toward the wall portion 411D to the ultrasonic transducer 45 as described later. In other words, in the plan view, the void portion 430 is sandwiched between the two ultrasonic transducers 45 arranged adjacent to each other along the X direction and the two superposed portions arranged adjacent to each other along the Y direction. It is formed at a position sandwiched between the sound wave transducers 45.

図4に示すように、空隙部430のうちのY方向に沿って形成された領域では、ZX面における断面形状が略三角形状である。また、空隙部430のうちのY方向に沿って形成された領域では、X方向の最大寸法(最大幅寸法)、つまり、−Z側端部における幅寸法が、壁部411Dと同じである。なお、図示を省略するが、空隙部430のうちX方向に沿う領域でも同様に、YZ面における断面形状が略三角形状であり、最大幅寸法が壁部411Dと同じである。   As shown in FIG. 4, in the region formed along the Y direction in the void 430, the cross-sectional shape in the ZX plane is a substantially triangular shape. Further, in the region formed along the Y direction in the void portion 430, the maximum dimension in the X direction (maximum width dimension), that is, the width dimension at the −Z side end portion is the same as that of the wall portion 411D. Although not shown, in the region along the X direction of the void 430 as well, the cross-sectional shape in the YZ plane is substantially triangular and the maximum width dimension is the same as that of the wall 411D.

図4に示すように、上記空隙部430を形成する空隙形成面431は、空隙部430に隣り合って配置された超音波トランスデューサー45に向かって傾斜する、平面状の第1傾斜部432及び第2傾斜部433を有する。この空隙形成面431は、空隙部430の+Z側に位置する。すなわち、空隙形成面431は、X方向及びY方向に沿って形成された溝部の底面であり、当該溝部は−Z側において開口する。
以下、図4を参照し、Y方向に延在する空隙部430を形成する第1傾斜部432及び第2傾斜部433について、主に説明する。
As shown in FIG. 4, the void forming surface 431 forming the void 430 is inclined toward the ultrasonic transducer 45 disposed adjacent to the void 430, and has a planar first inclined portion 432 and It has a second inclined portion 433. The space forming surface 431 is located on the + Z side of the space 430. That is, the void forming surface 431 is the bottom surface of the groove portion formed along the X direction and the Y direction, and the groove portion is open on the −Z side.
Hereinafter, with reference to FIG. 4, the first inclined portion 432 and the second inclined portion 433 forming the void portion 430 extending in the Y direction will be mainly described.

第1傾斜部432は、空隙部430をX方向に挟むように配置された2つの超音波トランスデューサー45のうち、−X側の超音波トランスデューサー45(2つの超音波トランスデューサー45の一方)に向かって傾斜する。
図4に示すように、ZX面内において、第1傾斜部432と重なる第1仮想線L1は、上記−X側の超音波トランスデューサー45の可撓部412C、すなわち素子領域Ar11(図3参照)に交差する。
The first inclined portion 432 is the -X side ultrasonic transducer 45 (one of the two ultrasonic transducers 45) of the two ultrasonic transducers 45 arranged so as to sandwich the void portion 430 in the X direction. Lean toward.
As shown in FIG. 4, in the ZX plane, the first imaginary line L1 overlapping the first inclined portion 432 is the flexible portion 412C of the -X side ultrasonic transducer 45, that is, the element region Ar11 (see FIG. 3). ) Cross.

第2傾斜部433は、空隙部430をX方向に挟むように配置された2つの超音波トランスデューサー45のうち、+X側の超音波トランスデューサー45(2つの超音波トランスデューサー45の他方)に向かって傾斜する。
図4に示すように、ZX面内において、第2傾斜部433と重なる第2仮想線L2は、上記+X側の超音波トランスデューサー45の可撓部412C、すなわち素子領域Ar11(図3参照)に交差する。
The second inclined portion 433 is provided on the + X side ultrasonic transducer 45 (the other of the two ultrasonic transducers 45) of the two ultrasonic transducers 45 arranged so as to sandwich the void 430 in the X direction. Incline toward.
As shown in FIG. 4, in the ZX plane, the second virtual line L2 that overlaps the second inclined portion 433 is the flexible portion 412C of the + X side ultrasonic transducer 45, that is, the element region Ar11 (see FIG. 3). Cross.

これら第1傾斜部432及び第2傾斜部433は、+Z側において互いに接続する。また、X方向における第1傾斜部432及び第2傾斜部433間の距離は、−Z側に向かうにしたがって大きくなる。このような第1傾斜部432及び第2傾斜部433によって、上述のように断面が略三角形状の空隙部430が形成される。   The first inclined portion 432 and the second inclined portion 433 are connected to each other on the + Z side. In addition, the distance between the first sloped portion 432 and the second sloped portion 433 in the X direction increases toward the −Z side. The first inclined portion 432 and the second inclined portion 433 as described above form the void portion 430 having a substantially triangular cross section as described above.

このように構成された空隙部430は、気体が充填されており、例えば空気、希ガス(ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス)、窒素ガス等が充填されてもよい。空隙部430の音響インピーダンスは、空気を充填した場合、0.00043MRaylsであり、音響層43における空隙部430以外の領域の音響インピーダンス(例えば1.5MRayls)よりも遥かに小さい。すなわち、空隙部430の界面である第1傾斜部432及び第2傾斜部433において、空隙部430の内外の音響インピーダンス差が大きい。したがって、Z方向に沿って、測定対象から壁部411D(素子外領域Ar12)に向かって伝播する超音波は、空隙部430によって超音波トランスデューサー45に向かって導かれる。なお、空隙部430の音響インピーダンスは、音響部材5の音響インピーダンスの1/1000以下が望ましい。   The void portion 430 configured in this manner is filled with gas, and may be filled with air, a rare gas (helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas, xenon gas), nitrogen gas, or the like. The acoustic impedance of the void 430 is 0.00043MRayls when filled with air, and is much smaller than the acoustic impedance of a region other than the void 430 in the acoustic layer 43 (for example, 1.5MRayls). That is, in the first sloped portion 432 and the second sloped portion 433 which are the interfaces of the void 430, the acoustic impedance difference between the inside and outside of the void 430 is large. Therefore, the ultrasonic waves propagating from the measurement target toward the wall portion 411D (outer element region Ar12) along the Z direction are guided toward the ultrasonic transducer 45 by the void portion 430. The acoustic impedance of the void 430 is preferably 1/1000 or less of the acoustic impedance of the acoustic member 5.

より具体的には、第1傾斜部432は、入射した超音波の少なくとも一部を、第1仮想線L1に沿って、空隙部430の−X側に位置する超音波トランスデューサー45に向かう方向に伝播させる。また、第2傾斜部433は、入射した超音波の少なくとも一部を、第2仮想線L2に沿って、空隙部430の+X側に位置する超音波トランスデューサー45に向かう方向に伝播させる。これにより、壁部411Dに向かって伝播する超音波の少なくとも一部は、超音波トランスデューサー45によって受信される。   More specifically, the first inclined portion 432 is a direction in which at least a part of the incident ultrasonic waves is directed toward the ultrasonic transducer 45 located on the −X side of the void 430 along the first virtual line L1. Propagate to. Moreover, the 2nd inclination part 433 propagates at least one part of the incident ultrasonic wave toward the ultrasonic transducer 45 located in the + X side of the void part 430 along the 2nd virtual line L2. Thereby, at least a part of the ultrasonic waves propagating toward the wall portion 411D is received by the ultrasonic transducer 45.

なお、Y方向に沿って配置される空隙部430を形成する第1傾斜部432及び第2傾斜部433について説明したが、X方向に沿って配置される空隙部430においても同様である。すなわち、X方向に沿って配置される空隙部430は、Y方向に隣り合う2つの超音波トランスデューサーに挟まれる位置に形成される。当該空隙部430を形成する空隙形成面431は、上記2つの超音波トランスデューサーのうち、−Y側の超音波トランスデューサー45に向かって傾斜する第1傾斜部432と、+Y側の超音波トランスデューサー45に向かって傾斜する第2傾斜部433と、を有する。   Although the first sloped portion 432 and the second sloped portion 433 forming the void portion 430 arranged along the Y direction have been described, the same applies to the void portion 430 arranged along the X direction. That is, the void portion 430 arranged along the X direction is formed at a position sandwiched by two ultrasonic transducers adjacent in the Y direction. The void forming surface 431 forming the void 430 includes a first inclined portion 432 that is inclined toward the -Y side ultrasonic transducer 45 among the two ultrasonic transducers and a + Y side ultrasonic transformer. A second inclined portion 433 that inclines toward theducer 45.

[第1実施形態の作用効果]
上述のように構成される第1実施形態では、以下の作用効果を得ることができる。
音響部材5は、超音波トランスデューサーアレイ46を覆うように配置され、Z方向(第1方向)において素子外領域Ar12と重なる空隙部430を有する。この空隙部430を形成する空隙形成面431は、当該空隙部430に隣り合う超音波トランスデューサー45に向かって傾斜する傾斜部として、第1傾斜部432及び第2傾斜部433を有する。この第1傾斜部432及び第2傾斜部433は、上述のように、素子外領域Ar12に入射する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサー45に向かって伝播させることができる。したがって、素子外領域Ar12に向かって伝播する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサー45によって受信でき、超音波デバイス22の受信感度を向上させることができる。
[Operation and effect of the first embodiment]
In the first embodiment configured as described above, the following operational effects can be obtained.
The acoustic member 5 is arranged so as to cover the ultrasonic transducer array 46, and has a void portion 430 that overlaps with the element outside region Ar12 in the Z direction (first direction). The space forming surface 431 forming the space 430 has a first slope 432 and a second slope 433 as slopes that slope toward the ultrasonic transducer 45 adjacent to the space 430. As described above, the first sloped portion 432 and the second sloped portion 433 can propagate at least a part of the ultrasonic wave incident on the element outside region Ar12 toward the ultrasonic transducer 45. Therefore, at least a part of the ultrasonic waves propagating toward the out-of-element region Ar12 can be received by the ultrasonic transducer 45, and the receiving sensitivity of the ultrasonic device 22 can be improved.

また、第1傾斜部432及び第2傾斜部433は、平面状であり、+Z側で互いに接続し、略三角形状の断面を有する空隙部430を形成する。これらのうち第1傾斜部432は、空隙部430を挟むように配置された2つの超音波トランスデューサー45の一方に向かって傾斜し、第2傾斜部433は、2つの超音波トランスデューサー45の他方に向かって傾斜する。このような構成では、素子外領域Ar12に向かう超音波の一部を、第1傾斜部432によって、上記一方の超音波トランスデューサー45に導くことができる。また、素子外領域Ar12に向かう超音波の他の一部を、第2傾斜部433によって、上記他方の超音波トランスデューサー45に導くことができる。すなわち、Z方向に沿って素子外領域Ar12に向かって伝播する超音波を、より確実に超音波トランスデューサー45に向かって導くことができ、より確実に送受感度の向上を図ることができる。   The first inclined portion 432 and the second inclined portion 433 are planar and are connected to each other on the + Z side to form the void portion 430 having a substantially triangular cross section. Of these, the first inclined portion 432 is inclined toward one of the two ultrasonic transducers 45 arranged so as to sandwich the space 430, and the second inclined portion 433 is formed between the two ultrasonic transducers 45. Incline towards the other. With such a configuration, a part of the ultrasonic wave traveling toward the element outside region Ar12 can be guided to the one ultrasonic transducer 45 by the first inclined portion 432. In addition, the other part of the ultrasonic waves traveling toward the element outside region Ar12 can be guided to the other ultrasonic transducer 45 by the second inclined portion 433. That is, the ultrasonic waves propagating toward the outside-element region Ar12 along the Z direction can be guided more reliably to the ultrasonic transducer 45, and the transmission / reception sensitivity can be more reliably improved.

本実施形態では、図4に示すように、Y方向に沿って形成される第1傾斜部432では、ZX面内において、第1傾斜部432に重なる第1仮想線L1が、上記一方の超音波トランスデューサー45(−X側に位置する超音波トランスデューサー45)に交差する。第1傾斜部432は、入射した超音波の少なくとも一部を、上記一方の超音波トランスデューサー45に向かって、第1仮想線L1に沿う方向に伝播させることができる。第2傾斜部433も同様に、入射した超音波の少なくとも一部を、上記他方の超音波トランスデューサー45(+X側に位置する超音波トランスデューサー45)に向かって、第2仮想線L2に沿う方向に伝播させることができる。なお、X方向に沿って形成される第1傾斜部432及び第2傾斜部433についても同様である。このような構成では、素子外領域Ar12に向かって伝播する超音波の一部を、第1傾斜部432及び第2傾斜部433によって、より確実に超音波トランスデューサー45に導くことができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, in the first inclined portion 432 formed along the Y direction, the first virtual line L1 that overlaps the first inclined portion 432 in the ZX plane is one of the above It intersects with the acoustic wave transducer 45 (the ultrasonic transducer 45 located on the −X side). The first inclined portion 432 can propagate at least a part of the incident ultrasonic waves toward the one ultrasonic transducer 45 in the direction along the first virtual line L1. Similarly, in the second inclined portion 433, at least a part of the incident ultrasonic wave is directed toward the other ultrasonic transducer 45 (the ultrasonic transducer 45 located on the + X side) along the second virtual line L2. Can be propagated in any direction. The same applies to the first inclined portion 432 and the second inclined portion 433 formed along the X direction. With such a configuration, a part of the ultrasonic waves propagating toward the element outside region Ar12 can be more reliably guided to the ultrasonic transducer 45 by the first inclined portion 432 and the second inclined portion 433.

空隙部430は、幅方向(第2方向であり図4ではX方向)の寸法(幅寸法)が、素子外領域Ar12すなわち壁部411Dの幅寸法と同じである。
ここで、空隙部430の幅寸法が、素子外領域Ar12よりも大きい場合、超音波トランスデューサー45から送信される超音波の一部が、空隙部430によって遮られ、出力が低下するおそれがある。また、空隙部430の幅寸法が、素子外領域Ar12よりも小さい場合、素子外領域Ar12に向かって伝播する超音波の一部が、そのまま素子外領域Ar12に入射し、上述のように受信感度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態では、空隙部430の幅寸法は、素子外領域Ar12と同じであるため、上述の出力低下や受信感度の低下を抑制できる。
The dimension (width dimension) of the void 430 in the width direction (the second direction, which is the X direction in FIG. 4) is the same as the width dimension of the element outer region Ar12, that is, the wall portion 411D.
Here, when the width dimension of the void portion 430 is larger than the element outside region Ar12, a part of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer 45 may be blocked by the void portion 430, and the output may be reduced. . Further, when the width dimension of the void portion 430 is smaller than the element outside region Ar12, a part of the ultrasonic wave propagating toward the element outside region Ar12 directly enters the element outside region Ar12, and the reception sensitivity as described above. May decrease. On the other hand, in the present embodiment, since the width dimension of the void portion 430 is the same as that of the element outer region Ar12, it is possible to suppress the above-described output reduction and reception sensitivity reduction.

基板本体部411は、開口部411Cと壁部411Dとを有し、−Z側に配置された振動膜412によって開口部411Cが閉塞されている。この開口部411Cを閉塞する振動膜412の可撓部412Cと、当該可撓部412Cに設けられた圧電素子413とにより超音波トランスデューサー45が構成される。すなわち、Z方向に沿って伝播し、開口部411C内の可撓部412Cに入射する超音波が、超音波トランスデューサー45によって検出される。
このような構成では、可撓部412Cよりも+Z側に壁部411Dが配置されるため、超音波が壁部411Dに入射しやすい。これに対して、上述のように空隙部430は、壁部411Dと重なるように設けられる。したがって、壁部411Dに向かう超音波を超音波トランスデューサー45に向かって導くことができ、超音波の受信感度の低下を抑制できる。
The substrate body 411 has an opening 411C and a wall 411D, and the opening 411C is closed by the vibrating film 412 arranged on the −Z side. An ultrasonic transducer 45 is configured by the flexible portion 412C of the vibrating film 412 that closes the opening 411C and the piezoelectric element 413 provided in the flexible portion 412C. That is, the ultrasonic wave that propagates along the Z direction and enters the flexible portion 412C in the opening 411C is detected by the ultrasonic transducer 45.
In such a configuration, since the wall portion 411D is arranged on the + Z side of the flexible portion 412C, ultrasonic waves are likely to enter the wall portion 411D. On the other hand, as described above, the void portion 430 is provided so as to overlap the wall portion 411D. Therefore, the ultrasonic waves toward the wall portion 411D can be guided toward the ultrasonic transducer 45, and the decrease in the reception sensitivity of the ultrasonic waves can be suppressed.

[第2実施形態]
以下、第2実施形態について説明する。
上記第1実施形態では、空隙部430は、第1傾斜部432及び第2傾斜部433と、壁部411Dの+Z側の面と、に囲まれるように形成されていた。これに対して、第2実施形態では、空隙部430は、音響層43の内部に形成され、Z方向において壁部411Dと離間する点で、第1実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、第1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]
The second embodiment will be described below.
In the first embodiment, the void portion 430 is formed so as to be surrounded by the first inclined portion 432 and the second inclined portion 433 and the + Z side surface of the wall portion 411D. On the other hand, the second embodiment differs from the first embodiment in that the void portion 430 is formed inside the acoustic layer 43 and is separated from the wall portion 411D in the Z direction.
In the following description, the same components as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted or simplified.

図6は、第2実施形態の超音波デバイス22Aを模式的に示す断面図である。
超音波デバイス22Aは、図6に示すように、音響層43A及び音響レンズ44を含む音響部材5Aを有する。
音響層43Aは、平面視において、素子外領域Ar12(図3参照)、つまり壁部411Dの少なくとも一部と重なる位置に、Z方向に壁部411Dと離間して空隙部430Aが設けられる。すなわち、壁部411Dの+Z側に、音響層43Aの一部が設けられる。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the ultrasonic device 22A of the second embodiment.
As shown in FIG. 6, the ultrasonic device 22A has an acoustic member 5A including an acoustic layer 43A and an acoustic lens 44.
In the acoustic layer 43A, a void portion 430A is provided at a position overlapping with the outer region Ar12 (see FIG. 3), that is, at least a portion of the wall portion 411D in plan view, separated from the wall portion 411D in the Z direction. That is, a part of the acoustic layer 43A is provided on the + Z side of the wall portion 411D.

音響層43Aは、空隙部430Aを形成する空隙形成面431Aを有する。この空隙形成面431Aは、第1傾斜部432と、第2傾斜部433と、底面部434と、を有する。これらのうち底面部434は、XY面に平行な平面状に形成され、第1傾斜部432及び第2傾斜部433のそれぞれの−Z側の端部に連続する。   The acoustic layer 43A has a void forming surface 431A that forms a void 430A. The void forming surface 431A has a first inclined portion 432, a second inclined portion 433, and a bottom surface portion 434. Of these, the bottom surface portion 434 is formed in a plane shape parallel to the XY plane and is continuous with the −Z side end portions of the first inclined portion 432 and the second inclined portion 433, respectively.

[第2実施形態の作用効果]
空隙部430Aは、素子基板41と離間して設けられる。すなわち、空隙部430Aと素子基板41との間には音響層43Aの一部が配置されている。このような構成では、素子外領域Ar12の壁部411Dに音響層43Aを支持させることができる。したがって、主に素子領域Ar11にて音響層43Aが支持される場合と比べて、音響層43Aの支持によって素子領域Ar11に作用する応力を緩和でき、当該応力によって超音波トランスデューサー45に特性変化等の不具合が生じることを抑制できる。
[Operation and effect of the second embodiment]
The void portion 430A is provided separately from the element substrate 41. That is, a part of the acoustic layer 43A is arranged between the void portion 430A and the element substrate 41. With such a configuration, the acoustic layer 43A can be supported by the wall portion 411D of the element outside region Ar12. Therefore, compared with the case where the acoustic layer 43A is mainly supported by the element region Ar11, the stress acting on the element region Ar11 can be relaxed by the support of the acoustic layer 43A, and the stress changes the characteristics of the ultrasonic transducer 45. It is possible to suppress the occurrence of the problem.

[第3実施形態]
以下、第3実施形態について説明する。
上記第1実施形態では、空隙部430は、音響層43に形成されていた。これに対して、第3実施形態では、空隙部は、音響レンズに形成されている点で、第1実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、第1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。
[Third Embodiment]
The third embodiment will be described below.
In the first embodiment, the void 430 is formed in the acoustic layer 43. On the other hand, the third embodiment differs from the first embodiment in that the void is formed in the acoustic lens.
In the following description, the same components as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted or simplified.

図7は、第3実施形態の超音波デバイス22Bを模式的に示す断面図である。
超音波デバイス22Bは、図7に示すように、音響層43B及び音響レンズ44Bを含む音響部材5Bを有する。
音響層43Bは、アレイ領域Ar1(図3参照)において、素子基板41の+Z側の面を覆う。すなわち、音響層43Bは、可撓部412Cの開口面412A及び壁部411Dの+Z側の面(前面411A)上に配置される。
FIG. 7: is sectional drawing which shows the ultrasonic device 22B of 3rd Embodiment typically.
As shown in FIG. 7, the ultrasonic device 22B has an acoustic member 5B including an acoustic layer 43B and an acoustic lens 44B.
The acoustic layer 43B covers the + Z side surface of the element substrate 41 in the array region Ar1 (see FIG. 3). That is, the acoustic layer 43B is arranged on the opening surface 412A of the flexible portion 412C and the + Z side surface (front surface 411A) of the wall portion 411D.

音響レンズ44Bは、平面視において音響層43Bの壁部411Dと重なる位置に空隙部440を形成する空隙形成面441を有する。空隙部440及び空隙形成面441は、音響レンズ44Bに形成されている点を除き、それぞれ第1実施形態の空隙部430及び空隙形成面431と略同様に構成される。   The acoustic lens 44B has a void forming surface 441 that forms a void 440 at a position overlapping the wall 411D of the acoustic layer 43B in a plan view. The void portion 440 and the void forming surface 441 are configured in substantially the same manner as the void portion 430 and the void forming surface 431 of the first embodiment except that they are formed on the acoustic lens 44B.

すなわち、空隙部440は、X方向及びY方向のそれぞれの方向に沿う格子状に形成される。図7に示すように、空隙部440のうちのY方向に沿って形成された領域では、ZX面における断面形状が略三角形状であり、X方向の最大幅寸法が壁部411Dと同じである。なお、空隙部440のうちX方向に沿う領域でも同様に、YZ面における断面形状が略三角形状であり、最大幅寸法が壁部411Dと同じである。   That is, the void portions 440 are formed in a lattice shape along the X direction and the Y direction. As shown in FIG. 7, in the region formed along the Y direction in the void portion 440, the cross-sectional shape in the ZX plane is a substantially triangular shape, and the maximum width dimension in the X direction is the same as that of the wall portion 411D. . Similarly, in the region of the void 440 along the X direction, the cross-sectional shape in the YZ plane is substantially triangular and the maximum width dimension is the same as that of the wall 411D.

空隙形成面441は、図7に示すように、空隙部440に隣り合って配置された超音波トランスデューサー45に向かって傾斜する、平面状の第1傾斜部442及び第2傾斜部443を有する。これら第1傾斜部442及び第2傾斜部443は、第1実施形態の第1傾斜部432及び第2傾斜部433と同様に、+Z側において互いに連続する。また、第1傾斜部442及び第2傾斜部443は、空隙部440を挟むように配置された2つの超音波トランスデューサー45の配列方向(X方向及びY方向のいずれか一方であり、図7ではX方向)における距離が、−Z側に向かうにしたがって大きくなる。   As shown in FIG. 7, the void forming surface 441 has a planar first inclined portion 442 and a second inclined portion 443 which are inclined toward the ultrasonic transducer 45 arranged adjacent to the void portion 440. . The first sloped portion 442 and the second sloped portion 443 are continuous with each other on the + Z side, like the first sloped portion 432 and the second sloped portion 433 of the first embodiment. Further, the first inclined portion 442 and the second inclined portion 443 are arranged in one of the two ultrasonic transducers 45 arranged so as to sandwich the void portion 440 (one of the X direction and the Y direction, and FIG. Then, the distance in the X direction) increases toward the −Z side.

なお、図7に示すように、第1仮想線L1は、ZX面内において、第1傾斜部442と重なり、−X側の超音波トランスデューサー45の可撓部412Cに交差する。第2仮想線L2は、ZX面内において、第2傾斜部443と重なり、+X側の超音波トランスデューサー45の可撓部412Cに交差する。   As shown in FIG. 7, the first imaginary line L1 overlaps the first inclined portion 442 in the ZX plane and intersects with the flexible portion 412C of the -X side ultrasonic transducer 45. The second virtual line L2 overlaps with the second inclined portion 443 in the ZX plane and intersects with the flexible portion 412C of the ultrasonic transducer 45 on the + X side.

[第3実施形態の作用効果]
第3実施形態では、第1実施形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
音響部材5Bは、空隙部440が形成される音響レンズ44Bを有し、音響レンズ44Bは、音響層43Bの+Z側に配置される。ここで、音響レンズ44Bは、超音波の送受信時に、測定対象に当接される。このため、音響レンズ44Bは、当接時の変形を抑制可能な硬度を有することが好ましい。このような音響レンズ44Bに空隙部440を形成することにより、空隙部440の変形を抑制でき、より確実に受信感度の向上を図ることができる。
[Operation and effect of the third embodiment]
In the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the same effects as the first embodiment.
The acoustic member 5B has an acoustic lens 44B in which the void portion 440 is formed, and the acoustic lens 44B is arranged on the + Z side of the acoustic layer 43B. Here, the acoustic lens 44B is brought into contact with the measurement target when transmitting and receiving ultrasonic waves. For this reason, it is preferable that the acoustic lens 44B has a hardness that can suppress deformation at the time of contact. By forming the void portion 440 in such an acoustic lens 44B, the deformation of the void portion 440 can be suppressed, and the reception sensitivity can be more reliably improved.

また、音響層43Bは、超音波トランスデューサー45の駆動を阻害しない程度の硬度を有することが好ましい。本実施形態では、音響層43Bに空隙部が形成されていないため、音響層43Bの硬度を小さくすることができる。これにより、音響層43Bによって、超音波トランスデューサー45の駆動が阻害されることを一層抑制でき、送受信感度の向上を図ることができる。   Further, it is preferable that the acoustic layer 43B have a hardness that does not hinder the driving of the ultrasonic transducer 45. In this embodiment, since no void is formed in the acoustic layer 43B, the hardness of the acoustic layer 43B can be reduced. As a result, it is possible to further suppress the drive of the ultrasonic transducer 45 from being hindered by the acoustic layer 43B, and it is possible to improve the transmission / reception sensitivity.

[第4実施形態]
以下、第4実施形態について説明する。
上記第1実施形態では、音響部材5は、振動膜412の開口面412Aの側、すなわち基板本体部411を覆うように配置されていた。これに対して、第4実施形態では、音響部材5は、振動膜412の作動面412Bを覆うように、基板本体部411とは反対側に設けられている点で、第1実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、第1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。
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment will be described below.
In the first embodiment, the acoustic member 5 is arranged so as to cover the opening surface 412A side of the vibrating film 412, that is, the substrate body 411. On the other hand, in the fourth embodiment, the acoustic member 5 is different from the first embodiment in that the acoustic member 5 is provided on the side opposite to the substrate body 411 so as to cover the operating surface 412B of the vibrating film 412. To do.
In the following description, the same components as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted or simplified.

図8は、第4実施形態の超音波デバイス22Cを模式的に示す断面図である。
超音波デバイス22Cは、図8に示すように、素子基板41Cと、素子基板41Cの−Z側に配置される封止板42Cと、素子基板41Cの+Z側に配置される音響部材5と、を備える。超音波デバイス22Cは、+Z側に超音波を送信可能に構成される。
FIG. 8: is sectional drawing which shows typically the ultrasonic device 22C of 4th Embodiment.
As shown in FIG. 8, the ultrasonic device 22C includes an element substrate 41C, a sealing plate 42C arranged on the −Z side of the element substrate 41C, and an acoustic member 5 arranged on the + Z side of the element substrate 41C. Equipped with. The ultrasonic device 22C is configured to be capable of transmitting ultrasonic waves to the + Z side.

素子基板41Cは、第1実施形態の素子基板41と、XY面に対して面対称(鏡像対称)の関係にある。すなわち、振動膜412は、基板本体部411の+Z側に設けられる。すなわち、振動膜412の−Z側の面が開口面412Aであり、+Z側の面が作動面412Bである。この作動面412Bに圧電素子413が設けられる。
封止板42Cは、平板状に形成され、素子基板41Cの−Z側に、基板本体部411と対向するように設けられる。
The element substrate 41C has a plane symmetry (mirror image symmetry) relationship with the element substrate 41 of the first embodiment with respect to the XY plane. That is, the vibrating film 412 is provided on the + Z side of the substrate body 411. That is, the −Z side surface of the vibrating film 412 is the opening surface 412A, and the + Z side surface is the operating surface 412B. The piezoelectric element 413 is provided on the operating surface 412B.
The sealing plate 42C is formed in a flat plate shape, and is provided on the −Z side of the element substrate 41C so as to face the substrate body 411.

音響部材5は、音響層43と、音響レンズ44と、を備える。
音響層43は、振動膜412の作動面412B側に配置される点を除き、第1実施形態と略同様に構成される。すなわち、音響層43は、平面視において、空隙部430が壁部411Dと重なるように、素子基板41Cに配置される。この空隙部430は、素子基板41Cに接するように形成される。すなわち、空隙部430は、第1傾斜部432、第2傾斜部433、及び、振動膜412の作動面412Bによって形成される。
The acoustic member 5 includes an acoustic layer 43 and an acoustic lens 44.
The acoustic layer 43 has substantially the same configuration as that of the first embodiment, except that the acoustic layer 43 is arranged on the actuation surface 412B side of the vibrating membrane 412. That is, the acoustic layer 43 is arranged on the element substrate 41C such that the void portion 430 overlaps the wall portion 411D in a plan view. The void portion 430 is formed so as to contact the element substrate 41C. That is, the void portion 430 is formed by the first inclined portion 432, the second inclined portion 433, and the operating surface 412B of the vibrating membrane 412.

[第4実施形態の作用効果]
第4実施形態では、第1実施形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
空隙部430は、素子基板41Cに接するように形成され、平面視において、超音波トランスデューサー45(素子領域Ar11)を囲む。すなわち、平面視において、隣り合う超音波トランスデューサー45の間に空隙部430が形成される。これにより、超音波トランスデューサー45から送信された超音波が、隣り合う超音波トランスデューサー45に伝播する、所謂、クロストークが生じることを抑制できる。
[Operation and Effect of Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the same effects as the first embodiment.
The void portion 430 is formed so as to be in contact with the element substrate 41C and surrounds the ultrasonic transducer 45 (element region Ar11) in a plan view. That is, the void 430 is formed between the adjacent ultrasonic transducers 45 in a plan view. As a result, it is possible to suppress the occurrence of so-called crosstalk in which the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducers 45 propagate to the adjacent ultrasonic transducers 45.

[変形例]
なお、本発明は上述の各実施形態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 improvements within a range in which the object of the present invention can be achieved, and configurations obtained by appropriately combining the embodiments are included in the present invention. It is a thing.

(変形例1)
図9は、一変形例の超音波デバイス22Dを模式的に示す断面図である。
超音波デバイス22Dは、図9に示すように、壁部411D、すなわち素子外領域Ar12に、スリット6が設けられている点で、第1実施形態の超音波デバイス22と相違する。
図9に示すように、スリット6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45間に位置する壁部411D、すなわち素子外領域Ar12(図3参照)に設けられる。このスリット6は、壁部411DをZ方向に貫通し、かつ、Y方向に沿って設けられる。なお、スリット6は、図示を省略するが、Y方向に配置された複数の超音波トランスデューサー45間に位置する壁部411Dにも設けられる。すなわち、スリット6は、X方向及びY方向に沿って、各超音波トランスデューサー45を囲むように格子状に設けられる。
(Modification 1)
FIG. 9: is sectional drawing which shows the ultrasonic device 22D of one modification typically.
As shown in FIG. 9, the ultrasonic device 22D is different from the ultrasonic device 22 of the first embodiment in that a slit 6 is provided in the wall portion 411D, that is, the element outside region Ar12.
As shown in FIG. 9, the slit 6 is provided in the wall portion 411D located between the plurality of ultrasonic transducers 45 arranged in the X direction, that is, in the element outside region Ar12 (see FIG. 3). The slit 6 penetrates the wall portion 411D in the Z direction and is provided along the Y direction. Although not shown, the slit 6 is also provided in the wall portion 411D located between the plurality of ultrasonic transducers 45 arranged in the Y direction. That is, the slits 6 are provided in a lattice shape so as to surround each ultrasonic transducer 45 along the X direction and the Y direction.

このような構成では、隣り合う超音波トランスデューサー45の間にスリット6が形成される。これにより、超音波トランスデューサー45から送信された超音波が、隣り合う超音波トランスデューサー45間でクロストークが生じることを抑制できる。
なお、第2実施形態の超音波デバイス22Aについても同様の変形を適用できる。
In such a configuration, the slits 6 are formed between the adjacent ultrasonic transducers 45. As a result, it is possible to prevent the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducers 45 from causing crosstalk between the adjacent ultrasonic transducers 45.
Note that the same modification can be applied to the ultrasonic device 22A of the second embodiment.

(変形例2)
図10は、一変形例の超音波デバイス22Eを模式的に示す断面図である。
超音波デバイス22Eは、図10に示すように、空隙部430の幅寸法が、壁部411D(素子外領域Ar12)の幅寸法よりも大きい点で、第4実施形態と相違する。
このような構成では、可撓部412Cの一部に、音響層43が設けられる。ここで、可撓部412Cにおける音響層43によって覆われる面積が大きい程、可撓部412Cへの付加質量の値が大きくなる。ここで、所定の共振周波数の超音波トランスデューサー45を設計する際に、上記付加質量が大きくなるほど、超音波トランスデューサー45のサイズ(可撓部412Cの面積)を小さくする必要があり、結果的に受信感度が低下する。これに対して、図10に示すように、空隙部430の幅寸法を壁部411Dよりも大きくして(つまり、可撓部412Cの音響層43に覆われる面積を小さくして)、付加質量を低減させることにより、共振周波数の設計値に対して、超音波トランスデューサー45のサイズを大きくでき、ひいては受信感度を増大させることができる。
(Modification 2)
FIG. 10: is sectional drawing which shows the ultrasonic device 22E of one modification typically.
As shown in FIG. 10, the ultrasonic device 22E differs from the fourth embodiment in that the width dimension of the void portion 430 is larger than the width dimension of the wall portion 411D (outer element region Ar12).
In such a configuration, the acoustic layer 43 is provided on a part of the flexible portion 412C. Here, the larger the area of the flexible portion 412C covered by the acoustic layer 43, the larger the value of the added mass to the flexible portion 412C. Here, when designing the ultrasonic transducer 45 having a predetermined resonance frequency, the larger the above-mentioned additional mass, the smaller the size of the ultrasonic transducer 45 (the area of the flexible portion 412C) needs to be reduced. The receiving sensitivity is reduced. On the other hand, as shown in FIG. 10, the width dimension of the void portion 430 is made larger than that of the wall portion 411D (that is, the area of the flexible portion 412C covered by the acoustic layer 43 is reduced), and the added mass is increased. It is possible to increase the size of the ultrasonic transducer 45 with respect to the designed value of the resonance frequency, and thus to increase the reception sensitivity.

(変形例3)
図11は、一変形例の超音波デバイス22Fを模式的に示す断面図である。
超音波デバイス22Fは、図11に示すように、音響層43Fに、ZX断面の断面形状がV字状の空隙部430Fが形成されている点で、第1実施形態と相違する。
空隙部430Fを形成する空隙形成面431Fは、第1傾斜部432及び第2傾斜部433に加え、第3傾斜部435と、第4傾斜部436と、を有する。第3傾斜部435は、平面状であり、Z方向において、第1傾斜部432に対向する。また、第4傾斜部436は、平面状であり、Z方向において、第2傾斜部433に対向する。
換言すると、空隙部430Fは、第1傾斜部432及び第3傾斜部435に挟まれる第1スリット部と、第2傾斜部433及び第4傾斜部436に挟まれる第2スリット部と、を有する。これら第1スリット部と、第2スリット部とは、+Z側において連続し、−Z側に向かうにしたがって離れるように傾斜している。
(Modification 3)
FIG. 11: is sectional drawing which shows the ultrasonic device 22F of a modification typically.
As shown in FIG. 11, the ultrasonic device 22F is different from the first embodiment in that an acoustic layer 43F is provided with a void portion 430F having a V-shaped cross section in the ZX cross section.
The space forming surface 431F forming the space 430F has a third slope 435 and a fourth slope 436 in addition to the first slope 432 and the second slope 433. The third inclined portion 435 has a planar shape and faces the first inclined portion 432 in the Z direction. The fourth sloped portion 436 is planar and faces the second sloped portion 433 in the Z direction.
In other words, the void portion 430F has a first slit portion sandwiched between the first sloped portion 432 and the third sloped portion 435 and a second slit portion sandwiched between the second sloped portion 433 and the fourth sloped portion 436. . The first slit portion and the second slit portion are continuous on the + Z side and are inclined so as to separate from each other toward the −Z side.

この空隙部430Fは、図示は省略するが、例えば、開口部411Cに沿って設けられ、Y方向における寸法が開口部411Cと同じである。
なお、Y方向に沿って設けられる空隙部430Fについて説明したが、空隙部430Fは、X方向に沿って同様に形成される。すなわち、空隙部430Fは、平面視において、各開口部411Cを囲む位置に形成される。
Although not shown, the void portion 430F is provided along the opening 411C, for example, and has the same dimension in the Y direction as the opening 411C.
Although the void portion 430F provided along the Y direction has been described, the void portion 430F is similarly formed along the X direction. That is, the void 430F is formed at a position surrounding each opening 411C in a plan view.

このような構成では、第1傾斜部432及び第2傾斜部433によって断面が略三角形状の空隙部が形成される場合と比べて、空隙部430Fの体積を小さくすることができる。このため、空隙部430Fを形成することによる音響層43Fの強度の低下を抑制でき、音響層43Fの変形、ひいては空隙部430Fの変形を抑制できる。   With such a configuration, the volume of the void portion 430F can be made smaller than in the case where the first inclined portion 432 and the second inclined portion 433 form the void portion having a substantially triangular cross section. Therefore, it is possible to suppress the decrease in the strength of the acoustic layer 43F due to the formation of the void portion 430F, and it is possible to suppress the deformation of the acoustic layer 43F, and thus the deformation of the void portion 430F.

(他の変形例)
上記各実施形態では、第1傾斜部432は、第1仮想線L1が−X側に位置する超音波トランスデューサー45に交差するように傾斜し、同様に、第2傾斜部433は、第2仮想線L2が+X側に位置する超音波トランスデューサー45に交差するように傾斜する構成を例示した。これに対して、第1傾斜部432及び第2傾斜部433は、下記式(1)〜(3)に示す条件を満たすように傾斜するように形成されてもよい。
以下、図12を参照し、下記式(1)〜(3)について説明する。
(Other modifications)
In each of the above-described embodiments, the first inclined portion 432 is inclined so that the first virtual line L1 intersects with the ultrasonic transducer 45 located on the −X side, and similarly, the second inclined portion 433 is the second inclined portion 433. The configuration in which the virtual line L2 is inclined so as to intersect the ultrasonic transducer 45 located on the + X side is illustrated. On the other hand, the first inclined portion 432 and the second inclined portion 433 may be formed so as to incline so as to satisfy the conditions shown in the following formulas (1) to (3).
Hereinafter, the following formulas (1) to (3) will be described with reference to FIG.

図12は、超音波デバイス22を模式的に示す断面図である。
図12に示すように、Z方向に沿って伝播し第1傾斜部432に入射する超音波のうち、第1傾斜部432の−Z側の端部(点A)に入射する超音波は、可撓部412Cの点Bに入射するものとする。また、第1傾斜部432の+Z側の端部(点C)に入射する超音波は、可撓部412Cの点Dに入射するものとする。
また、第1傾斜部432のXY面(前面411A)に対する傾斜角度を第1角度θとする。また、Z方向に沿って伝播する超音波と第1傾斜部432との成す角度を第2角度θとする。なお、第1角度θ及び第2角度θは、下記式(1)の関係を満たす。また、第1傾斜部432への超音波の入射角度は、第1角度θである。
また、Z方向における壁部411Dの寸法、つまり振動膜412と空隙部430との間の距離寸法を第1寸法hとする。また、Z方向における空隙部430の寸法を第2寸法hとする。また、X方向(第2方向)における可撓部412Cの寸法をMxとする。
ここで、空隙部430は、下記式(2)の関係を満たすように形成されることが好ましく、下記式(3)の関係を満たすように形成されることがより好ましい。
FIG. 12 is a sectional view schematically showing the ultrasonic device 22.
As shown in FIG. 12, among the ultrasonic waves that propagate along the Z direction and enter the first inclined portion 432, the ultrasonic waves that enter the −Z side end portion (point A) of the first inclined portion 432 are: It is assumed that the light enters the point B of the flexible portion 412C. In addition, it is assumed that the ultrasonic wave incident on the + Z side end portion (point C) of the first inclined portion 432 is incident on the point D of the flexible portion 412C.
The inclination angle of the first inclined portion 432 with respect to the XY plane (front surface 411A) is the first angle θ 1 . Further, the angle formed by the ultrasonic wave propagating along the Z direction and the first inclined portion 432 is referred to as a second angle θ 2 . The first angle θ 1 and the second angle θ 2 satisfy the relationship of the following expression (1). The incident angle of the ultrasonic wave on the first inclined portion 432 is the first angle θ 1 .
Further, the dimension of the wall portion 411D in the Z direction, that is, the distance dimension between the vibrating membrane 412 and the void portion 430 is defined as the first dimension h 1 . The dimension of the void 430 in the Z direction is the second dimension h 2 . Further, the dimension of the flexible portion 412C in the X direction (second direction) is Mx.
Here, the void portion 430 is preferably formed so as to satisfy the relationship of the following formula (2), and more preferably formed so as to satisfy the relationship of the following formula (3).

[数1]
θ=90°−θ ・・・(1)
tan2θ<Mx ・・・(2)
(h+h)tan2θ−htanθ<Mx ・・・(3)
[Equation 1]
θ 1 = 90 ° −θ 2 (1)
h 1 tan2θ 2 <Mx (2)
(H 1 + h 2) tan2θ 2 -h 2 tanθ 2 <Mx ··· (3)

上記式(2)に示すように、線分BEの長さを、可撓部412Cの寸法Mxよりも小さくすることにより、第1傾斜部432に入射する超音波の少なくとも一部を、超音波トランスデューサー45に入射させることができる。すなわち、上記式(1)及び式(2)を満たすように第1角度θを設定することにより、受信感度の増大を図ることができる。 As shown in the above formula (2), by making the length of the line segment BE smaller than the dimension Mx of the flexible portion 412C, at least a part of the ultrasonic waves incident on the first inclined portion 432 is converted into ultrasonic waves. It can be made incident on the transducer 45. That is, the receiving sensitivity can be increased by setting the first angle θ 1 so as to satisfy the above formulas (1) and (2).

また、Z方向における、点Cと重なる振動膜412上の点をFとすると線分EFの長さは、htanθであり、線分DEの長さは、上記式(3)の左辺で表される。上記式(3)に示すように、線分DEの長さを、可撓部412Cの寸法Mxよりも小さくすることにより、第1傾斜部432に入射する超音波を、より確実に超音波トランスデューサー45に入射させることができる。すなわち、上記式(2)及び下記式(3)を満たすことにより、より確実に受信感度を増大させることができる。
なお、Y方向に沿って形成された第1傾斜部432について詳細に説明したが、X方向に沿って形成された第1傾斜部432と、X方向及びY方向に沿って形成された第2傾斜部433についても同様である。
If the point on the vibrating membrane 412 that overlaps with the point C in the Z direction is F, the length of the line segment EF is h 2 tan θ 2 and the length of the line segment DE is the left side of the above equation (3). It is represented by. As shown in the above formula (3), by making the length of the line segment DE smaller than the dimension Mx of the flexible portion 412C, the ultrasonic waves incident on the first inclined portion 432 can be more reliably transmitted by the ultrasonic transformer. It can be made incident on theducer 45. That is, the reception sensitivity can be more surely increased by satisfying the above formula (2) and the following formula (3).
Although the first inclined portion 432 formed along the Y direction has been described in detail, the first inclined portion 432 formed along the X direction and the second inclined portion 432 formed along the X direction and the Y direction. The same applies to the inclined portion 433.

また、上記各実施形態では、空隙部の幅寸法が、素子外領域と同じである構成を例示した。また、変形例2では、空隙部の幅寸法が、素子外領域よりも大きい構成を例示した。しかしながら、これに限定されず、空隙部の幅寸法は、素子外領域よりも小さくてもよい。なお、空隙部の幅寸法を小さくすることにより、空隙部の体積を小さくすることができ、音響部材の強度を向上させることができる。   Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the width dimension of the void portion is the same as the outside area of the element is illustrated. Further, in the second modification, the configuration in which the width of the void is larger than that of the area outside the element is illustrated. However, the width dimension of the void portion is not limited to this, and may be smaller than the area outside the element. By reducing the width of the void, the volume of the void can be reduced and the strength of the acoustic member can be improved.

上記第4実施形態では、空隙部430は、素子基板41Cに接するように形成されていた。すなわち、空隙部430は、−Z側に開口するように音響層43に設けられた溝部により形成されていた。しかしながら、これに限定されず、第2実施形態のように、空隙部430が、素子基板41Cと離間していてもよい。すなわち、第2実施形態と同様に、空隙部430の−Z側に音響層の一部が配置され、素子外領域Ar12において、音響層43と素子基板41Cとが直に接触してもよい。このような構成では、素子外領域Ar12によって音響層43Aを支持することにより、第2実施形態と同様に、素子領域Ar11に作用する応力を緩和でき、当該応力によって超音波トランスデューサー45に特性変化等の不具合が生じることを抑制できる。   In the fourth embodiment, the void portion 430 is formed so as to be in contact with the element substrate 41C. That is, the void portion 430 was formed by the groove portion provided in the acoustic layer 43 so as to open to the −Z side. However, the configuration is not limited to this, and the void portion 430 may be separated from the element substrate 41C as in the second embodiment. That is, similarly to the second embodiment, a part of the acoustic layer may be disposed on the −Z side of the void 430, and the acoustic layer 43 and the element substrate 41C may be in direct contact with each other in the element outside region Ar12. With such a configuration, by supporting the acoustic layer 43A by the element outside area Ar12, the stress acting on the element area Ar11 can be relaxed, and the ultrasonic transducer 45 changes its characteristics due to the stress, as in the second embodiment. It is possible to suppress the occurrence of such problems.

上記各実施形態では、空隙形成面は、傾斜部として平面状の第1傾斜部及び第2傾斜部を有し、各傾斜部と重なる仮想線が、隣り合う超音波トランスデューサーの素子領域に交差するとしたが、これに限定されない。例えば、上記仮想線が、超音波トランスデューサーの素子領域を超えて素子外領域に交差してもよい。
また、第1傾斜部及び第2傾斜部は、曲面状であってもよい。例えば、第1傾斜部及び第2傾斜部は、空隙部の中心に向かって凸となる凸面状でもよいし、中心から離れる方向に凹となる凹面状でもよい。
このような構成でも、素子外領域に形成された傾斜部によって、超音波の少なくとも一部を、隣り合うように配置された超音波トランスデューサー(素子領域)に導くことができる。
In each of the above-described embodiments, the void forming surface has a planar first inclined portion and a second inclined portion as inclined portions, and an imaginary line that overlaps each inclined portion intersects with an element region of an adjacent ultrasonic transducer. However, it is not limited to this. For example, the imaginary line may cross the element region of the ultrasonic transducer and intersect the region outside the element.
Further, the first sloped portion and the second sloped portion may be curved. For example, the first sloped portion and the second sloped portion may have a convex surface shape that is convex toward the center of the void portion, or may be a concave surface shape that is recessed in a direction away from the center.
Even with such a configuration, at least a part of the ultrasonic waves can be guided to the ultrasonic transducers (element areas) arranged adjacent to each other by the inclined portion formed in the area outside the element.

上記各実施形態では、空隙部は、断面形状(図4におけるZX面における断面形状)が、略二等辺三角形状である構成を例示したがこれに限定されない。
例えば、空隙部は、断面形状が、台形状や半円状であってもよい。なお、台形状である場合、第1傾斜部及び第2傾斜部の+Z側の端部は、XY面に平行な平面部によって接続される。このため、Z方向に沿って平面部に入射した超音波は、反射され超音波トランスデューサーに受信されないおそれがある。これに対して、空隙部の断面形状を三角形状とすることにより、より確実に超音波を超音波トランスデューサーに導くことができる点で好ましい。
また、上記各実施形態では、傾斜部として第1傾斜部及び第2傾斜部を有する構成を例示したが、傾斜部として第1傾斜部及び第2傾斜部のいずれか一方のみを有する構成としてもよい。
In each of the above-described embodiments, the cavity has a configuration in which the cross-sectional shape (cross-sectional shape in the ZX plane in FIG. 4) is a substantially isosceles triangle, but the configuration is not limited to this.
For example, the void may have a trapezoidal shape or a semicircular cross section. In the case of a trapezoidal shape, the + Z side end portions of the first inclined portion and the second inclined portion are connected by a flat surface portion parallel to the XY plane. Therefore, there is a possibility that the ultrasonic wave that has entered the plane portion along the Z direction is reflected and not received by the ultrasonic transducer. On the other hand, it is preferable to make the cross-sectional shape of the voids triangular so that the ultrasonic waves can be guided to the ultrasonic transducer more reliably.
Further, in each of the above-described embodiments, the configuration having the first sloped portion and the second sloped portion as the sloped portion is illustrated, but the configuration having only one of the first sloped portion and the second sloped portion as the sloped portion is also possible. Good.

上記各実施形態では、空隙部は、平面視において、壁部411Dと重なる領域、すなわち、超音波トランスデューサー45を囲む領域の略全域に設けられていたが、これに限定されない。すなわち、空隙部は、壁部411Dと重なる領域の少なくとも一部に設けられてもよい。例えば、空隙部は、Y方向に沿って配置される各送受信列45A(図3参照)間の素子外領域Ar12のみと重なるように形成されてもよい。すなわち、X方向に沿う空隙部のみが形成されてもよい。このような構成では、上述のように、素子外領域Ar12に入射する超音波の一部を、超音波トランスデューサー45に導くことができ、受信感度の向上を図ることができる。また、各送受信列45A間での超音波のクロストークを抑制することができる。   In each of the above-described embodiments, the void portion is provided in a region overlapping with the wall portion 411D in plan view, that is, substantially the entire region surrounding the ultrasonic transducer 45, but is not limited to this. That is, the void may be provided in at least a part of the region overlapping with the wall 411D. For example, the void portion may be formed so as to overlap only the outside-element region Ar12 between the respective transmission / reception columns 45A (see FIG. 3) arranged along the Y direction. That is, only the void along the X direction may be formed. With such a configuration, as described above, a part of the ultrasonic waves incident on the element outside region Ar12 can be guided to the ultrasonic transducer 45, and the receiving sensitivity can be improved. Further, it is possible to suppress crosstalk of ultrasonic waves between the transmission / reception columns 45A.

上記各実施形態では、超音波トランスデューサー45として、振動膜412と、当該振動膜412上に形成された圧電素子413と、を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、超音波トランスデューサー45として、可撓膜と、可撓膜に設けられた第1電極と、封止板における第1電極に対向する位置に設けられた第2電極と、を備える構成を採用してもよい。この第1電極及び第2電極は、振動子としての静電アクチュエーターを構成する。このような構成では、当該静電アクチュエーターを駆動することにより超音波を送信し、電極間の静電容量を検出することにより超音波を検出できる。   In each of the above-described embodiments, the configuration including the vibrating film 412 and the piezoelectric element 413 formed on the vibrating film 412 is illustrated as the ultrasonic transducer 45, but the configuration is not limited thereto. For example, as the ultrasonic transducer 45, a configuration including a flexible film, a first electrode provided on the flexible film, and a second electrode provided at a position facing the first electrode on the sealing plate is adopted. May be adopted. The first electrode and the second electrode form an electrostatic actuator as a vibrator. In such a configuration, ultrasonic waves can be detected by driving the electrostatic actuator to transmit ultrasonic waves and detecting electrostatic capacitance between the electrodes.

上記各実施形態では、電子機器として、生体内の器官を測定対象とする超音波装置を例示したが、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。   In each of the above-described embodiments, the ultrasonic device that measures the organ in the living body as the measurement target is exemplified as the electronic device, but the invention is not limited to this. For example, the structures of the above-described embodiment and each modified example can be applied to a measuring machine that detects defects of the structure and inspects for deterioration of the structure by measuring various structures. Further, for example, a semiconductor package, a wafer, or the like is used as a measurement target, and the same applies to a measuring machine that detects a defect in 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, a specific structure for carrying out the present invention may be configured by appropriately combining the above-described embodiments and modifications within a range in which the object of the present invention can be achieved, and is appropriately changed to another structure or the like. You may.

1…超音波測定装置(超音波装置)、10…制御装置、21…筐体、22,22A,22B,22C,22D,22E,22F…超音波デバイス、41…素子基板、42…封止板、43,43A,43B…音響層、44,44B…音響レンズ、45…超音波トランスデューサー、46…超音波トランスデューサーアレイ、411…基板本体部、411A…前面、411B…背面、411C…開口部、411D…壁部、412…振動膜、412A…開口面、412B…作動面、413…圧電素子、414…下部電極、415…圧電膜、416…上部電極、421…凹溝、421A…ギャップ、430,430A,430F…空隙部、431,431A,431F…空隙形成面、432…第1傾斜部、433…第2傾斜部、434…底面部、440…空隙部、441…空隙形成面、442…第1傾斜部、443…第2傾斜部、Ar12…素子外領域、L1…第1仮想線、L2…第2仮想線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic measuring device (ultrasonic device), 10 ... Control device, 21 ... Housing, 22, 22A, 22B, 22C, 22D, 22E, 22F ... Ultrasonic device, 41 ... Element substrate, 42 ... Sealing plate , 43, 43A, 43B ... Acoustic layer, 44, 44B ... Acoustic lens, 45 ... Ultrasonic transducer, 46 ... Ultrasonic transducer array, 411 ... Substrate main body section, 411A ... Front surface, 411B ... Back surface, 411C ... Opening section Reference numeral 411D ... Wall portion, 412 ... Vibration film, 412A ... Opening surface, 412B ... Operating surface, 413 ... Piezoelectric element, 414 ... Lower electrode, 415 ... Piezoelectric film, 416 ... Upper electrode, 421 ... Recessed groove, 421A ... Gap, 430, 430A, 430F ... void portion, 431, 431A, 431F ... void forming surface, 432 ... first inclined portion, 433 ... second inclined portion, 434 ... bottom portion, 44 ... void portion, 441 ... void formation surface, 442 ... first inclined portion, 443 ... second inclined portion, Ar12 ... outside the element region, L1 ... first virtual line, L2: second virtual line.

Claims (9)

アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサーを含むトランスデューサーアレイを有する基板と、
前記トランスデューサーアレイを覆い、前記超音波トランスデューサーに超音波を伝播させる音響部材と、を備え、
前記基板は、隣り合う前記超音波トランスデューサーの間の素子外領域を有し、
前記音響部材は、前記トランスデューサーアレイから前記音響部材に向かう第1方向から見た平面視において、前記素子外領域の少なくとも一部と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有し、
前記空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う前記超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を含む
ことを特徴とする超音波デバイス。
A substrate having a transducer array including a plurality of ultrasonic transducers arranged in an array;
An acoustic member that covers the transducer array and propagates ultrasonic waves to the ultrasonic transducers;
The substrate has a region outside the element between the ultrasonic transducers adjacent to each other,
The acoustic member has a void forming surface that forms a void portion that overlaps at least a part of the element outside region in a plan view seen from a first direction from the transducer array toward the acoustic member,
The ultrasonic device, wherein the space forming surface includes an inclined part that is inclined toward the ultrasonic transducer adjacent to the space.
請求項1に記載の超音波デバイスにおいて、
前記傾斜部は、前記第1方向に交差する第2方向に沿って前記空隙部を挟む位置に隣り合って配置される2つの前記超音波トランスデューサーの一方及び他方の前記一方に向かって傾斜する第1傾斜部と、前記他方に向かって傾斜する第2傾斜部と、を有し、
前記第1傾斜部及び前記第2傾斜部は、前記第1方向における前記基板とは反対側にて互いに接続する
ことを特徴とする超音波デバイス。
The ultrasonic device according to claim 1,
The inclined portion is inclined toward one of the two ultrasonic transducers and the other one of the two ultrasonic transducers arranged adjacent to each other at a position sandwiching the void along a second direction intersecting the first direction. A first inclined portion and a second inclined portion inclined toward the other,
The ultrasonic device, wherein the first sloped portion and the second sloped portion are connected to each other on the side opposite to the substrate in the first direction.
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、
前記傾斜部は、前記第1方向に交差する第2方向に沿って前記空隙部を挟む位置に隣り合って配置される2つの前記超音波トランスデューサーの一方及び他方の前記一方に向かって傾斜する第1傾斜部と、前記他方に向かって傾斜する第2傾斜部と、を有し、
前記第1傾斜部及び前記第2傾斜部は、平面であり、
前記第1方向及び前記第2方向に平行な面内において、前記第1傾斜部と重なる第1仮想線は、前記超音波トランスデューサーの前記一方に交差し、前記第2傾斜部と重なる第2仮想線は、前記超音波トランスデューサーの前記他方に交差する
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 inclined portion is inclined toward one of the two ultrasonic transducers and the other one of the two ultrasonic transducers arranged adjacent to each other at a position sandwiching the void along a second direction intersecting the first direction. A first inclined portion and a second inclined portion inclined toward the other,
The first inclined portion and the second inclined portion are flat surfaces,
In a plane parallel to the first direction and the second direction, a first virtual line that overlaps the first inclined portion intersects the one side of the ultrasonic transducer, and a second virtual line that overlaps the second inclined portion. An ultrasonic device, wherein a virtual line intersects the other of the ultrasonic transducers.
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において、
前記空隙部は、前記第1方向から見た平面視において、前記第1方向に交差する第2方向に沿って隣り合って配置される2つの前記超音波トランスデューサーに挟まれる位置に形成され、前記第2方向における寸法が、前記素子外領域の寸法と同じである
ことを特徴とする超音波デバイス。
The ultrasonic device according to any one of claims 1 to 3,
The void portion is formed at a position sandwiched by the two ultrasonic transducers arranged adjacent to each other along a second direction intersecting the first direction in a plan view seen from the first direction, The dimension in the second direction is the same as the dimension of the element outside region.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の超音波デバイスにおいて、
前記空隙部は、前記基板と離間する
ことを特徴とする超音波デバイス。
The ultrasonic device according to any one of claims 1 to 4,
The ultrasonic device is characterized in that the void portion is separated from the substrate.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の超音波デバイスにおいて、
前記基板は、振動膜と、前記振動膜の一面に設けられる基板本体部と、を有し、
前記基板本体部は、前記振動膜を支持する壁部と、前記振動膜によって閉塞され、前記超音波トランスデューサーが設けられる開口部と、を有し、
前記音響部材は、前記振動膜の一面側に設けられ、
前記空隙部は、前記第1方向から見た平面視において、前記壁部と重なる
ことを特徴とする超音波デバイス。
The ultrasonic device according to any one of claims 1 to 5,
The substrate includes a vibrating film, and a substrate body portion provided on one surface of the vibrating film,
The substrate body has a wall portion that supports the vibrating film, and an opening that is closed by the vibrating film and in which the ultrasonic transducer is provided,
The acoustic member is provided on one surface side of the vibrating film,
The ultrasonic device, wherein the void portion overlaps with the wall portion in a plan view seen from the first direction.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の超音波デバイスにおいて、
前記音響部材は、前記トランスデューサーアレイを覆う音響層と、前記音響層の前記トランスデューサーアレイとは反対側に位置し、前記空隙部が形成される音響レンズと、を有する
ことを特徴とする超音波デバイス。
The ultrasonic device according to any one of claims 1 to 6,
The acoustic member has an acoustic layer that covers the transducer array, and an acoustic lens that is located on the opposite side of the acoustic layer from the transducer array and has the void portion formed therein. Sound wave device.
アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサーを含むトランスデューサーアレイを有する基板と、
前記トランスデューサーアレイを覆い、前記超音波トランスデューサーに超音波を伝播させる音響部材と、
前記基板及び前記音響部材を収納する筐体と、を備え、
前記基板は、隣り合う前記超音波トランスデューサーの間の素子外領域を有し、
前記音響部材は、前記トランスデューサーアレイから前記音響部材に向かう第1方向から見た平面視において、前記素子外領域の少なくとも一部と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有し、
前記空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う前記超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を含む
ことを特徴とする超音波探触子。
A substrate having a transducer array including a plurality of ultrasonic transducers arranged in an array;
An acoustic member that covers the transducer array and propagates ultrasonic waves to the ultrasonic transducers,
A housing that houses the substrate and the acoustic member,
The substrate has a region outside the element between the ultrasonic transducers adjacent to each other,
The acoustic member has a void forming surface that forms a void portion that overlaps at least a part of the element outside region in a plan view seen from a first direction from the transducer array toward the acoustic member,
The ultrasonic probe, wherein the space forming surface includes an inclined part that is inclined toward the ultrasonic transducer adjacent to the space.
アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサーを含むトランスデューサーアレイを有する基板と、
前記トランスデューサーアレイを覆い、前記超音波トランスデューサーに超音波を伝播させる音響部材と、
前記超音波トランスデューサーを制御する制御部と、を備え、
前記基板は、隣り合う前記超音波トランスデューサーの間の素子外領域を有し、
前記音響部材は、前記トランスデューサーアレイから前記音響部材に向かう第1方向から見た平面視において、前記素子外領域の少なくとも一部と重なる空隙部を形成する空隙形成面を有し、
前記空隙形成面は、当該空隙部に隣り合う前記超音波トランスデューサーに向かって傾斜する傾斜部を含む
ことを特徴とする超音波装置。
A substrate having a transducer array including a plurality of ultrasonic transducers arranged in an array;
An acoustic member that covers the transducer array and propagates ultrasonic waves to the ultrasonic transducers,
A control unit for controlling the ultrasonic transducer,
The substrate has a region outside the element between the ultrasonic transducers adjacent to each other,
The acoustic member has a void forming surface that forms a void portion that overlaps at least a part of the element outside region in a plan view seen from a first direction from the transducer array toward the acoustic member,
The ultrasonic device, wherein the space forming surface includes an inclined part that is inclined toward the ultrasonic transducer adjacent to the space.
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