JPWO2019234854A1 - Ultrasonic transducer and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

本発明に係る超音波トランスデューサーは、板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な弾性板と、前記弾性板の第1面に並列状態で固着された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれを覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、前記弾性板は、前記複数の圧電素子がそれぞれ装着される複数の振動領域と、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有している。An ultrasonic transducer according to the present invention has a first surface and a second surface facing one side and the other side in the plate thickness direction, respectively, and an elastic plate vibrating in the plate thickness direction, and a first surface of the elastic plate. A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel with each other, and a sealing member provided on the first surface of the elastic plate so as to form a plurality of accommodating spaces covering the plurality of piezoelectric elements, respectively, The elastic plate includes a plurality of vibrating regions to which the plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of constraining regions surrounding the plurality of vibrating regions, one constraining region, and a radial direction outward of the one constraining region. A boundary region that partitions the outer region to be located, wherein the boundary region mechanically divides the one constraint region and the outer region into a slit portion and the one constraint region to the outer region. And a bridge portion connected to.

Description

本発明は、複数の圧電素子が並列配置されてなり、フェイズドアレイセンサーとして好適に利用可能な超音波トランスデューサー及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic transducer in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in parallel and which can be suitably used as a phased array sensor, and a manufacturing method thereof.

圧電素子及び振動板を含む複数の振動体が並列配置されてなる超音波トランスデューサーは、物体の形状を検知したり又は広範囲に亘って物体の有無を検知する為のフェイズドアレイセンサーとして好適に利用可能であるが、この場合には前記超音波トランスデューサーには下記事項が求められている。 An ultrasonic transducer in which a plurality of vibrating bodies including a piezoelectric element and a vibrating plate are arranged in parallel is suitably used as a phased array sensor for detecting the shape of an object or detecting the presence or absence of an object over a wide range. Although possible, in this case, the following items are required for the ultrasonic transducer.

即ち、複数の振動体間においてグレーティンググローブ現象が発生することを抑制する為には、前記複数の振動体の配列ピッチを当該振動体が放射する超音波の波長λの1/2以下にする必要がある。 That is, in order to suppress the occurrence of the grating globe phenomenon between the plurality of vibrators, the array pitch of the plurality of vibrators needs to be 1/2 or less of the wavelength λ of the ultrasonic waves emitted by the vibrators. There is.

一方、数メートル先の物体を検知する為には、超音波トランスデューサーに用いられる振動体が放射する超音波の周波数を40kHz程度の低周波数に設定する必要がある。 On the other hand, in order to detect an object several meters away, it is necessary to set the frequency of ultrasonic waves emitted by the vibrating body used for the ultrasonic transducer to a low frequency of about 40 kHz.

周波数40kHzの超音波の波長λは8.6mmであるから、振動体が放射する超音波の周波数を40kHzとしつつ、グレーティンググローブ現象の発生を抑制する為には、複数の振動体の配列ピッチを8.6mm/2=4.3mm以下にする必要がある。 Since the wavelength λ of the ultrasonic wave having a frequency of 40 kHz is 8.6 mm, in order to suppress the occurrence of the grating globe phenomenon while keeping the frequency of the ultrasonic wave radiated by the vibrating body at 40 kHz, the array pitch of the plurality of vibrating bodies is set. It is necessary to set 8.6 mm/2=4.3 mm or less.

しかしながら、現状、40kHzの超音波を放射可能な振動体の直径は10mm程度であり、従って、現状の振動体を用いて前記要望を満たすことは不可能である。 However, at present, the diameter of the vibrating body capable of radiating ultrasonic waves of 40 kHz is about 10 mm, and therefore it is impossible to satisfy the above-mentioned demand by using the vibrating body at the present time.

この点に関し、40kHzの超音波を放射する通常の振動体に導波管(音響管)を組み合わせた構成(以下、第1従来構成という)が提案されている。 In this regard, a configuration in which a waveguide (acoustic tube) is combined with an ordinary vibrating body that emits ultrasonic waves of 40 kHz (hereinafter referred to as a first conventional configuration) has been proposed.

前記第1従来構成は、並列配置された複数の振動体のそれぞれに導波管の一端側開口を連結させ、且つ、前記導波管の他端側開口の配列ピッチを前記振動体が放射する超音波の波長の1/2以下とさせ得るように構成されている。 In the first conventional configuration, one end side opening of the waveguide is connected to each of the plurality of vibrators arranged in parallel, and the vibrator radiates the array pitch of the other end side openings of the waveguide. It is configured so that it can be set to ½ or less of the wavelength of ultrasonic waves.

しかしながら、前記第1従来構成においては、導波管を含むセンサーの全体サイズが大きくなるという問題がある。
また、導波管内において生じる超音波の反射が、超音波の放射プロファイルに悪影響を及ぼすという問題もある。
However, the first conventional configuration has a problem that the overall size of the sensor including the waveguide becomes large.
There is also a problem that the reflection of ultrasonic waves generated in the waveguide adversely affects the emission profile of ultrasonic waves.

前記第1従来構成とは異なる構成として、MEMS(Mico Electro Mechanical Systems)技術を用いて製造した複数の振動体を備えた超音波トランスデューサー(以下、第2従来構成という)が提案されている(例えば、下記特許文献1及び2参照)。 As a configuration different from the first conventional configuration, an ultrasonic transducer (hereinafter, referred to as a second conventional configuration) including a plurality of vibrators manufactured by using a MEMS (Mico Electro Mechanical Systems) technique has been proposed ( For example, see Patent Documents 1 and 2 below.

前記第2従来構成においては、圧電素子によって振動される振動板のサイズを400〜800μmとすることができ、複数の振動体をλ/2以下の配列ピッチで配列させることが可能となる。 In the second conventional configuration, the size of the vibrating plate vibrated by the piezoelectric element can be set to 400 to 800 μm, and a plurality of vibrating bodies can be arranged at an arrangement pitch of λ/2 or less.

しかしながら、前記第2従来構成においては、振動板のサイズが小さくなり過ぎてしまい、数メートル先の物体を検知する為に必要な40kHz程度の低周波数の超音波を発生させることが困難となる。
また、製造工程の複雑化に伴って製造コストが高騰化するという問題も生じる。
However, in the second conventional configuration, the size of the diaphragm becomes too small, and it becomes difficult to generate an ultrasonic wave having a low frequency of about 40 kHz necessary for detecting an object several meters away.
In addition, there is a problem that the manufacturing cost rises as the manufacturing process becomes complicated.

特開2010−164331号公報JP, 2010-164331, A 特開2013−046086号公報JP, 2013-046086, A

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、並列配置された複数の圧電素子を備えた超音波トランスデューサーであって、前記複数の圧電素子がそれぞれ形成する複数の振動体の配列ピッチを狭めつつ、前記複数の振動体間における振動伝播を可及的に防止し得る超音波トランスデューサーの提供を目的とする。
また、本発明は、前記超音波トランスデューサーを効率良く製造し得る製造方法の提供を他の目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional technique, and is an ultrasonic transducer including a plurality of piezoelectric elements arranged in parallel, and an array of a plurality of vibrating bodies formed by the plurality of piezoelectric elements, respectively. An object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer capable of preventing vibration propagation between the plurality of vibrating bodies as much as possible while narrowing the pitch.
Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of efficiently manufacturing the ultrasonic transducer.

前記目的を達成するために、本発明の第1態様は、板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な弾性板と、前記弾性板の第1面に並列状態で固着された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれを覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、前記弾性板は、前記複数の圧電素子がそれぞれ装着される複数の振動領域と、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有している超音波トランスデューサーを提供する。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is an elastic plate having a first surface and a second surface facing one side and the other side in the plate thickness direction, respectively, and an elastic plate vibrating in the plate thickness direction, Sealing provided on the first surface of the elastic plate so as to form a plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the elastic plate and a plurality of accommodating spaces that cover the plurality of piezoelectric elements, respectively. And a plurality of vibrating regions to which the plurality of piezoelectric elements are respectively mounted, a plurality of constraining regions surrounding the plurality of vibrating regions, one constraining region and the one constraining region. Including a boundary region that defines an outer region located more radially outward, the boundary region is a slit portion that divides the one constraint region and the outer region, and the one constraint region An ultrasonic transducer having a bridge portion mechanically connecting to an outer region is provided.

前記第1態様に係る超音波トランスデューサーによれば、前記複数の振動領域の配列ピッチを狭めつつ、前記複数の振動体間における振動伝播を可及的に防止することができる。
従って、前記複数の圧電素子間の相互干渉を有効に防止乃至は低減しつつ、低周波数の超音波を有効に放射することができる。
According to the ultrasonic transducer of the first aspect, it is possible to prevent the vibration propagation between the plurality of vibrating bodies as much as possible while narrowing the arrangement pitch of the plurality of vibrating regions.
Therefore, it is possible to effectively radiate low-frequency ultrasonic waves while effectively preventing or reducing mutual interference between the plurality of piezoelectric elements.

前記第1態様においては、好ましくは、前記弾性板のうち前記振動領域の外周縁に沿った領域は、当該領域の径方向内方に位置する前記振動領域及び当該領域の径方向外方に位置する前記拘束領域に比して剛性が低い低剛性領域とされる。 In the first aspect, preferably, a region along the outer peripheral edge of the vibrating region of the elastic plate is located at the vibrating region located radially inward of the region and radially outward of the region. The rigidity is lower than that of the constraint area.

斯かる構成によれば、前記振動領域が前記低剛性領域によってフレキシブルに支持されることになり、従って、前記振動領域の面積を小さくしても低い共振周波数を実現でき、前記振動領域の音圧を高めることができる。 According to such a configuration, the vibration region is flexibly supported by the low-rigidity region. Therefore, even if the area of the vibration region is reduced, a low resonance frequency can be realized, and the sound pressure of the vibration region can be reduced. Can be increased.

前記低剛性領域は、前記弾性板の第1面のうち前記振動領域の外周縁に沿った領域に設けられた溝によって形成され得る。 The low-rigidity region may be formed by a groove provided in a region of the first surface of the elastic plate along an outer peripheral edge of the vibration region.

斯かる構成によれば、前記溝を、前記振動領域に前記圧電素子を実装させる際のアライメントマークとして利用することができる。 According to such a configuration, the groove can be used as an alignment mark when the piezoelectric element is mounted on the vibrating region.

これに代えて、前記弾性板のうち前記振動領域の外周縁に沿った領域に、当該振動領域の内外を分断する開口部及び当該振動領域の内外を連結する連結部を周方向に交互に設けることができ、前記開口部及び前記連結部によって前記低剛性領域を形成することも可能である。 Instead of this, in the region along the outer peripheral edge of the vibrating region of the elastic plate, openings that divide the inside and the outside of the vibrating region and connecting portions that connect the inside and the outside of the vibrating region are alternately provided in the circumferential direction. It is also possible to form the low-rigidity region by the opening and the connecting portion.

斯かる構成によれば、前記開口部及び前記連結部を、前記振動領域に前記圧電素子を実装させる際のアライメントマークとして利用することができる。 According to this structure, the opening and the connecting portion can be used as alignment marks when the piezoelectric element is mounted in the vibration area.

前記目的を達成するために、本発明の第2態様は、板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な導電性金属板によって形成された弾性板と、それぞれが圧電本体及び前記圧電本体の厚み方向両側に配置された一対の上面電極層及び下面電極層を有し、前記下面電極層が前記弾性板の第1面に対向された状態で前記弾性板の第1面に並列状態で固着された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれを間隙を存しつつ覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、前記弾性板は、前記複数の圧電素子がそれぞれ装着される複数の振動領域と、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の低剛性領域と、前記複数の低剛性領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有しており、前記低剛性領域は、第1面が前記振動領域及び前記拘束領域の第1面よりも第2面に近接される溝領域とされており、前記圧電素子は、前記振動領域の第1面に絶縁性接着剤によって固着される中央部と、前記中央部から径方向外方へ延び、平面視において前記低剛性領域内において終焉する延在部とを含み、前記延在部おける下面電極層が導電性接着剤によって前記低剛性領域の第1面に電気的に接続されている超音波トランスデューサーを提供する。 In order to achieve the above-mentioned object, a second aspect of the present invention is a conductive metal plate that has a first surface and a second surface facing one side and the other side in the plate thickness direction, respectively, and is vibrating in the plate thickness direction. A formed elastic plate and a piezoelectric body and a pair of upper surface electrode layers and lower surface electrode layers arranged on both sides of the piezoelectric body in the thickness direction, respectively, and the lower surface electrode layer faces the first surface of the elastic plate. A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the elastic plate in a closed state, and a plurality of accommodating spaces that respectively cover the plurality of piezoelectric elements with a gap therebetween. A plurality of vibrating regions in which the plurality of piezoelectric elements are respectively mounted, and a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibrating regions, respectively. A plurality of constraint areas surrounding the plurality of low-rigidity areas, and a boundary area partitioning the one constraint area and an outer area located radially outward of the one constraint area, Has a slit portion that divides the one restraint region and the outer region, and a bridge portion that mechanically connects the one restraint region to the outer region, and the low rigidity region, The first surface is a groove area closer to the second surface than the first surface of the vibration area and the restraint area, and the piezoelectric element is fixed to the first surface of the vibration area with an insulating adhesive. A central portion and an extending portion that extends radially outward from the central portion and ends in the low rigidity region in a plan view, and the lower surface electrode layer in the extending portion is formed by a conductive adhesive. An ultrasonic transducer electrically connected to a first surface of a low stiffness region.

前記第2態様に係る超音波トランスデューサーによれば、前記複数の振動領域の配列ピッチを狭めつつ、前記複数の振動体間における振動伝播を可及的に防止することができる。
従って、前記複数の圧電素子間の相互干渉を有効に防止乃至は低減しつつ、低周波数の超音波を有効に放射することができる。
With the ultrasonic transducer according to the second aspect, it is possible to prevent the vibration propagation between the plurality of vibrating bodies as much as possible while narrowing the arrangement pitch of the plurality of vibrating regions.
Therefore, it is possible to effectively radiate low-frequency ultrasonic waves while effectively preventing or reducing mutual interference between the plurality of piezoelectric elements.

また、前記振動領域が前記低剛性領域によってフレキシブルに支持されるので、前記振動領域の面積を小さくしても低い共振周波数を実現でき、前記振動領域から放射される音波の音圧を高めることができる。
さらに、前記低剛性領域の外周縁を、前記振動領域に前記圧電素子を実装させる際のアライメントマークとして利用することができる。
Further, since the vibrating region is flexibly supported by the low-rigidity region, a low resonance frequency can be realized even if the area of the vibrating region is reduced, and the sound pressure of the sound wave radiated from the vibrating region can be increased. it can.
Further, the outer peripheral edge of the low rigidity region can be used as an alignment mark when the piezoelectric element is mounted in the vibration region.

前記第2態様においては、好ましくは、前記低剛性領域を形成する溝領域の底面に前記振動領域の第1面よりも低い隆起部であって、前記溝領域の内側面と共働して接着剤滞留領域を形成する隆起部を設け、前記延在部における下面電極層と前記低剛性領域の第1面とを電気的に接続する前記導電性接着剤を前記接着剤滞留領域内に設けることができる。 In the second aspect, preferably, a ridge lower than the first surface of the vibrating region is bonded to the bottom surface of the groove region forming the low rigidity region in cooperation with the inner surface of the groove region. Providing a raised portion that forms an agent retention area, and providing the conductive adhesive that electrically connects the lower surface electrode layer in the extension portion and the first surface of the low-rigidity area in the adhesive retention area You can

斯かる構成によれば、前記圧電素子の中央部及び前記振動領域を機械的に接合する絶縁性接着剤と、前記圧電素子の延在部の下面電極層及び前記低剛性領域を電気的に接続する導電性接着剤との意に反した混合を有効に防止することができ、前記圧電素子の下面電極層と前記弾性板との電気接続の信頼性を高めることができる。 According to such a configuration, an insulating adhesive that mechanically joins the central portion of the piezoelectric element and the vibration area, and the lower surface electrode layer of the extension portion of the piezoelectric element and the low rigidity area are electrically connected. It is possible to effectively prevent undesired mixing with the conductive adhesive, which can improve the reliability of electrical connection between the lower surface electrode layer of the piezoelectric element and the elastic plate.

前記第1及び第2態様の種々の構成において、好ましくは、前記封止部材の内表面のうち前記圧電素子の上面と対向する部分に、前記圧電素子の上面との間に間隙を存する状態で吸音材を固着させることができる。
斯かる構成によれば、前記弾性板の第1面の側からの音波漏洩を効果的に抑制することができる。
In the various configurations of the first and second aspects, it is preferable that a gap exists between the upper surface of the piezoelectric element and a portion of the inner surface of the sealing member facing the upper surface of the piezoelectric element. The sound absorbing material can be fixed.
According to such a configuration, it is possible to effectively suppress sound wave leakage from the first surface side of the elastic plate.

これに代えて、前記収容空間には発泡性樹脂によって形成される吸音材を充填することも可能である。
斯かる構成によっても、前記弾性板の第1面の側からの音波漏洩を効果的に抑制することができる。
Alternatively, the accommodation space may be filled with a sound absorbing material formed of a foaming resin.
Also with such a configuration, it is possible to effectively suppress the sound wave leakage from the first surface side of the elastic plate.

また、前記第1及び第2態様の種々の構成に係る前記超音波トランスデューサーは、好ましくは、さらに、平面視において前記振動領域を囲繞するように前記拘束領域の第1面に固着された質量部材を備えることができる。 Further, the ultrasonic transducers according to the various configurations of the first and second aspects preferably further include a mass fixed to the first surface of the restraint region so as to surround the vibration region in a plan view. A member can be included.

斯かる構成によれば、前記拘束領域の振動を抑制し、前記複数の振動領域間のクロスストロークを低減できると共に、前記振動領域の振動振幅を増大させて発生音波の音圧を高めることができる。 According to such a configuration, it is possible to suppress the vibration of the constraint region, reduce the cross stroke between the plurality of vibration regions, and increase the vibration amplitude of the vibration region to increase the sound pressure of the generated sound wave. ..

また、前記第1及び第2態様の種々の構成に係る前記超音波トランスデューサーは、好ましくは、さらに、前記弾性板の第2面に接合された防護部材であって、前記振動領域を外方に開放する開口を有する防護部材を備えることができる。 Further, the ultrasonic transducers according to the various configurations of the first and second aspects are preferably a protection member joined to the second surface of the elastic plate, and the vibration region is outwardly extended. A protective member having an opening that opens to the inside can be provided.

斯かる構成によれば、前記弾性板への外部からの接触を有効に防止でき、前記弾性板の損傷を有効に防止することができる。 According to such a configuration, it is possible to effectively prevent external contact with the elastic plate and effectively prevent damage to the elastic plate.

好ましくは、前記防護部材の外端面には、前記開口に対応した貫通孔を有する剛性の防護板を接合することができる。 Preferably, a rigid protective plate having a through hole corresponding to the opening can be joined to the outer end surface of the protective member.

斯かる構成によれば、前記防護部材表面の損傷を有効に防止できると共に、前記防護部材の表面の振動を抑制することができる。 With such a configuration, it is possible to effectively prevent damage to the surface of the protective member and suppress vibration of the surface of the protective member.

前記第1及び第2態様の種々の構成に係る前記超音波トランスデューサーにおいて、前記封止部材は、前記振動領域の全周を覆う筒状部であって、基端面が前記境界領域を含む位置で前記弾性板の第1面に接合され且つ自由端側の端面が前記圧電素子の上面よりも前記弾性板の第1面から離間された筒状部と、前記圧電素子の上面との間に間隙を存しつつ前記筒状部の自由端側の開口を閉塞して前記収容空間を形成する閉塞部とを有し得る。
この場合、好ましくは、前記閉塞部の外表面には剛性補強板が固着される。
In the ultrasonic transducers according to the various configurations of the first and second aspects, the sealing member is a tubular portion that covers the entire circumference of the vibration region, and the base end face is at a position including the boundary region. Between a cylindrical portion joined to the first surface of the elastic plate and having an end surface on the free end side separated from the first surface of the elastic plate more than the upper surface of the piezoelectric element, and the upper surface of the piezoelectric element. And a closing portion which forms an accommodation space by closing an opening on the free end side of the tubular portion while leaving a gap.
In this case, preferably, a rigid reinforcing plate is fixed to the outer surface of the closed portion.

より好ましくは、前記超音波トランスデューサーは、平面視において前記振動領域を囲繞する筒状の隔壁部材であって、軸線方向一端側が前記剛性補強板に連結され且つ軸線方向他端側が前記弾性板の第1面との間に間隙を存する状態で前記筒状部内に埋設された隔壁部材をさらに備え得る。 More preferably, the ultrasonic transducer is a cylindrical partition wall member that surrounds the vibrating region in a plan view, wherein one end side in the axial direction is connected to the rigid reinforcing plate and the other end side in the axial direction is the elastic plate. A partition member may be further embedded in the tubular portion with a gap between the partition member and the first surface.

斯かる構成によれば、前記振動領域の振動動作を阻害することなく、隣接する振動領域間における振動伝搬を有効に防止乃至は低減できる。 According to such a configuration, it is possible to effectively prevent or reduce the vibration propagation between the adjacent vibration regions without hindering the vibration operation of the vibration region.

前記第1及び第2態様の種々の構成に係る前記超音波トランスデューサーにおいて、例えば、前記弾性板は導電性金属板とされ、前記圧電素子は、圧電本体と、前記圧電本体の厚み方向両側に配置された一対の上面電極層及び下面電極層とを有するものとされる。
この場合において、好ましくは、前記弾性板には、前記第1面上に設けられる絶縁層及び前記絶縁層上に積層される複数の配線導体を含む配線体が設けられ、前記下面電極層は導電性接着剤によって前記弾性板の第1面に機械的且つ電気的に接合され、前記上面電極層は導電性接着剤又ははんだによって対応する前記配線導体に電気的に接続される。
In the ultrasonic transducers according to various configurations of the first and second aspects, for example, the elastic plate is a conductive metal plate, and the piezoelectric element includes a piezoelectric body and a piezoelectric body on both sides in a thickness direction of the piezoelectric body. It has a pair of upper surface electrode layer and lower surface electrode layer which are arranged.
In this case, preferably, the elastic plate is provided with a wiring body including an insulating layer provided on the first surface and a plurality of wiring conductors laminated on the insulating layer, and the lower surface electrode layer is made of a conductive material. Is bonded mechanically and electrically to the first surface of the elastic plate by a conductive adhesive, and the upper electrode layer is electrically connected to the corresponding wiring conductor by a conductive adhesive or solder.

斯かる構成によれば、簡易な構造で前記圧電素子と外部電圧との電気的接続を実現することができる。 According to such a configuration, it is possible to realize electrical connection between the piezoelectric element and an external voltage with a simple structure.

好ましくは、前記上面電極層及び対応する前記配線導体の間を電気的に接続する前記導電性接着剤又ははんだと前記弾性板の第1面との間には絶縁性接着剤が介挿される。 Preferably, an insulating adhesive is interposed between the conductive adhesive or solder that electrically connects the upper electrode layer and the corresponding wiring conductor, and the first surface of the elastic plate.

斯かる構成によれば、前記導電性接着剤又は前記はんだが前記弾性板の第1面に意に反して接触して前記上面電極層及び前記下面電極層が短絡することを有効に防止することができる。 According to such a configuration, it is possible to effectively prevent the conductive adhesive or the solder from unintentionally contacting the first surface of the elastic plate and short-circuiting the upper surface electrode layer and the lower surface electrode layer. You can

前記第1及び第2態様の種々の構成に係る前記超音波トランスデューサーにおいて、例えば、前記複数の拘束領域は、前記弾性板の第1板面方向に沿って配列されたm個(mは1以上整数)の拘束領域によって形成される拘束領域群が前記第1板面方向と直交する第2板面方向にn行(nは1以上の整数)、設けられることによって現出されるm×n個の拘束領域を有するものとされる。 In the ultrasonic transducers according to the various configurations of the first and second aspects, for example, the plurality of constraint regions are m (m is 1) arranged along a first plate surface direction of the elastic plate. The constraint region group formed by the constraint regions of (the above integers) is provided in n rows (n is an integer of 1 or more) in the second plate surface direction orthogonal to the first plate surface direction, and is expressed by m× It is assumed to have n constraint regions.

この場合、好ましくは、前記スリット部は、前記一の拘束領域内の振動領域に装着される一の圧電素子の第2板面方向両側に位置し、前記第1板面方向に沿って延びる一対の第1板面方向スリットと、前記一の圧電素子の第1板面方向両側に位置し、前記第2板面方向に沿って延びる一対の第2板面方向スリットとを含むものとされ、前記一対の第1板面方向スリットは前記一の圧電素子の第1板面方向長さよりも長く且つ前記一対の第2板面方向スリットは前記一対の圧電素子の第2板面方向長さよりも長いものとされ、周方向に隣接する前記第1板面方向スリット及び前記第2板面方向スリットの端部同士の間によって画される4箇所が前記ブリッジ部を形成するように構成される。 In this case, preferably, the slit portions are located on both sides in the second plate surface direction of the one piezoelectric element mounted in the vibration region in the one restraint region, and extend along the first plate surface direction. A first plate surface direction slit, and a pair of second plate surface direction slits located on both sides of the first piezoelectric element in the first plate surface direction and extending along the second plate surface direction, The pair of first plate surface direction slits are longer than the first plate surface direction length of the one piezoelectric element, and the pair of second plate surface direction slits are larger than the second plate surface direction length of the pair of piezoelectric elements. It is made long and is configured such that four locations defined by the ends of the first plate surface direction slit and the second plate surface direction slit adjacent to each other in the circumferential direction form the bridge portion.

より好ましくは、隣接する拘束領域の間には単一の共通スリットが設けられ、前記単一の共通スリットが隣接する拘束領域の双方の外周縁を画するものとされる。 More preferably, a single common slit is provided between the adjacent constraining regions, and the single common slit defines the outer peripheral edges of both of the adjoining constraining regions.

また、本発明は、板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な弾性板と、それぞれが圧電本体並びに前記圧電本体の厚み方向両側に配置された上面電極層及び下面電極層を有し、前記弾性板に設けられた複数の振動領域の第1面に前記下面電極層が固着された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれを覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、前記弾性板は、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有しており、前記弾性板の第1面には、絶縁層及び前記絶縁層上に積層され、前記複数の圧電素子の上面電極層に電気的に接続される複数の配線導体を含む配線体が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、前記弾性板を形成する導電性の弾性板形成体を用意する工程と、前記弾性板形成体の板厚方向一方側の第1面に前記絶縁層を形成する絶縁層形成部材及び前記複数の配線導体を形成する配線導体形成部材を設け、前記絶縁層形成部材及び前記配線導体形成部材の不要部分をエッチング除去して前記絶縁層及び前記複数の配線導体を形成する工程と、前記弾性板形成体に対してエッチングを行って前記スリット部を形成する弾性板エッチング工程と、前記複数の振動領域の第1面に前記複数の圧電素子の下面電極層をそれぞれ導電性接着剤によって接着させる工程と、前記複数の配線導体の先端部を対応する前記圧電素子の上面電極層に導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続する電気接続工程と、前記封止部材を前記弾性板の第1面上に設ける封止部材設置工程とを含む超音波トランスデューサーの製造方法を提供する。 Further, according to the present invention, an elastic plate having a first surface and a second surface respectively facing one side and the other side in the plate thickness direction and vibrating in the plate thickness direction, and a piezoelectric body and a thickness direction of the piezoelectric body, respectively. A plurality of piezoelectric elements each having an upper surface electrode layer and a lower surface electrode layer disposed on both sides, wherein the lower surface electrode layer is fixed to the first surface of a plurality of vibrating regions provided on the elastic plate; A sealing member provided on the first surface of the elastic plate so as to form a plurality of accommodating spaces that cover the respective elements, and the elastic plate includes a plurality of constraining regions that respectively surround the plurality of vibrating regions. A boundary region that divides the one constraint region and an outer region located radially outward of the one constraint region, and the boundary region divides the one constraint region and the outer region. It has a slit portion and a bridge portion that mechanically connects the one restraint region to the outer region, the first surface of the elastic plate is laminated on the insulating layer and the insulating layer, A method of manufacturing an ultrasonic transducer, wherein a wiring body including a plurality of wiring conductors electrically connected to upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements is provided, wherein conductive elastic material forming the elastic plate is provided. A step of preparing a plate forming body, and an insulating layer forming member for forming the insulating layer and a wiring conductor forming member for forming the plurality of wiring conductors are provided on the first surface of the elastic plate forming body on one side in the plate thickness direction. A step of etching away the unnecessary portions of the insulating layer forming member and the wiring conductor forming member to form the insulating layer and the plurality of wiring conductors; and etching the elastic plate forming body to form the slit portion. The step of forming an elastic plate, the step of adhering the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements to the first surface of the plurality of vibrating regions with a conductive adhesive, and the tips of the plurality of wiring conductors. An electrical connection step of electrically connecting to the upper surface electrode layer of the piezoelectric element with a conductive adhesive or solder, and a sealing member installation step of providing the sealing member on the first surface of the elastic plate. A method for manufacturing a sound wave transducer is provided.

斯かる製造方法によれば、前記構成を備えた超音波トランスデューサーを低コストで歩留まり良く製造することができる。 According to such a manufacturing method, it is possible to manufacture the ultrasonic transducer having the above configuration at low cost and with good yield.

好ましくは、前記弾性板エッチング工程は、前記スリット部の形成に加えて、前記弾性板の第1面のうち前記振動領域の外周縁に沿った領域への溝の形成、又は、前記振動領域の外周縁に沿った複数の開口部であって、周方向に隣接する開口部の間に連結部が残された複数の開口部の形成を行うように構成される。 Preferably, in the elastic plate etching step, in addition to the formation of the slit portion, a groove is formed in a region along the outer peripheral edge of the vibrating region of the first surface of the elastic plate, or the vibrating region is formed. It is configured to form a plurality of openings along the outer peripheral edge, with a connecting portion left between the openings adjacent to each other in the circumferential direction.

また、本発明は、板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な弾性板と、それぞれが圧電本体並びに前記圧電本体の厚み方向両側に配置された上面電極層及び下面電極層を有し、前記弾性板に設けられた複数の振動領域の第1面に前記下面電極層がそれぞれ固着された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれを覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、前記弾性板は、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の低剛性領域と、前記複数の低剛性領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、前記低剛性領域は、当該低剛性領域の第1面が前記振動領域及び前記拘束領域の第1面よりも第2面に近接された、第1面側に開く溝領域とされ、前記溝領域の底面には、前記振動領域及び前記拘束領域の第1面よりも低い隆起部であって、前記溝領域の内側面と共働して接着剤滞留領域を形成する隆起部が設けられ、前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有しており、前記圧電素子は、平面視において前記振動領域と重合し、絶縁性接着剤によって前記振動領域の第1面に接合される中央部と、前記中央部から径方向外方へ延び且つ平面視において前記低剛性領域内において終焉し、前記接着剤滞留領域に配設された導電性接着剤によって前記低剛性領域の第1面に接合される延在部とを有しており、前記弾性板の第1面には、絶縁層及び前記絶縁層上に積層され、前記複数の圧電素子の上面電極層に電気的に接続される複数の配線導体を含む配線体が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、前記弾性板を形成する導電性の弾性板形成体を用意する工程と、前記弾性板形成体の板厚方向一方側の第1面に前記絶縁層を形成する絶縁層形成部材及び前記複数の配線導体を形成する配線導体形成部材を設け、前記絶縁層形成部材及び前記配線導体形成部材の不要部分をエッチング除去して前記絶縁層及び前記複数の配線導体を形成する工程と、前記弾性板形成体に対してエッチングを行って前記スリット部を形成すると共に、前記低剛性領域に相当する領域に対して第1面の側からハーフエッチングを行って溝領域である前記低剛性領域を形成する弾性板エッチング工程と、前記振動領域の第1面及び前記接着剤滞留領域の第1面にそれぞれ塗布された絶縁性接着剤及び導電性接着剤によって前記複数の圧電素子を接着させる圧電素子接着工程と、前記複数の配線導体の先端部を対応する前記圧電素子の上面電極層に導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続する電気接続工程と、前記封止部材を前記弾性板の第1面上に設ける封止部材設置工程とを含み、溝領域である前記低剛性領域を形成する為のハーフエッチング処理は、前記振動領域に対応した領域及び前記拘束領域に対応した領域をマスクで覆うと共に、前記隆起部に対応した領域をサイドエッチング量の2倍よりも狭い幅を有するマスクで覆った状態で行うことにより、前記低剛性領域を第1面側に開く溝領域としつつ、前記溝領域の底面に前記振動領域及び前記拘束領域よりも低い前記隆起部を残すように構成されている超音波トランスデューサーの製造方法を提供する。 Further, according to the present invention, an elastic plate having a first surface and a second surface respectively facing one side and the other side in the plate thickness direction and vibrating in the plate thickness direction, and a piezoelectric body and a thickness direction of the piezoelectric body, respectively. A plurality of piezoelectric elements each having an upper surface electrode layer and a lower surface electrode layer disposed on both sides, wherein the lower surface electrode layer is fixed to the first surface of a plurality of vibration regions provided on the elastic plate; A sealing member provided on the first surface of the elastic plate so as to form a plurality of accommodating spaces that cover the piezoelectric elements, respectively, and the elastic plate has a plurality of low-rigidities surrounding the plurality of vibration regions. A region, a plurality of constraint regions surrounding the plurality of low-rigidity regions, and a boundary region that partitions one constraint region and an outer region located radially outward of the one constraint region, The low-rigidity region is a groove region in which the first surface of the low-rigidity region is closer to the second surface than the first surface of the vibration region and the restraint region and is open to the first surface side. The bottom surface is provided with a raised portion that is lower than the first surface of the vibrating region and the constraining region and that forms an adhesive retention region in cooperation with the inner side surface of the groove region. The region has a slit part that divides the one constraint region and the outer region, and a bridge part that mechanically connects the one constraint region to the outer region, and the piezoelectric element, In the low-rigidity region, which extends in a radial direction outward from the central portion, which overlaps with the vibration region in plan view and is bonded to the first surface of the vibration region by an insulating adhesive, and in the plan view. And an extension portion joined to the first surface of the low-rigidity region by a conductive adhesive disposed in the adhesive retention region, the first surface of the elastic plate, A method of manufacturing an ultrasonic transducer, comprising: an insulating layer; and a wiring body that is laminated on the insulating layer and that includes a plurality of wiring conductors electrically connected to upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements. A step of preparing a conductive elastic plate forming body for forming the elastic plate; an insulating layer forming member for forming the insulating layer on the first surface of the elastic plate forming body on one side in the plate thickness direction; Providing a wiring conductor forming member for forming a wiring conductor, and etching away unnecessary portions of the insulating layer forming member and the wiring conductor forming member to form the insulating layer and the plurality of wiring conductors; and forming the elastic plate. The body is etched to form the slit portion, and the region corresponding to the low rigidity region is half-etched from the first surface side. An elastic plate etching process for forming the low rigidity region which is a groove region, and an insulating adhesive and a conductive adhesive applied to the first surface of the vibrating region and the first surface of the adhesive retention region, respectively. Piezoelectric element bonding step of bonding the plurality of piezoelectric elements with an agent, and electrical connection step of electrically connecting the tip end portions of the plurality of wiring conductors to the corresponding upper surface electrode layer of the piezoelectric element with a conductive adhesive or solder. And a sealing member installation step of providing the sealing member on the first surface of the elastic plate, and the half etching process for forming the low rigidity region that is the groove region corresponds to the vibration region. The low rigidity region is reduced by covering the region and the region corresponding to the constrained region with a mask and the region corresponding to the raised portion with a mask having a width narrower than twice the side etching amount. Provided is a method for manufacturing an ultrasonic transducer, which is configured to leave a raised portion lower than the vibrating region and the constraining region on the bottom surface of the groove region while forming the groove region that opens to the first surface side.

斯かる製造方法によれば、前記構成を備えた超音波トランスデューサーを低コストで歩留まり良く製造することができる。 According to such a manufacturing method, it is possible to manufacture the ultrasonic transducer having the above configuration at low cost and with good yield.

本発明の種々の構成に係る前記製造方法は、好ましくは、前記電気接続工程の前に、前記複数の配線導体の先端部及び対応する前記圧電素子の間に絶縁性樹脂を塗布する工程を備え、前記電気接続工程における前記導電性接着剤又は前記はんだは、当該導電性接着剤又は当該はんだと前記弾性板の第1面との間に前記絶縁性樹脂が介挿された状態で、前記複数の配線導体の先端部を対応する前記圧電素子の上面電極層に電気的に接続するように設けられる。 The manufacturing method according to various configurations of the present invention preferably comprises a step of applying an insulating resin between the tip portions of the plurality of wiring conductors and the corresponding piezoelectric elements before the electrical connecting step. , The conductive adhesive or the solder in the electrical connection step, the insulating resin is interposed between the conductive adhesive or the solder and the first surface of the elastic plate, Of the wiring conductor is provided so as to be electrically connected to the corresponding upper surface electrode layer of the piezoelectric element.

本発明に係る前記製造方法の一態様においては、前記封止部材は、前記振動領域の全周を覆う筒状部であって、基端面が前記境界領域を含む位置で前記弾性板の第1面に接合とされ且つ自由端側の端面が前記圧電素子の上面電極層よりも前記弾性板の第1面から離間されるように形成された筒状部と、前記筒状部の自由端側の開口を閉塞して前記収容空間を形成する閉塞部とを有するものとされ、前記封止部材設置工程は、前記封止部材を用意する工程と、前記封止部材の閉塞部の外表面に剛性補強板を固着する工程と、前記剛性補強板の固着工程の前又は後に、前記封止部材を前記弾性板の第1面に固着させた状態において前記圧電素子の上面電極層との間に間隙が存するように前記閉塞部の内表面に吸音材を固着させる工程と、前記剛性補強板及び前記吸音材が固着された状態の前記封止部材を前記弾性板の第1面に固着する工程とを含むものとされる。 In one aspect of the manufacturing method according to the present invention, the sealing member is a tubular portion that covers the entire circumference of the vibration region, and the first end of the elastic plate is at a position where a base end face includes the boundary region. A cylindrical portion that is joined to the surface and is formed such that the end surface on the free end side is separated from the first surface of the elastic plate with respect to the upper surface electrode layer of the piezoelectric element, and the free end side of the cylindrical portion. A closing part that closes the opening to form the accommodation space, and the sealing member installation step includes a step of preparing the sealing member and an outer surface of the closing part of the sealing member. Between the step of fixing the rigid reinforcing plate, and before or after the step of fixing the rigid reinforcing plate, between the upper electrode layer of the piezoelectric element in the state where the sealing member is fixed to the first surface of the elastic plate. A step of fixing a sound absorbing material to the inner surface of the closed part so that a gap exists, and a step of fixing the rigid reinforcing plate and the sealing member with the sound absorbing material fixed to the first surface of the elastic plate It is assumed to include and.

他形態においては、前記封止部材設置工程は、前記筒状部を前記弾性板の第1面に接合する工程と、前記筒状部内に吸音材として作用する発泡性シリコーンを充填する工程と、前記閉塞部を形成する工程と、前記閉塞部の外表面に剛性補強板を固着する工程とを含むものとされる。 In another aspect, the sealing member installation step includes a step of joining the tubular portion to the first surface of the elastic plate, and a step of filling the tubular portion with foamable silicone that acts as a sound absorbing material, The method includes a step of forming the closed portion and a step of fixing a rigid reinforcing plate to an outer surface of the closed portion.

好ましくは、本発明に係る前記製造方法は、前記封止部材設置工程の後に、前記弾性板の第2面に、前記振動領域を外方に開放する開口を有する樹脂製の防護部材を接合させる工程を含み得る。 Preferably, in the manufacturing method according to the present invention, after the sealing member installation step, a resin protective member having an opening that opens the vibration region outward is joined to the second surface of the elastic plate. Can include steps.

より好ましくは、本発明に係る製造方法は、さらに、前記防護部材の接合工程の後に、前記防護部材の外端面に前記開口に対応した貫通孔を有する剛性の防護板を接合する工程を備えることができる。 More preferably, the manufacturing method according to the present invention further comprises a step of, after the step of joining the protective member, joining a rigid protective plate having a through hole corresponding to the opening to an outer end surface of the protective member. You can

図1は、本発明の第1実施の形態に係る超音波トランスデューサーの平面図であり、一部の構成部材を取り除いた状態を示している。FIG. 1 is a plan view of an ultrasonic transducer according to a first embodiment of the present invention, showing a state in which some constituent members are removed. 図2は、図1におけるII部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of part II in FIG. 図3は、図2におけるIII-III線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 図4は、前記実施の形態1の第1変形例に係る超音波トランスデューサーの部分拡大平面図であり、一部の構成部材を取り除いた状態を示している。FIG. 4 is a partially enlarged plan view of the ultrasonic transducer according to the first modification of the first embodiment, showing a state in which some of the constituent members are removed. 図5は、前記実施の形態1の第2変形例に係る超音波トランスデューサーの部分拡大平面図であり、一部の構成部材を取り除いた状態を示している。FIG. 5 is a partially enlarged plan view of the ultrasonic transducer according to the second modification of the first embodiment, showing a state in which some of the constituent members are removed. 図6は、前記実施の形態1の第3変形例に係る超音波トランスデューサーの部分拡大平面図であり、一部の構成部材を取り除いた状態を示している。FIG. 6 is a partially enlarged plan view of the ultrasonic transducer according to the third modification of the first embodiment, showing a state in which some of the constituent members are removed. 図7は、前記実施の形態1の第4変形例に係る超音波トランスデューサーの平面図であり、一部の構成部材を取り除いた状態を示している。FIG. 7 is a plan view of the ultrasonic transducer according to the fourth modified example of the first embodiment, showing a state in which some of the constituent members are removed. 図8は、前記実施の形態1の第5変形例に係る超音波トランスデューサーの部分縦断面図である。FIG. 8 is a partial vertical cross-sectional view of the ultrasonic transducer according to the fifth modified example of the first embodiment. 図9(a)〜(c)は、前記実施の形態1に係る超音波トランスデューサーの製造方法の工程図である。9A to 9C are process diagrams of the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the first embodiment. 図10(a)〜(c)は、図9(c)に続く前記製造方法の工程図である。10A to 10C are process diagrams of the manufacturing method following FIG. 9C. 図11(a)〜(c)は、図10(c)に続く前記製造方法の工程図である。11A to 11C are process diagrams of the manufacturing method following FIG. 10C. 図12(a)〜(c)は、図11(c)に続く前記製造方法の工程図である。12(a) to 12(c) are process diagrams of the manufacturing method following FIG. 11(c). 図13(a)〜(c)は、前記実施の形態1に係る超音波トランスデューサーにおける封止部材、補強板及び吸音材によって形成されるアッセンブリの製造方法の工程図である。13A to 13C are process diagrams of a method of manufacturing an assembly formed of the sealing member, the reinforcing plate, and the sound absorbing material in the ultrasonic transducer according to the first embodiment. 図14(a)〜(c)は、前記第5変形例に係る超音波トランスデューサーの製造方法の工程図である。14A to 14C are process drawings of a method for manufacturing an ultrasonic transducer according to the fifth modification. 図15(a)〜(c)は、図14(c)に続く前記製造方法の工程図である。15A to 15C are process diagrams of the manufacturing method following FIG. 14C. 図16は、本発明の第2実施の形態に係る超音波トランスデューサーの部分縦断面図である。FIG. 16 is a partial vertical cross-sectional view of the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention. 図17は、本発明の第3実施の形態に係る超音波トランスデューサーの部分縦断面図である。FIG. 17 is a partial vertical cross-sectional view of the ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention. 図18は、本発明の第4実施の形態に係る超音波トランスデューサーの平面図であり、一部の構成部材を取り除いた状態を示している。FIG. 18 is a plan view of the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention, showing a state in which some of the constituent members are removed. 図19は、図18におけるIX-IX線に沿った断面図である。19 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 図20(a)〜(c)は、前記実施の形態4に係る超音波トランスデューサーの製造方法の工程図である。20A to 20C are process diagrams of the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment.

実施の形態1
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1に本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aの平面図であって、下記封止部材40及び補強板60を取り除いた状態の平面図を示す。
また、図2及び図3に、それぞれ、図1におけるII部拡大図及び図2におけるIII-III線に沿った断面図を示す。
Embodiment 1
An embodiment of an ultrasonic transducer according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view of an ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment, in which a sealing member 40 and a reinforcing plate 60 described below are removed.
2 and 3 show an enlarged view of the II portion in FIG. 1 and a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2, respectively.

本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aは、物体の形状の検知や広範囲に渡る物体の検知等に用いられるフェイズドアレイセンサーとして好適に利用される。 The ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment is preferably used as a phased array sensor used for detecting the shape of an object, detecting a wide range of objects, and the like.

具体的には、図1〜図3に示すように、前記超音波トランスデューサー1Aは、板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面10a及び第2面10bを有する弾性板10と、前記弾性板10の第1面10aに板面方向に並列状態で固着された複数の圧電素子30と、前記複数の圧電素子30のそれぞれを間隙を存しつつ覆う複数の収容空間40aを形成するように前記弾性板10の第1面10aに設けられた封止部材40とを備えている。 Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, the ultrasonic transducer 1A includes an elastic plate 10 having a first surface 10a and a second surface 10b facing one side and the other side in the plate thickness direction, respectively, A plurality of piezoelectric elements 30 fixed to the first surface 10a of the elastic plate 10 in parallel in the plate surface direction and a plurality of accommodation spaces 40a that cover the plurality of piezoelectric elements 30 with a gap therebetween are formed. Thus, the sealing member 40 provided on the first surface 10a of the elastic plate 10 is provided.

前記弾性板10は、板厚方向に振動可能な弾性を有する限り、ステンレス、Ni-Fe合金、アルミ合金、チタン合金等の金属板や、炭素繊維強化プラスチック及びセラミックス等の種々の材質で形成され得る。
前記弾性板10は、例えば、厚さ0.05mm〜0.1mmとされる。
本実施の形態においては、前記弾性板10は導電性金属板によって形成されている。
As long as the elastic plate 10 has elasticity capable of vibrating in the plate thickness direction, it is made of a metal plate such as stainless steel, Ni-Fe alloy, aluminum alloy, or titanium alloy, and various materials such as carbon fiber reinforced plastic and ceramics. obtain.
The elastic plate 10 has a thickness of, for example, 0.05 mm to 0.1 mm.
In the present embodiment, the elastic plate 10 is formed of a conductive metal plate.

前記圧電素子30は、PZT(チタン酸ジリコン酸鉛)からなる圧電本体と、前記圧電本体の厚み方向両側に配置された一対の上面電極層及び下面電極層とを有している。
前記圧電本体は、例えば厚さ0.05mm〜0.3mmとされ、前記上面電極層及び前記下面電極層は、例えば厚さ0.05μm〜数μmのAgやAuによって形成される。
The piezoelectric element 30 has a piezoelectric body made of PZT (lead titanate dilyconate) and a pair of upper surface electrode layers and lower surface electrode layers arranged on both sides in the thickness direction of the piezoelectric body.
The piezoelectric body has a thickness of, for example, 0.05 mm to 0.3 mm, and the upper surface electrode layer and the lower surface electrode layer are formed of, for example, Ag or Au having a thickness of 0.05 μm to several μm.

前記複数の圧電素子30は、前記下面電極層が前記弾性板10の第1面10aに対向された状態で前記第1面10aに並列状態で固着されている。 The plurality of piezoelectric elements 30 are fixed to the first surface 10a of the elastic plate 10 in parallel with the lower surface electrode layer facing the first surface 10a of the elastic plate 10.

詳しくは、図1〜図3に示すように、前記弾性板10には、前記複数の圧電素子30がそれぞれ装着される複数の振動領域12と、前記複数の振動領域12をそれぞれ囲む複数の拘束領域14と、一の拘束領域14と当該一の拘束領域14より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域16とが設けられている。 Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, the elastic plate 10 has a plurality of vibrating regions 12 in which the plurality of piezoelectric elements 30 are mounted, and a plurality of restraints surrounding the plurality of vibrating regions 12, respectively. A region 14 and a boundary region 16 that divides the one restraint region 14 and the outer region located radially outward of the one restraint region 14 are provided.

本実施の形態においては、図1に示すように、前記複数の振動領域12をそれぞれ平面視において囲繞する前記複数の拘束領域14は、前記弾性板10の第1板面方向D1に沿って配列されたm個(図示の形態においては5個)の拘束領域14によって形成される拘束領域群14Aが前記第1板面方向D1と直交する第2板面方向D2にn行(図示の形態においては3行)、設けられることによって現出されるm×n個(図示の形態においては、5×3=15個)の拘束領域14を有している。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the plurality of constraint regions 14 surrounding the plurality of vibration regions 12 in a plan view are arranged along the first plate surface direction D1 of the elastic plate 10. The constrained region group 14A formed by the m (five in the illustrated embodiment) constrained regions 14 has n rows (in the illustrated embodiment) in the second plate surface direction D2 orthogonal to the first plate surface direction D1. Has 3 rows), and m×n (5×3=15 in the illustrated embodiment) constraint regions 14 that appear by being provided.

前記複数の拘束領域14によってそれぞれ囲繞される前記複数の振動領域12も、同様に、m×n個の振動領域12を有している。
そして、前記m×n個の複数の圧電素子30が、前記m×n個の振動領域12のそれぞれに装着されている。
The plurality of vibrating regions 12 each surrounded by the plurality of constraining regions 14 also include m×n vibrating regions 12.
The m×n piezoelectric elements 30 are attached to the m×n vibration regions 12, respectively.

なお、本実施の形態においては、図1に示すように、前記複数の振動領域12(前記複数の拘束領域14)は格子状に配列されているが、当然ながら、前記複数の振動領域12(前記複数の拘束領域14)は斯かる配置に限定されるものではなく、千鳥状や放射状等に配置され得る。 In addition, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the plurality of vibration regions 12 (the plurality of constraint regions 14) are arranged in a grid pattern, but of course, the plurality of vibration regions 12 ( The plurality of constrained regions 14) are not limited to such an arrangement, and may be arranged in a staggered pattern or a radial pattern.

本実施の形態においては、前述の通り、前記弾性板10は導電性金属板とされており、前記圧電素子30は、導電性接着剤38(図3参照)によって前記下面電極層が前記弾性板10の第1面10aに電気的に接続された状態で当該弾性板10の第1面10aに機械的に固着されている。 In the present embodiment, as described above, the elastic plate 10 is a conductive metal plate, and the piezoelectric element 30 has the lower surface electrode layer formed of the elastic plate by the conductive adhesive 38 (see FIG. 3). The elastic plate 10 is mechanically fixed to the first surface 10a of the elastic plate 10 while being electrically connected to the first surface 10a of the elastic plate 10.

前記境界領域16は、図2に示すように、当該境界領域が外周縁を画する一の拘束領域14及び当該一の拘束領域14の径方向外方に隣接する前記外方領域を分断するスリット部17と、前記一の拘束領域14の前記外方領域に対する機械的連結を維持するブリッジ部18とを有している。 As shown in FIG. 2, the boundary region 16 is a slit that divides the one constraint region 14 that defines the outer peripheral edge of the boundary region and the outer region that is adjacent radially outward of the one constraint region 14. It has a part 17 and a bridge part 18 that maintains the mechanical connection of the one restraint region 14 to the outer region.

前記封止部材40は、図3に示すように、前記複数の振動領域12のそれぞれを平面視において覆う複数の筒状部42であって、基端面が前記境界領域16を含む位置で前記弾性板10の第1面10aに接合され且つ自由端側の端面が前記圧電素子30の上面電極層よりも前記弾性板10の第1面10aから離間された複数の筒状部42と、前記圧電素子30の上面電極層との間に間隙を存しつつ前記複数の筒状部42の自由端側の開口を閉塞して前記複数の圧電素子30を収容する複数の収容空間40aを形成する閉塞部44とを有している。 As shown in FIG. 3, the sealing member 40 is a plurality of tubular portions 42 that cover each of the plurality of vibration regions 12 in a plan view, and the elasticity is provided at a position where a base end surface includes the boundary region 16. A plurality of cylindrical portions 42 joined to the first surface 10a of the plate 10 and having an end surface on the free end side separated from the first surface 10a of the elastic plate 10 by a distance from the upper surface electrode layer of the piezoelectric element 30; Closure for forming a plurality of accommodation spaces 40a for accommodating the plurality of piezoelectric elements 30 by closing the openings on the free end side of the plurality of cylindrical portions 42 with a gap between the element 30 and the upper surface electrode layer. And a portion 44.

前記閉塞部44の内表面と前記圧電素子30との間に間隙を設けることにより、前記封止部材40が前記圧電素子30及び前記振動領域12の振動を制約しないようになっている。 By providing a gap between the inner surface of the closing portion 44 and the piezoelectric element 30, the sealing member 40 does not restrict the vibration of the piezoelectric element 30 and the vibration region 12.

前記封止部材40は、例えば、シリコーン等の高分子材料によって形成され、接着剤によって前記弾性板10に接合される。 The sealing member 40 is made of, for example, a polymer material such as silicone and is bonded to the elastic plate 10 with an adhesive.

このように、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aにおいては、一枚の前記弾性板10上に複数の圧電素子30を装着することによって当該複数の圧電素子30によって振動される複数の振動領域12間の可及的な近接配置を実現しつつ、一の振動領域12の振動が当該一の振動領域12の径方向外方に位置する外方領域に伝搬することを前記スリット部17によって有効に防止乃至は低減することができる。 As described above, in the ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment, by mounting a plurality of piezoelectric elements 30 on one elastic plate 10, a plurality of vibrations vibrated by the plurality of piezoelectric elements 30 are provided. By virtue of the slit portion 17, it is possible to realize that the vibration of one vibration region 12 propagates to the outer region located radially outward of the one vibration region 12 while realizing the closest possible arrangement between the regions 12. It can be effectively prevented or reduced.

従って、前記圧電素子30及び前記振動領域12から低周波数(例えば、30kHz〜40kHz)の超音波を放射させることができ、且つ、前記複数の圧電素子30の間でグレーティンググローブ現象が生じることを有効に防止乃至は低減できる。 Therefore, it is possible to emit a low frequency ultrasonic wave (for example, 30 kHz to 40 kHz) from the piezoelectric element 30 and the vibration region 12, and it is effective that a grating globe phenomenon occurs between the plurality of piezoelectric elements 30. Can be prevented or reduced.

本実施の形態においては、図2に示すように、前記スリット部17は、前記一の拘束領域14内の振動領域12に装着される一の圧電素子30の第2板面方向D2両側に位置し、前記第1板面方向D1に沿って延びる一対の第1板面方向スリット17aと、前記一の圧電素子30の第1板面方向D1両側に位置し、前記第2板面方向D2に沿って延びる一対の第2板面方向スリット17bとを含んでいる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the slit portions 17 are located on both sides of the one piezoelectric element 30 mounted in the vibration region 12 in the one constraint region 14 in the second plate surface direction D2. A pair of first plate surface direction slits 17a extending along the first plate surface direction D1 and both sides of the one piezoelectric element 30 in the first plate surface direction D1 and in the second plate surface direction D2. It includes a pair of second plate surface direction slits 17b extending along.

前記一対の第1板面方向スリット17aは前記一の圧電素子30の第1板面方向長さ30aよりも長く且つ前記一対の第2板面方向スリット17bは前記一の圧電素子30の第2板面方向長さ30bよりも長いものとされ、且つ、周方向に隣接する前記第1板面方向スリット17a及び前記第2板面方向スリット17bの端部同士の間によって画される4箇所に前記ブリッジ部18が設けられている。 The pair of first plate surface direction slits 17a are longer than the first plate surface direction length 30a of the one piezoelectric element 30, and the pair of second plate surface direction slits 17b are the second of the one piezoelectric element 30. It is made longer than the plate surface direction length 30b, and at four locations defined by the ends of the first plate surface direction slit 17a and the second plate surface direction slit 17b which are circumferentially adjacent to each other. The bridge portion 18 is provided.

斯かる構成によれば、矩形配置された前記複数の圧電素子30の間で振動が伝搬することを有効に防止しつつ、前記複数の拘束領域14を安定的に保持することができる。 According to such a configuration, it is possible to effectively prevent the vibration from propagating between the plurality of piezoelectric elements 30 arranged in a rectangular shape, and stably hold the plurality of constraint regions 14.

また、本実施の形態においては、図1及び図2に示すように、隣接する拘束領域14の間には単一の共通スリット17が設けられており、前記単一の共通スリット17が隣接する拘束領域14の双方の外周縁を画するように構成されている。 In addition, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a single common slit 17 is provided between the adjacent constraint regions 14, and the single common slit 17 is adjacent. It is configured to define both outer peripheral edges of the restraint region 14.

斯かる構成によれば、前記複数の圧電素子30間の振動伝搬を有効に防止しつつ、前記複数の拘束領域14の設置面積を可及的に低減することができる。 According to such a configuration, it is possible to effectively prevent the vibration propagation between the plurality of piezoelectric elements 30 and reduce the installation area of the plurality of constraint regions 14 as much as possible.

なお、前記スリット部17及び前記ブリッジ部18は、種々の構成を取り得る。
図4に、異なる構成のスリット部21及びブリッジ部22を備えた変形例に係る超音波トランスデューサー1Bの部分拡大平面図を示す。
The slit portion 17 and the bridge portion 18 can have various configurations.
FIG. 4 shows a partially enlarged plan view of an ultrasonic transducer 1B according to a modified example including the slit portion 21 and the bridge portion 22 having different configurations.

図4に示す前記変形例1Bにおいては、前記スリット部21は円弧状とされている。
そして、一の拘束領域14を4つの前記スリット部21が囲繞するように構成されており、周方向に隣接する2つの前記スリット部21の間に前記ブリッジ部22が設けられている。
In the modification 1B shown in FIG. 4, the slit portion 21 has an arc shape.
The four restraint portions 21 are configured to surround one restraint region 14, and the bridge portion 22 is provided between the two neighboring slit portions 21 in the circumferential direction.

また、図5に、さらに異なる構成のスリット部23及びブリッジ部24を備えた他の変形例に係る超音波トランスデューサー1Cの部分拡大平面図を示す。 Further, FIG. 5 shows a partially enlarged plan view of an ultrasonic transducer 1C according to another modified example including the slit portion 23 and the bridge portion 24 having a different configuration.

図5に示す前記変形例1Cにおいては、前記スリット部23は平面視略L字状とされている。
そして、一の拘束領域14を4つの前記スリット部23が囲繞するように構成されている。
In the modification 1C shown in FIG. 5, the slit portion 23 is substantially L-shaped in a plan view.
Further, the one restraint region 14 is configured such that the four slit portions 23 surround the one restraint region 14.

詳しくは、周方向に隣接する2つのL字状スリット23は、一方のスリット23の一部23aが他方のスリット23の一部23bよりも径方向内方に位置する状態で周方向に関しオーバーラップするように配置されており、前記一方のスリット23の一部23a及び前記他方のスリット23の一部23bの間の径方向間隙が前記ブリッジ部24を形成している。 Specifically, the two L-shaped slits 23 that are adjacent to each other in the circumferential direction overlap in the circumferential direction in a state in which a part 23 a of one slit 23 is located radially inward of a part 23 b of the other slit 23. And the radial gap between the part 23a of the one slit 23 and the part 23b of the other slit 23 forms the bridge portion 24.

種々の構成のスリット部17(21、23)及びブリッジ部18(22、24)において、好ましくは、前記境界領域16の周方向長さをLとした場合に、前記複数のスリット部17(21、23)の周方向の合計長さLaがLa≧0.9×Lを満たすように構成することができる。 In the slit portions 17 (21, 23) and the bridge portions 18 (22, 24) having various configurations, preferably, when the circumferential length of the boundary region 16 is L, the plurality of slit portions 17 (21 , 23), the total length La in the circumferential direction may satisfy La≧0.9×L.

図1〜図3に示すように、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aは、さらに、前記弾性板10のうち前記振動領域12の外周縁に沿った領域が、当該領域の径方向内方に位置する前記振動領域12及び当該領域の径方向外方に位置する前記拘束領域14に比して低剛性の低剛性領域26となるように、構成されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, in the ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment, the region of the elastic plate 10 along the outer peripheral edge of the vibrating region 12 is located within the radial direction of the region. It is configured so as to be a low-rigidity region 26 having a lower rigidity than the vibration region 12 located on one side and the constraint region 14 located on the outside in the radial direction of the region.

斯かる構成を備えることにより、前記振動領域12の振動特性を高めることができる。
従って、前記振動領域12のサイズを小さくして前記複数の振動領域12の配列ピッチを小さくしつつ、低周波数の音波を発生させることができる。
By providing such a configuration, the vibration characteristics of the vibration region 12 can be enhanced.
Therefore, it is possible to generate a low frequency sound wave while reducing the size of the vibrating region 12 to reduce the array pitch of the plurality of vibrating regions 12.

本実施の形態においては、図2及び図3に示すように、前記振動領域12の外形状と前記圧電素子30の外形状とを同一としつつ、前記弾性板10の第1面10aのうち前記振動領域12の外周縁に沿った領域に溝27を設け、前記溝27によって前記低剛性領域26を形成している。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the outer shape of the vibrating region 12 and the outer shape of the piezoelectric element 30 are the same, and the first surface 10a of the elastic plate 10 has the same shape. A groove 27 is provided in a region along the outer peripheral edge of the vibration region 12, and the groove 27 forms the low-rigidity region 26.

斯かる構成によれば、前記溝27によって前記低剛性領域26を形成しつつ、前記溝27を前記振動領域12に前記圧電素子30を実装させる際のアライメントマークとしても利用することができる。 According to such a configuration, the groove 27 can be used as an alignment mark when the piezoelectric element 30 is mounted on the vibrating region 12 while forming the low-rigidity region 26 by the groove 27.

図6に、前記低剛性領域26が異なる構造によって形成されている変形例に係る超音波トランスデューサー1Dの部分拡大平面図を示す。 FIG. 6 shows a partially enlarged plan view of an ultrasonic transducer 1D according to a modified example in which the low rigidity region 26 is formed by a different structure.

図6に示す変形例1Dにおいては、前記弾性板10のうち前記振動領域12の外周縁に沿った領域に、当該振動領域12の内外を分断する開口部28a及び当該振動領域12の内外を連結する連結部28bが周方向に交互に設けられており、前記開口部28a及び前記連結部28bによって前記低剛性領域26が形成されている。
前記開口部28a及び前記連結部28bも、前記溝27と同様に、前記振動領域12に前記圧電素子30を実装させる際のアライメントマークとしても利用することができる。
In Modification 1D shown in FIG. 6, an opening 28a that divides the inside and outside of the vibration region 12 and the inside and outside of the vibration region 12 are connected to a region along the outer peripheral edge of the vibration region 12 of the elastic plate 10. Connecting portions 28b are provided alternately in the circumferential direction, and the low-rigidity region 26 is formed by the openings 28a and the connecting portions 28b.
Like the groove 27, the opening 28a and the connecting portion 28b can also be used as alignment marks when the piezoelectric element 30 is mounted on the vibrating region 12.

なお、本実施の形態においては、前記振動領域12は平面視円形状とされ、且つ、前記圧電素子30はこれと同一形状の平面視円形状とされているが、当然ながら、本発明は斯かる形態に限定されるものではない。
図7に、平面視矩形状の振動領域12及び圧電素子30を備えた変形例に係る超音波トランスデューサー1Eの平面図を示す。
In the present embodiment, the vibrating region 12 has a circular shape in plan view and the piezoelectric element 30 has a circular shape in plan view having the same shape as that of the piezoelectric element 30. It is not limited to such a form.
FIG. 7 shows a plan view of an ultrasonic transducer 1E according to a modified example including the vibration region 12 having a rectangular shape in plan view and the piezoelectric element 30.

図3に示すように、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aは、さらに、前記封止部材40の内表面のうち前記圧電素子30の上面電極層と対向する部分に、前記圧電素子30の上面電極層との間に間隙を存する状態で固着された吸音材50を備えている。
前記吸音材50は、例えば、発泡性シリコーンによって形成される。
As shown in FIG. 3, in the ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment, the piezoelectric element 30 is further provided on a portion of the inner surface of the sealing member 40 facing the upper surface electrode layer of the piezoelectric element 30. The sound absorbing material 50 is fixed to the upper electrode layer with a gap.
The sound absorbing material 50 is formed of, for example, foamable silicone.

前記吸音材50を備えることにより、前記振動領域12から後方(前記弾性板1の板厚方向に関し第1面10a側)への超音波の漏洩を防止乃至は低減できると共に、バースト状の超音波が放射された後において、当該超音波の残響を有効に抑制することができる。 By providing the sound absorbing material 50, it is possible to prevent or reduce leakage of ultrasonic waves from the vibrating region 12 to the rear (the first surface 10a side in the plate thickness direction of the elastic plate 1), and at the same time, burst ultrasonic waves can be prevented. After being emitted, the reverberation of the ultrasonic wave can be effectively suppressed.

図8に、前記吸音材50に代えて吸音材55が備えられた変形例に係る超音波トランスデューサー1Fの部分縦断面図を示す。
図8に示す変形例1Fにおいては、例えば、発泡性シリコーンによって形成される前記吸音材55が前記収容空間40a内に充填されている。
FIG. 8 shows a partial vertical cross-sectional view of an ultrasonic transducer 1F according to a modified example in which a sound absorbing material 55 is provided instead of the sound absorbing material 50.
In Modification 1F shown in FIG. 8, the sound absorbing material 55 formed of, for example, foaming silicone is filled in the accommodation space 40a.

図3に示すように、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aは、さらに、前記封止部材40の閉塞部44の外表面に固着された補強板60を有している。
前記補強板60はステンレス等の剛性板によって形成される。
As shown in FIG. 3, the ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment further includes a reinforcing plate 60 fixed to the outer surface of the closing portion 44 of the sealing member 40.
The reinforcing plate 60 is formed of a rigid plate such as stainless steel.

前記補強板60を備えることにより、振動特性を阻害することなく前記超音波トランスデューサー1Aの強度を高めることができる。 By providing the reinforcing plate 60, the strength of the ultrasonic transducer 1A can be increased without impairing vibration characteristics.

本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aは、さらに、前記弾性板10の第2面10bに接合された防護部材70であって、前記振動領域12を外方に開放する開口72を有する防護部材70を備えている。
前記防護部材70は、例えば、シリコーンによって形成される。
The ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment is further a protection member 70 joined to the second surface 10b of the elastic plate 10, and has an opening 72 that opens the vibrating region 12 to the outside. The member 70 is provided.
The protection member 70 is made of, for example, silicone.

前記防護部材70を備えることにより、振動特性を阻害することなく前記弾性板10を保護することができる。 By providing the protection member 70, the elastic plate 10 can be protected without impairing vibration characteristics.

前記超音波トランスデューサー1Aは、さらに、前記防護部材70の外端面に接合された剛性の防護板75を有している。
前記防護板75には、前記防護部材70の前記開口72に対応した貫通孔77が設けられている。
前記防護板75は、例えば、ステンレス、Ni-Fe合金、アルミ合金、チタン合金等の金属板によって形成される。
The ultrasonic transducer 1A further includes a rigid protective plate 75 joined to the outer end surface of the protective member 70.
The protective plate 75 is provided with a through hole 77 corresponding to the opening 72 of the protective member 70.
The protection plate 75 is formed of, for example, a metal plate such as stainless steel, Ni—Fe alloy, aluminum alloy, or titanium alloy.

前記防護板75を備えることにより、前記防護部材70の損傷を有効に防止乃至は低減しつつ、前記防護部材70が意に反して振動することを有効に抑制することができる。 By providing the protection plate 75, it is possible to effectively prevent or reduce damage to the protection member 70, and effectively suppress unintentional vibration of the protection member 70.

さらに、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aは、図1〜図3等に示すように、前記圧電素子30の前記上面電極層に電圧を印可する為の配線体80を一体的に備えている。 Further, the ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment integrally includes a wiring body 80 for applying a voltage to the upper surface electrode layer of the piezoelectric element 30, as shown in FIGS. ing.

前記配線体80は、前記弾性板10の第1面10a上に固着された絶縁層82と、前記絶縁層82上に積層される導体層84とを有している。
前記絶縁層82は、例えば、ポリイミドによって形成される。
前記導体層84は、例えば、Cu/Auによって形成される。
The wiring body 80 has an insulating layer 82 fixed on the first surface 10 a of the elastic plate 10 and a conductor layer 84 laminated on the insulating layer 82.
The insulating layer 82 is formed of polyimide, for example.
The conductor layer 84 is formed of Cu/Au, for example.

前記導体層84は、前記複数の圧電素子30の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の配線導体85を有している。 The conductor layer 84 has a plurality of wiring conductors 85 electrically connected to the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements 30, respectively.

図3に示すように、前記複数の配線導体85は、先端部が対応する前記圧電素子30の上面電極層に導電性接着剤又ははんだ87を介して電気的に接続され、且つ、基端部が外部との接続用パッド86(図1参照)を形成している。 As shown in FIG. 3, the plurality of wiring conductors 85 are electrically connected to the upper surface electrode layer of the piezoelectric element 30 corresponding to the tip end portion through a conductive adhesive or solder 87, and the base end portion. Form a pad 86 (see FIG. 1) for connection with the outside.

本実施の形態においては、図3に示すように、前記配線導体85の先端部及び前記圧電素子30の上面電極層を電気的に接続する前記導電性接着剤又は前記はんだ87と前記弾性板10の第1面10aとの間には絶縁性樹脂88が介挿されており、これにより、前記配線導体85及び上面電極層が前記弾性板10に短絡することを有効に防止している。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the conductive adhesive or the solder 87 and the elastic plate 10 that electrically connect the tip portion of the wiring conductor 85 and the upper surface electrode layer of the piezoelectric element 30. The insulating resin 88 is interposed between the first surface 10a and the first surface 10a, thereby effectively preventing the wiring conductor 85 and the upper electrode layer from being short-circuited to the elastic plate 10.

なお、前述の通り、前記複数の圧電素子30の下面電極層は、導電性接着剤38を介して導電性の前記弾性板10に電気的に接続されている。
そして、前記弾性板10には、当該弾性板10に電気的に接続された状態の下面電極層用パッド89が設けられている。
As described above, the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements 30 are electrically connected to the conductive elastic plate 10 via the conductive adhesive 38.
The elastic plate 10 is provided with a lower surface electrode layer pad 89 in a state of being electrically connected to the elastic plate 10.

前記配線体80には、前記導体層84が外部に接触することを有効に防止する為に前記導体層84を囲繞する絶縁性カバー層(図略)が設けられ得る。 The wiring body 80 may be provided with an insulating cover layer (not shown) surrounding the conductor layer 84 in order to effectively prevent the conductor layer 84 from contacting the outside.

次に、前記超音波トランスデューサー1Aの製造方法について説明する。
前記製造方法は、前記弾性板10を形成する導電性の弾性板形成体110を用意する工程と、前記弾性板形成体110の板厚方向一方側の第1面に前記絶縁層82を形成する絶縁層形成部材182及び前記複数の配線導体85を形成する配線導体形成部材185を含む配線体形成部材180を設ける工程(図9(a))と、前記配線体形成体180の不要部分をエッチング除去して前記絶縁層82及び前記複数の配線導体85を含む前記配線体80を形成する工程(図9(b)及び(c))とを有している。
Next, a method for manufacturing the ultrasonic transducer 1A will be described.
In the manufacturing method, a step of preparing a conductive elastic plate forming body 110 for forming the elastic plate 10 and forming the insulating layer 82 on the first surface of the elastic plate forming body 110 on one side in the plate thickness direction. A step of providing a wiring body forming member 180 including an insulating layer forming member 182 and a wiring conductor forming member 185 forming the plurality of wiring conductors 85 (FIG. 9A), and an unnecessary portion of the wiring body forming body 180 is etched. And removing the insulating layer 82 and the wiring body 80 including the plurality of wiring conductors 85 (FIGS. 9B and 9C).

本実施の形態においては、前記配線体80を形成する工程は、まず、前記配線導体形成部材185の不要部分をエッチング除去して前記複数の配線導体85を形成し(図9(b))、その後に、前記絶縁層形成部材182の不要部分をエッチング除去して前記絶縁層82を形成するように構成されている(図9(c))。 In the present embodiment, in the step of forming the wiring body 80, first, unnecessary portions of the wiring conductor forming member 185 are removed by etching to form the plurality of wiring conductors 85 (FIG. 9B). After that, an unnecessary portion of the insulating layer forming member 182 is removed by etching to form the insulating layer 82 (FIG. 9C).

前記製造方法は、さらに、前記弾性板形成体110に対してエッチングを行って前記スリット部17を形成する弾性板エッチング工程(図10(a)及び(b))を有している。 The manufacturing method further includes an elastic plate etching step (FIGS. 10A and 10B) of forming the slit portion 17 by etching the elastic plate forming body 110.

本実施の形態においては、前記弾性板エッチング工程は、前記スリット部17の形成に加えて、前記弾性板10の第1面10aのうち前記振動領域12の外周縁に沿った領域への溝27の形成を行うように構成されている(図10(a)参照)。 In the present embodiment, in the elastic plate etching step, in addition to the formation of the slit portion 17, a groove 27 is formed in a region of the first surface 10 a of the elastic plate 10 along the outer peripheral edge of the vibrating region 12. Is formed (see FIG. 10(a)).

なお、本実施の形態においては、まず、ハーフエッチングによって前記溝27を形成し、その後に、前記スリット部17を形成しているが、前記溝27及び前記スリット部17の形成順序は問わない。 In the present embodiment, first, the groove 27 is formed by half etching and then the slit portion 17 is formed, but the order of forming the groove 27 and the slit portion 17 does not matter.

また、前記変形例1Dにおけるように、前記低剛性領域26を前記複数の開口部28aによって現出させる場合には、前記弾性板エッチング工程は、前記溝27の形成に代えて、前記振動領域12の外周縁に沿った複数の開口部28aであって、周方向に隣接する開口部28aの間に前記連結部28bが残された複数の開口部28aの形成を行うように構成される。 When the low-rigidity region 26 is exposed by the plurality of openings 28a as in the modification 1D, the elastic plate etching step replaces the formation of the groove 27 with the vibration region 12. A plurality of openings 28a along the outer peripheral edge of which are formed so that the connecting portions 28b are left between the openings 28a adjacent in the circumferential direction.

前記製造方法は、さらに、前記複数の振動領域12の第1面10aに前記複数の圧電素子30の下面電極層をそれぞれ導電性接着剤38によって接着させる圧電素子実装工程を有している。 The manufacturing method further includes a piezoelectric element mounting step of bonding the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements 30 to the first surfaces 10a of the plurality of vibration regions 12 with the conductive adhesive 38, respectively.

具体的には、前記圧電素子実装工程は、前記複数の振動領域12の第1面10aに導電性接着剤38を塗布する工程(図10(c))と、前記導電性接着剤38の上に前記圧電素子30を装着させ、前記導電性接着剤38を硬化させる工程(11(a))とを有している。 Specifically, the piezoelectric element mounting step includes a step of applying a conductive adhesive 38 to the first surfaces 10a of the plurality of vibration regions 12 (FIG. 10(c)), and a step of applying the conductive adhesive 38 onto the first surface 10a. The step (11(a)) of mounting the piezoelectric element 30 on the substrate and curing the conductive adhesive 38.

なお、図10(a)〜(c)中の符号39は、前記導電性接着剤38の塗布前に前記振動領域12の第1面10aに設けられる金メッキであり、前記導電性接着剤38と前記振動領域12の第1面10aとの電気的接続の信頼性を向上させる為のものである。 10(a) to 10(c), reference numeral 39 is gold plating provided on the first surface 10a of the vibrating region 12 before the application of the conductive adhesive 38. This is for improving the reliability of electrical connection with the first surface 10a of the vibrating region 12.

前記製造方法は、さらに、前記複数の配線導体85の先端部を対応する前記圧電素子30の上面電極層に導電性接着剤又ははんだ87によって電気的に接続する電気接続工程(図11(c))を有している。 The manufacturing method further includes an electrical connection step of electrically connecting the tip ends of the plurality of wiring conductors 85 to the corresponding upper surface electrode layers of the piezoelectric elements 30 with a conductive adhesive or solder 87 (FIG. 11(c)). )have.

ここで、本実施の形態においては、前記導電性接着剤87が前記弾性板10に接触して、前記上面電極層及び前記下面電極層が短絡することを有効に防止する為に、前記製造方法は、前記電気接続工程の前に、前記複数の配線導体85の先端部及び対応する前記圧電素子30の間に絶縁性接着剤88を塗布する工程(図11(b))を有している。 Here, in the present embodiment, in order to effectively prevent the conductive adhesive 87 from coming into contact with the elastic plate 10 and short-circuiting the upper surface electrode layer and the lower surface electrode layer, the manufacturing method Has a step (FIG. 11(b)) of applying an insulating adhesive 88 between the tips of the plurality of wiring conductors 85 and the corresponding piezoelectric elements 30 before the electrical connection step. ..

この場合、前記電気接続工程における前記導電性接着剤又は前記はんだ87は、当該導電性接着剤又は当該はんだ87と前記弾性板10の第1面10aとの間に前記絶縁性接着剤88が介挿された状態で、前記複数の配線導体85の先端部を対応する前記圧電素子30の上面電極層に電気的に接続するように、塗布される。 In this case, the electrically conductive adhesive or the solder 87 in the electrical connection step has the insulating adhesive 88 interposed between the electrically conductive adhesive or the solder 87 and the first surface 10a of the elastic plate 10. In the inserted state, it is applied so that the tip ends of the plurality of wiring conductors 85 are electrically connected to the corresponding upper surface electrode layers of the piezoelectric element 30.

前記製造方法は、さらに、前記封止部材40を前記弾性板10の第1面10a上に設ける封止部材設置工程(図12(a))を有している。 The manufacturing method further includes a sealing member installation step (FIG. 12A) in which the sealing member 40 is provided on the first surface 10a of the elastic plate 10.

ここで、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー1Aは、図3に示すように、前記封止部材40に固着された前記吸音材50及び前記剛性補強板60を有している。 Here, as shown in FIG. 3, the ultrasonic transducer 1A according to the present embodiment has the sound absorbing material 50 and the rigid reinforcing plate 60 fixed to the sealing member 40.

この場合、前記封止部材設置工程は、前記筒状部42及び前記閉塞部44を一体的に備えた封止部材40を用意する工程(図13(a))と、前記封止部材40の閉塞部44の外表面に前記剛性補強板60を固着する工程(図13(b))と、前記剛性補強板60の固着工程の前又は後に、前記封止部材40を前記弾性板10の第1面10aに固着させた状態において前記圧電素子30の上面電極層との間に間隙が存するように前記閉塞部44の内表面に前記吸音材50を固着させる工程(図13(c))と、前記剛性補強板60及び前記吸音材50が固着された状態の前記封止部材40を前記弾性板の第1面に固着する工程(図12(a)とを含むものとされる。 In this case, the sealing member installation step includes a step of preparing a sealing member 40 integrally including the tubular portion 42 and the closing portion 44 (FIG. 13(a)), and the sealing member 40 The sealing member 40 is attached to the elastic plate 10 before or after the step of fixing the rigid reinforcing plate 60 to the outer surface of the closing portion 44 (FIG. 13B) and the step of fixing the rigid reinforcing plate 60. A step of fixing the sound absorbing material 50 to the inner surface of the closing portion 44 so that there is a gap between the piezoelectric element 30 and the upper surface electrode layer in the state of being fixed to the first surface 10a (FIG. 13(c)); The step of fixing the sealing member 40 with the rigid reinforcing plate 60 and the sound absorbing material 50 fixed to the first surface of the elastic plate (FIG. 12(a)).

なお、前記収容空間40aが前記吸音材55によって充填されている図8に示す前記変形例1Fを製造する場合には、前記封止部材設置工程は、前記弾性板10の第1面10aに前記筒状部42を接合する工程(図14(a))と、前記筒状部42内に吸音材55として作用する発泡性シリコーンを充填する工程(図14(b))と、前記閉塞部44を形成する工程(図14(c))と、前記閉塞部44の外表面に剛性補強板60を固着する工程(図15(a))とを含むものとされる。 In the case of manufacturing the modified example 1F shown in FIG. 8 in which the accommodation space 40a is filled with the sound absorbing material 55, the sealing member installation step is performed on the first surface 10a of the elastic plate 10 in the above-described manner. A step of joining the tubular portion 42 (FIG. 14(a)), a step of filling the tubular portion 42 with a foaming silicone acting as a sound absorbing material 55 (FIG. 14(b)), and the closing portion 44. 14(c) and a step of fixing the rigid reinforcing plate 60 to the outer surface of the closed portion 44 (FIG. 15(a)).

前記製造方法は、さらに、前記封止部材設置工程の後に、前記弾性板10の第2面10bに、前記振動領域12を外方に開放する開口72を有する樹脂製の防護部材70を接合させる工程(図12(b)及び図15(b))と、前記防護部材70の外端面に前記開口72に対応した貫通孔77を有する剛性の防護板75を接合する工程(図12(c)及び図15(c))とを有している。 In the manufacturing method, further, after the sealing member installation step, a resin protective member 70 having an opening 72 that opens the vibrating region 12 to the outside is joined to the second surface 10b of the elastic plate 10. The step (FIGS. 12(b) and 15(b)) and the step of joining a rigid protective plate 75 having a through hole 77 corresponding to the opening 72 to the outer end surface of the protective member 70 (FIG. 12(c)). And FIG. 15(c)).

実施の形態2
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーの他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図16に、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー2の縦断面図であって、前記実施の形態1における図3に対応した縦断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態1におけると同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を適宜省略する。
Embodiment 2
Hereinafter, another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 16 is a vertical cross-sectional view of the ultrasonic transducer 2 according to the present embodiment, which corresponds to FIG. 3 in the first embodiment.
In the drawings, the same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be appropriately omitted.

図16に示すように、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー2は、前記実施の形態1に係る超音波トランスデューサー1Aに比して、さらに、平面視において前記振動領域12を囲繞するように前記拘束領域14の第1面10aに固着された質量部材210を備えている。
前記質量部材210は、前記振動領域12を平面視において囲繞する筒状とされており、ステンレス等の金属部材によって形成される。
As shown in FIG. 16, the ultrasonic transducer 2 according to the present embodiment further surrounds the vibrating region 12 in a plan view as compared with the ultrasonic transducer 1A according to the first embodiment. As described above, the mass member 210 fixed to the first surface 10a of the restraint region 14 is provided.
The mass member 210 has a cylindrical shape that surrounds the vibrating region 12 in a plan view, and is made of a metal member such as stainless steel.

前記質量部材210を備えることにより、前記振動領域12の振動が前記拘束領域14に伝搬して当該拘束領域14が振動することを有効に有効乃至は低減することができる。 By including the mass member 210, it is possible to effectively and effectively reduce the vibration of the vibrating region 12 propagating to the constraining region 14 and vibrating the constraining region 14.

前記質量部材210は、基端面が前記拘束領域14の第1面10aに当接された状態で接着剤又はレーザーによるスポット溶接によって当該第1面10aに接合される。
前記質量部材210の前記拘束領域14への接合は、前記封止部材設置工程の前に行われる。
The mass member 210 is joined to the first surface 10a of the restraint region 14 by spot welding with an adhesive or a laser in a state where the base end surface of the mass member 210 is in contact with the first surface 10a.
The joining of the mass member 210 to the restraint region 14 is performed before the sealing member installation step.

前記質量部材210の前記拘束領域14への接合が接着剤によって行われる場合には、接着剤の分布のバラツキに起因して前記振動領域12の共振周波数に影響を与えるおそれがある。 When the mass member 210 is bonded to the constraining region 14 with an adhesive, the resonance frequency of the vibrating region 12 may be affected due to variations in the distribution of the adhesive.

これに対し、前記質量部材210の前記拘束領域14への接合がスポット溶接によって行われる場合には、前記質量部材210の設置姿勢の安定化を図ることができ、前記振動領域12の共振周波数のバラツキを有効に抑制することができる。 On the other hand, when the mass member 210 is joined to the constrained region 14 by spot welding, the installation posture of the mass member 210 can be stabilized, and the resonance frequency of the vibration region 12 can be reduced. Variation can be effectively suppressed.

前記質量部材210の基端面のうち前記配線体80上の位置する部分には、前記配線体80を覆うような凹みを形成することができる。
斯かる構成を備えることにより、前記質量部材210を前記振動領域12の全周に亘って設けつつ、前記質量部材210と前記配線体80との接触を有効に防止することができる。
A recess that covers the wiring body 80 may be formed in a portion of the base end surface of the mass member 210 located on the wiring body 80.
By providing such a configuration, it is possible to effectively prevent contact between the mass member 210 and the wiring body 80 while providing the mass member 210 over the entire circumference of the vibration region 12.

本実施の形態においては、図16に示すように、前記質量部材210の外周面及び上端面が前記封止部材40の内表面に当接される。
斯かる構成を備えることにより、前記質量部材210による前記拘束領域14の振動防止効果をより向上させることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the outer peripheral surface and the upper end surface of the mass member 210 are in contact with the inner surface of the sealing member 40.
By providing such a configuration, the vibration preventing effect of the mass member 210 on the restraint region 14 can be further improved.

なお、図16に示すように、本実施の形態においては、前記質量部材210の外周縁と前記境界領域16の内周縁とが一致するように、前記質量部材210が構成されている。 Note that, as shown in FIG. 16, in the present embodiment, the mass member 210 is configured such that the outer peripheral edge of the mass member 210 and the inner peripheral edge of the boundary region 16 coincide with each other.

実施の形態3
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーのさらに他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図17に、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー3の縦断面図であって、前記実施の形態1における図3及び前記実施の形態2における図16に対応した縦断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態1及び2におけると同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を適宜省略する。
Embodiment 3
Hereinafter, still another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 17 is a vertical cross-sectional view of the ultrasonic transducer 3 according to the present embodiment, which corresponds to FIG. 3 in the first embodiment and FIG. 16 in the second embodiment.
In the drawings, the same members as those in Embodiments 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be appropriately omitted.

図17に示すように、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー3は、前記実施の形態1に係る超音波トランスデューサー1Aに比して、さらに、隔壁部材230を備えている。 As shown in FIG. 17, the ultrasonic transducer 3 according to the present embodiment further includes a partition member 230 as compared with the ultrasonic transducer 1A according to the first embodiment.

図17に示すように、前記隔壁部材230は、平面視において前記振動領域12を囲繞する筒状とされており、軸線方向一端側が前記剛性補強板60に連結され且つ軸線方向他端側が前記弾性板10の第1面10aとの間に間隙を存する状態で前記封止部材40の筒状部42内に埋設されている。 As shown in FIG. 17, the partition member 230 has a cylindrical shape surrounding the vibrating region 12 in a plan view, one end side in the axial direction is connected to the rigid reinforcing plate 60, and the other end side in the axial direction is the elastic member. It is embedded in the tubular portion 42 of the sealing member 40 in a state in which there is a gap between the plate 10 and the first surface 10a.

前記隔壁部材230は、前記剛性補強板60と一体形成することも可能であるし、前記剛性補強板60とは別体形成し、前記剛性補強板60に接着又は溶接等によって接合させることも可能である。
前記隔壁部材230は、アルミニウムを用いた鋳造や、ステンレス等の鉄系部材への切削又はエッチングによって形成され得る。
The partition member 230 may be formed integrally with the rigid reinforcing plate 60, or may be formed separately from the rigid reinforcing plate 60 and bonded to the rigid reinforcing plate 60 by adhesion or welding. Is.
The partition wall member 230 may be formed by casting using aluminum, or cutting or etching an iron-based member such as stainless steel.

前記隔壁部材230を備えることにより、前記封止部材40の筒状部42による閉塞性を向上させることができると共に、前記振動領域12からの振動伝搬を防止乃至は低減しつつ前記拘束領域14の動きを抑制でき、前記振動領域12の振動特性を向上させることができる。 By providing the partition member 230, it is possible to improve the occlusivity of the sealing member 40 by the tubular portion 42, and at the same time, prevent or reduce the vibration propagation from the vibration region 12, while suppressing the vibration of the vibration region 12. The movement can be suppressed, and the vibration characteristics of the vibration region 12 can be improved.

なお、当然ながら、前記実施の形態2に係る超音波トランスデューサー2に前記隔壁部材230を備えることも可能である。 Of course, it is possible to equip the ultrasonic transducer 2 according to the second embodiment with the partition member 230.

実施の形態4
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーのさらに他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図18に、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー4の平面図であって、前記封止部材40及び前記補強板60を取り除いた状態の平面図を示す。
また、図19に、図18におけるIXX-IXX線に沿った断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態1〜3におけると同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を適宜省略する。
Embodiment 4
Hereinafter, still another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 18 is a plan view of the ultrasonic transducer 4 according to the present embodiment, in which the sealing member 40 and the reinforcing plate 60 are removed.
Further, FIG. 19 shows a cross-sectional view taken along line IXX-IXX in FIG.
In the figure, the same members as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be appropriately omitted.

本実施の形態に係る超音波トランスデューサー4は、主として、前記弾性板10及び前記複数の圧電素子30の代わりに弾性板310及び複数の圧電素子330を有している点において、前記実施の形態1に係る超音波トランスデューサー1Aと相違している。 The ultrasonic transducer 4 according to the present embodiment mainly has an elastic plate 310 and a plurality of piezoelectric elements 330 instead of the elastic plate 10 and the plurality of piezoelectric elements 30. The ultrasonic transducer 1A according to the first embodiment is different.

前記弾性板310は、板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面310a及び第2面310bを有し、板厚方向に振動可能な導電性金属板によって形成されている。 The elastic plate 310 has a first surface 310a and a second surface 310b that face one side and the other side in the plate thickness direction, respectively, and is formed of a conductive metal plate that can vibrate in the plate thickness direction.

図18及び図19に示すように、前記弾性板310は、板面方向に並列状態で設けられ、前記複数の圧電素子330がそれぞれ装着される複数の振動領域312と、前記複数の振動領域312をそれぞれ平面視において囲む複数の低剛性領域326と、前記低剛性領域326を平面視において囲む拘束領域314と、一の拘束領域314と当該一の拘束領域314より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域316とを有している。 As shown in FIGS. 18 and 19, the elastic plate 310 is provided in parallel in the plate surface direction, and a plurality of vibration regions 312 to which the plurality of piezoelectric elements 330 are respectively mounted and a plurality of vibration regions 312. A plurality of low-rigidity regions 326 that respectively surround in a plan view, a restraint region 314 that surrounds the low-rigidity region 326 in a plan view, one restraint region 314, and an outside located radially outward of the one restraint region 314. And a boundary area 316 that divides the other area.

前記境界領域316は、前記境界領域16と同様、前記スリット部17及び前記ブリッジ部18を有している。 The boundary area 316 has the slit portion 17 and the bridge portion 18 as in the boundary area 16.

前記低剛性領域326は、第1面310aの側に開く溝を有する溝領域とされており、対応する前記振動領域312及び対応する前記拘束領域314よりも薄肉とされることで当該振動領域312及び拘束領域314よりも低剛性とされている。 The low-rigidity region 326 is a groove region having a groove that opens on the first surface 310a side, and is made thinner than the corresponding vibration region 312 and the corresponding restraint region 314, whereby the vibration region 312 is formed. The rigidity is lower than that of the restraint region 314.

即ち、前記弾性板310の第2面310bは、前記振動領域312、前記低剛性領域326及び前記拘束領域314に亘って面一とされる一方で、前記第1面310aは前記低剛性領域326において凹まされている。
即ち、前記低剛性領域326は、当該低剛性領域326の第1面が前記振動領域312及び前記拘束領域314の第1面よりも第2面に近接された、第1面側に開く溝領域とされている。
That is, the second surface 310b of the elastic plate 310 is flush with the vibration region 312, the low-rigidity region 326, and the restraint region 314, while the first surface 310a is the low-rigidity region 326. Is recessed in.
That is, the low-rigidity area 326 is a groove area that opens toward the first surface, where the first surface of the low-rigidity area 326 is closer to the second surface than the first surfaces of the vibration area 312 and the restraint area 314. It is said that.

前記圧電素子330は、前記振動領域312よりも大きく且つ前記低剛性領域326よりも小さい外径を有している。
即ち、前記圧電素子330は、前記振動領域312の第1面に絶縁性接着剤340によって固着される中央部331と、前記中央部331から径方向外方へ延び、平面視において前記低剛性領域326内において終焉する延在部333とを有している。
The piezoelectric element 330 has an outer diameter that is larger than the vibration region 312 and smaller than the low rigidity region 326.
That is, the piezoelectric element 330 has a central portion 331 fixed to the first surface of the vibrating region 312 by an insulating adhesive 340, and extends radially outward from the central portion 331. And an extending portion 333 that ends in 326.

なお、本実施の形態においては、図18に示すように、前記振動領域312は平面視円形状とされ、前記圧電素子330は平面視矩形状とされ、且つ、前記低剛性領域326は平面視矩形状とされているが、当然ながら、本発明は斯かる形状に限定されるものではない。 Note that, in the present embodiment, as shown in FIG. 18, the vibration region 312 is circular in plan view, the piezoelectric element 330 is rectangular in plan view, and the low-rigidity region 326 is plan view. Although it is rectangular, the present invention is not limited to such a shape.

即ち、前記圧電素子330の外径が、前記振動領域312の外径よりも大で且つ前記低剛性領域326の外径よりも小である限り、前記振動領域312、前記圧電素子330及び前記低剛性領域326の全てを平面視円形状とする等、種々の形状が可能である。 That is, as long as the outer diameter of the piezoelectric element 330 is larger than the outer diameter of the vibrating area 312 and smaller than the outer diameter of the low rigidity area 326, the vibrating area 312, the piezoelectric element 330, and the low area. Various shapes are possible, such as making all the rigid regions 326 circular in a plan view.

好ましくは、前記低剛性領域326は、前記圧電素子330と同一外形状で且つ前記圧電素子330の外径より若干大きい外径を有するものとされる。
斯かる構成によれば、前記低剛性領域326の外周縁を、前記振動領域312に前記圧電素子330を実装させる際のアライメントマークとして利用することができる。
Preferably, the low rigidity region 326 has the same outer shape as the piezoelectric element 330 and has an outer diameter slightly larger than the outer diameter of the piezoelectric element 330.
With such a configuration, the outer peripheral edge of the low-rigidity region 326 can be used as an alignment mark when the piezoelectric element 330 is mounted on the vibration region 312.

さらに、図19に示すように、前記延在部333の下面電極層が導電性接着剤345によって前記低剛性領域326の第1面310aに電気的に接続されている。 Furthermore, as shown in FIG. 19, the lower surface electrode layer of the extending portion 333 is electrically connected to the first surface 310 a of the low rigidity region 326 by a conductive adhesive 345.

なお、前記圧電素子330の上面電極層と対応する前記配線導体85とは、前記実施の形態1におけると同様に、導電性接着剤又ははんだ87によって行われており、前記導電性接着剤又ははんだ87と前記弾性板310の第1面310a及び前記導電性接着剤345との間には絶縁性接着剤88が介挿されている。 Note that the upper surface electrode layer of the piezoelectric element 330 and the corresponding wiring conductor 85 are formed by a conductive adhesive or solder 87, as in the first embodiment, and the conductive adhesive or solder is used. An insulating adhesive 88 is interposed between the 87 and the first surface 310 a of the elastic plate 310 and the conductive adhesive 345.

このように、本実施の形態においては、前記振動領域312と前記圧電素子330の中央部331との機械的接合を絶縁性接着剤340によって行うことで前記圧電素子330の支持安定化を図りつつ、前記低剛性領域326と前記圧電素子330の延在部333の下面電極層とを導電性接着剤345によって連結することで前記圧電素子330の下面電極層と前記弾性板310との電気的連結を得ている。 As described above, in the present embodiment, by mechanically joining the vibration region 312 and the central portion 331 of the piezoelectric element 330 with the insulating adhesive 340, it is possible to stabilize and support the piezoelectric element 330. The low rigidity region 326 and the lower surface electrode layer of the extending portion 333 of the piezoelectric element 330 are connected by a conductive adhesive 345 to electrically connect the lower surface electrode layer of the piezoelectric element 330 and the elastic plate 310. Is getting

さらに、前記超音波トランスデューサー4においては、図19に示すように、前記低剛性領域326を形成する溝領域の底面には、前記振動領域312の第1面310aよりも低い隆起部328であって、前記溝領域の内側面と共働して接着剤滞留領域を形成する隆起部328が設けられている。 Further, in the ultrasonic transducer 4, as shown in FIG. 19, a raised portion 328 lower than the first surface 310 a of the vibration region 312 is formed on the bottom surface of the groove region forming the low rigidity region 326. A ridge 328 that cooperates with the inner surface of the groove area to form an adhesive retention area.

そして、前記延在部333における下面電極層と前記低剛性領域326の第1面310aとを電気的に接続する前記導電性接着剤345は前記接着剤滞留領域内に設けられている。 The conductive adhesive 345 that electrically connects the lower surface electrode layer of the extending portion 333 and the first surface 310a of the low-rigidity area 326 is provided in the adhesive retention area.

斯かる構成によれば、前記圧電素子330の中央部331及び前記振動領域312を機械的に接合する絶縁性接着剤340と、前記圧電素子330の延在部333の下面電極層及び前記低剛性領域326を電気的に接続する導電性接着剤345とが意に反して混合し、前記圧電素子330の下面電極層と前記弾性板310との電気接続の信頼性が損なわれることを有効に防止することができる。 According to such a configuration, the insulating adhesive 340 that mechanically joins the central portion 331 of the piezoelectric element 330 and the vibration region 312, the lower surface electrode layer of the extending portion 333 of the piezoelectric element 330, and the low rigidity. It is possible to effectively prevent the conductive adhesive 345 that electrically connects the region 326 from being unintentionally mixed and impairing the reliability of the electrical connection between the lower electrode layer of the piezoelectric element 330 and the elastic plate 310. can do.

なお、本実施の形態においては、図18に示すように、前記隆起部328は2箇所において設けられているが、当然ながら、本発明は斯かる形態に限定されるものでは無く、前記隆起部328を1箇所のみ又は3箇所以上設けることも可能である。 Note that, in the present embodiment, as shown in FIG. 18, the raised portions 328 are provided at two locations, but of course, the present invention is not limited to this form, and the raised portions are not limited to this. It is also possible to provide 328 only at one location or at three or more locations.

本実施の形態に係る超音波トランスデューサー4は、例えば、前記実施の形態1に係る超音波トランスデューサー1Aの製造方法に比して、下記変更を加えた製造方法によって好適に製造され得る。 The ultrasonic transducer 4 according to the present embodiment can be suitably manufactured, for example, by a manufacturing method that includes the following modifications as compared with the method for manufacturing the ultrasonic transducer 1A according to the first embodiment.

即ち、本実施の形態の製造方法においては、前記スリット部17を形成する前記弾性板エッチング工程は、前記スリット部17をエッチング除去することに加えて、前記低剛性領域326をハーフエッチングするように構成される(図20(a))。 That is, in the manufacturing method of the present embodiment, in the elastic plate etching step of forming the slit portion 17, in addition to etching and removing the slit portion 17, the low rigidity region 326 is half-etched. It is configured (FIG. 20(a)).

この際、前記隆起部328に対応した領域については、サイドエッチング量の2倍よりも若干狭い幅を有するレジストマスクで覆っておく。これにより、前記隆起部328をその頂上の位置が前記振動領域312及び前記拘束領域314の第1面310aより低くなるように残すことができ、圧電素子330の下面との接触を防止することができる。 At this time, the region corresponding to the raised portion 328 is covered with a resist mask having a width slightly narrower than twice the side etching amount. Accordingly, the raised portion 328 can be left so that its top position is lower than the first surface 310a of the vibrating region 312 and the constraining region 314, and contact with the lower surface of the piezoelectric element 330 can be prevented. it can.

次に、前記接着剤滞留領域内に導電性接着剤328を、前記振動領域312に絶縁性接着剤340をそれぞれ塗布し(図20(b))、前記圧電素子330を装着後(図20(c))、導電性接着剤328及び絶縁性接着剤340の硬化処理を行う。 Next, a conductive adhesive 328 is applied in the adhesive retention area and an insulating adhesive 340 is applied in the vibration area 312 (FIG. 20(b)), and after mounting the piezoelectric element 330 (FIG. 20( c)), the conductive adhesive 328 and the insulating adhesive 340 are cured.

なお、図19中の符号346は、導電性接着剤345及び前記弾性板310間の電気接続の信頼性を向上させる為に、前記接着剤滞留領域への導電性接着剤345の塗布前に、前記接着剤滞留領域の第1面に設けられるAuメッキである。 In addition, in order to improve the reliability of the electrical connection between the conductive adhesive 345 and the elastic plate 310, reference numeral 346 in FIG. 19 indicates that before the conductive adhesive 345 is applied to the adhesive retention area, It is Au plating provided on the first surface of the adhesive retention region.

1A〜1F、2〜4 超音波トランスデューサー
10、310 弾性板
10a、310a 第1面
10b、310b 第2面
12、312 振動領域
14、314 拘束領域
16、316 境界領域
17 スリット部
17a、17b 第1及び第2板面方向スリット
18 ブリッジ部
26、326 低剛性領域
27 溝
28a 開口部
28b 連結部
30、330 圧電素子
40 封止部材
42 筒状部
44 閉塞部
50、55 吸音材
60 剛性補強板
70 防護部材
72 開口
75 防護板
77 貫通孔
80 配線体
82 絶縁層
85 配線導体
87 導電性接着剤又ははんだ
88 絶縁性接着剤
110 弾性板形成体
182 絶縁層形成部材
185 配線導体形成部材
210 質量部材
230 隔壁部材
328 隆起部
331 中央部
333 延在部
340 絶縁性接着剤
345 導電性接着剤
1A-1F, 2-4 Ultrasonic transducer 10, 310 Elastic plate 10a, 310a 1st surface 10b, 310b 2nd surface 12, 312 Vibration area 14, 314 Restraint area 16, 316 Border area 17 Slit part 17a, 17b No. 1st and 2nd board surface direction slit 18 Bridge part 26,326 Low-rigidity area|region 27 Groove 28a Opening part 28b Connecting part 30,330 Piezoelectric element 40 Sealing member 42 Cylindrical part 44 Closing part 50, 55 Sound absorbing material 60 Rigid reinforcement plate 70 Protective member 72 Opening 75 Protective plate 77 Through hole 80 Wiring body 82 Insulating layer 85 Wiring conductor 87 Conductive adhesive or solder 88 Insulating adhesive 110 Elastic plate forming body 182 Insulating layer forming member 185 Wiring conductor forming member 210 Mass member 230 partition wall member 328 raised portion 331 central portion 333 extended portion 340 insulating adhesive 345 conductive adhesive

即ち、複数の振動体間においてグレーティングローブ現象が発生することを抑制する為には、前記複数の振動体の配列ピッチを当該振動体が放射する超音波の波長λの1/2以下にする必要がある。
That is, in order to suppress the gray Tin glow over blanking phenomenon occurs between a plurality of vibrators, the arrangement pitch of the plurality of vibrators is the vibrating body below half of the wavelength λ of the ultrasonic wave emitting Need to

周波数40kHzの超音波の波長λは8.6mmであるから、振動体が放射する超音波の周波数を40kHzとしつつ、グレーティングローブ現象の発生を抑制する為には、複数の振動体の配列ピッチを8.6mm/2=4.3mm以下にする必要がある。
Since frequency is 40kHz ultrasonic wavelength λ is 8.6 mm, while the 40kHz frequency of the ultrasonic wave vibrator radiates, in order to suppress the occurrence of gray tin glow over blanking phenomenon, the plurality of vibrators The array pitch needs to be 8.6 mm/2=4.3 mm or less.

従って、前記圧電素子30及び前記振動領域12から低周波数(例えば、30kHz〜40kHz)の超音波を放射させることができ、且つ、前記複数の圧電素子30の間でグレーティングローブ現象が生じることを有効に防止乃至は低減できる。 Accordingly, the piezoelectric element 30 and the low frequency from said vibration region 12 (e.g., 30KHz~40kHz) can emit ultrasound, and gray tin glow over blanking phenomenon occurs between the plurality of piezoelectric elements 30 This can be effectively prevented or reduced.

Claims (25)

板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な弾性板と、
前記弾性板の第1面に並列状態で固着された複数の圧電素子と、
前記複数の圧電素子のそれぞれを覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、
前記弾性板は、前記複数の圧電素子がそれぞれ装着される複数の振動領域と、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、
前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有していることを特徴とする超音波トランスデューサー。
An elastic plate having a first surface and a second surface respectively facing one side and the other side in the plate thickness direction and capable of vibrating in the plate thickness direction;
A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the elastic plate;
A sealing member provided on the first surface of the elastic plate so as to form a plurality of accommodating spaces that respectively cover the plurality of piezoelectric elements,
The elastic plate includes a plurality of vibrating regions to which the plurality of piezoelectric elements are respectively mounted, a plurality of constraining regions surrounding the plurality of vibrating regions, one constraining region, and a radial direction outward of the one constraining region. Including a boundary region that defines an outer region located at
The boundary region has a slit part that divides the one constraint region and the outer region, and a bridge part that mechanically connects the one constraint region to the outer region. Ultrasonic transducer.
前記弾性板のうち前記振動領域の外周縁に沿った領域は、当該領域の径方向内方に位置する前記振動領域及び当該領域の径方向外方に位置する前記拘束領域に比して剛性が低い低剛性領域とされていることを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサー。 The region of the elastic plate along the outer peripheral edge of the vibrating region has rigidity higher than that of the vibrating region located radially inward of the region and the constraining region radially outward of the region. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer has a low and low rigidity region. 前記弾性板の第1面のうち前記振動領域の外周縁に沿った領域には溝が設けられており、前記溝が前記低剛性領域を形成していることを特徴とする請求項2に記載の超音波トランスデューサー。 The groove is provided in a region along the outer peripheral edge of the vibrating region on the first surface of the elastic plate, and the groove forms the low-rigidity region. Ultrasonic transducer. 前記弾性板のうち前記振動領域の外周縁に沿った領域には、当該振動領域の内外を分断する開口部及び当該振動領域の内外を連結する連結部が周方向に交互に設けられており、前記開口部及び前記連結部が前記低剛性領域を形成していることを特徴とする請求項2に記載の超音波トランスデューサー。 In the region along the outer peripheral edge of the vibrating region of the elastic plate, an opening that divides the inside and the outside of the vibrating region and a connecting portion that connects the inside and the outside of the vibrating region are alternately provided in the circumferential direction, The ultrasonic transducer according to claim 2, wherein the opening and the connecting portion form the low rigidity region. 板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な導電性金属板によって形成された弾性板と、
それぞれが圧電本体及び前記圧電本体の厚み方向両側に配置された一対の上面電極層及び下面電極層を有し、前記下面電極層が前記弾性板の第1面に対向された状態で前記弾性板の第1面に並列状態で固着された複数の圧電素子と、
前記複数の圧電素子のそれぞれを間隙を存しつつ覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、
前記弾性板は、前記複数の圧電素子がそれぞれ装着される複数の振動領域と、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の低剛性領域と、前記複数の低剛性領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、
前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有しており、
前記低剛性領域は、第1面が前記振動領域及び前記拘束領域の第1面よりも第2面に近接される溝領域とされており、
前記圧電素子は、前記振動領域の第1面に絶縁性接着剤によって固着される中央部と、前記中央部から径方向外方へ延び、平面視において前記低剛性領域内において終焉する延在部とを含み、
前記延在部おける下面電極層が導電性接着剤によって前記低剛性領域の第1面に電気的に接続されていることを特徴とする超音波トランスデューサー。
An elastic plate having a first surface and a second surface respectively facing one side and the other side in the plate thickness direction and formed of a conductive metal plate capable of vibrating in the plate thickness direction;
Each of the elastic plates has a piezoelectric body and a pair of upper surface electrode layers and lower surface electrode layers arranged on both sides in the thickness direction of the piezoelectric body, and the lower surface electrode layer faces the first surface of the elastic plate. A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of
A sealing member provided on the first surface of the elastic plate so as to form a plurality of accommodating spaces that respectively cover the plurality of piezoelectric elements with a gap therebetween,
The elastic plate has a plurality of vibration regions in which the plurality of piezoelectric elements are respectively mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions, and a plurality of restraint regions surrounding the plurality of low-rigidity regions, respectively. , Including a boundary region that defines one constraint region and an outer region located radially outward of the one constraint region,
The boundary region has a slit part that divides the one constraint region and the outer region, and a bridge part that mechanically connects the one constraint region to the outer region,
The low-rigidity region is a groove region in which the first surface is closer to the second surface than the first surface of the vibration area and the restraint area,
The piezoelectric element has a central portion fixed to the first surface of the vibrating region with an insulating adhesive, and an extending portion extending radially outward from the central portion and ending in the low rigidity region in plan view. Including and
An ultrasonic transducer, wherein the lower surface electrode layer in the extending portion is electrically connected to the first surface of the low rigidity region by a conductive adhesive.
前記低剛性領域を形成する溝領域の底面には前記振動領域の第1面よりも低い隆起部であって、前記溝領域の内側面と共働して接着剤滞留領域を形成する隆起部が設けられ、
前記延在部における下面電極層と前記低剛性領域の第1面とを電気的に接続する前記導電性接着剤は前記接着剤滞留領域内に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の超音波トランスデューサー。
On the bottom surface of the groove area forming the low-rigidity area, there is a ridge portion lower than the first surface of the vibration area, and a ridge portion that cooperates with the inner surface of the groove area to form an adhesive retention area. Is provided,
The conductive adhesive that electrically connects the lower surface electrode layer in the extending portion and the first surface of the low-rigidity region is provided in the adhesive retention region. The ultrasonic transducer described.
前記封止部材の内表面のうち前記圧電素子の上面と対向する部分には、前記圧電素子の上面との間に間隙を存する状態で吸音材が固着されていることを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の超音波トランスデューサー。 The sound absorbing material is fixed to a portion of the inner surface of the sealing member facing the upper surface of the piezoelectric element, with a gap being provided between the sound absorbing material and the upper surface of the piezoelectric element. 7. The ultrasonic transducer according to any one of 6 to 6. 前記収容空間には発泡性樹脂によって形成される吸音材が充填されていることを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の超音波トランスデューサー。 The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the accommodation space is filled with a sound absorbing material formed of a foaming resin. 平面視において前記振動領域を囲繞するように前記拘束領域の第1面に固着された質量部材を備えていることを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の超音波トランスデューサー。 9. The ultrasonic transducer according to claim 1, further comprising a mass member fixed to the first surface of the constraining region so as to surround the vibrating region in a plan view. 前記弾性板の第2面には、前記振動領域を外方に開放する開口を有する防護部材が接合されていることを特徴とする請求項1から9の何れかに記載の超音波トランスデューサー。 The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 9, wherein a protective member having an opening that opens the vibrating region to the outside is joined to the second surface of the elastic plate. 前記防護部材の外端面には、前記開口に対応した貫通孔を有する剛性の防護板が接合されていることを特徴とする請求項10に記載の超音波トランスデューサー。 11. The ultrasonic transducer according to claim 10, wherein a rigid protective plate having a through hole corresponding to the opening is joined to an outer end surface of the protective member. 前記封止部材は、前記振動領域の全周を覆う筒状部であって、基端面が前記境界領域を含む位置で前記弾性板の第1面に接合され且つ自由端側の端面が前記圧電素子の上面よりも前記弾性板の第1面から離間された筒状部と、前記圧電素子の上面との間に間隙を存しつつ前記筒状部の自由端側の開口を閉塞して前記収容空間を形成する閉塞部とを有し、
前記閉塞部の外表面には剛性補強板が固着されていることを特徴とする請求項1から11の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
The sealing member is a cylindrical portion that covers the entire circumference of the vibrating region, and has a base end surface joined to the first surface of the elastic plate at a position including the boundary region and an end surface on the free end side of the piezoelectric member. The opening on the free end side of the tubular portion is closed by leaving a gap between the tubular portion that is farther from the first surface of the elastic plate than the upper surface of the element and the upper surface of the piezoelectric element. And a closing portion that forms a storage space,
The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 11, wherein a rigid reinforcing plate is fixed to the outer surface of the closed portion.
平面視において前記振動領域を囲繞する筒状の隔壁部材であって、軸線方向一端側が前記剛性補強板に連結され且つ軸線方向他端側が前記弾性板の第1面との間に間隙を存する状態で前記筒状部内に埋設された隔壁部材をさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載の超音波トランスデューサー。 A cylindrical partition wall member surrounding the vibrating region in a plan view, in which one axial side is connected to the rigid reinforcing plate and the other axial side has a gap with the first surface of the elastic plate. 13. The ultrasonic transducer according to claim 12, further comprising a partition member embedded in the cylindrical portion. 前記弾性板は導電性金属板とされており、
前記圧電素子は、圧電本体と、前記圧電本体の厚み方向両側に配置された一対の上面電極層及び下面電極層とを有し、
前記弾性板には、前記第1面上に設けられる絶縁層及び前記絶縁層上に積層される複数の配線導体を含む配線体が設けられ、
前記下面電極層は導電性接着剤によって前記弾性板の第1面に機械的且つ電気的に接合され、前記上面電極層は導電性接着剤又ははんだによって対応する前記配線導体に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1から13の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
The elastic plate is a conductive metal plate,
The piezoelectric element has a piezoelectric body and a pair of upper surface electrode layers and lower surface electrode layers arranged on both sides in the thickness direction of the piezoelectric body,
The elastic plate is provided with a wiring body including an insulating layer provided on the first surface and a plurality of wiring conductors laminated on the insulating layer,
The lower electrode layer is mechanically and electrically bonded to the first surface of the elastic plate by a conductive adhesive, and the upper electrode layer is electrically connected to the corresponding wiring conductor by a conductive adhesive or solder. The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 13, wherein:
前記上面電極層及び対応する前記配線導体の間を電気的に接続する前記導電性接着剤又ははんだと前記弾性板の第1面との間には絶縁性接着剤が介挿されていることを特徴とする請求項14に記載の超音波トランスデューサー。 An insulating adhesive is interposed between the conductive adhesive or solder for electrically connecting the upper electrode layer and the corresponding wiring conductor and the first surface of the elastic plate. The ultrasonic transducer according to claim 14, which is characterized in that. 前記複数の拘束領域は、前記弾性板の第1板面方向に沿って配列されたm個(mは1以上整数)の拘束領域によって形成される拘束領域群が前記第1板面方向と直交する第2板面方向にn行(nは1以上の整数)、設けられることによって現出されるm×n個の拘束領域を有し、
前記スリット部は、前記一の拘束領域内の振動領域に装着される一の圧電素子の第2板面方向両側に位置し、前記第1板面方向に沿って延びる一対の第1板面方向スリットと、前記一の圧電素子の第1板面方向両側に位置し、前記第2板面方向に沿って延びる一対の第2板面方向スリットとを含み、
前記一対の第1板面方向スリットは前記一の圧電素子の第1板面方向長さよりも長く且つ前記一対の第2板面方向スリットは前記一対の圧電素子の第2板面方向長さよりも長いものとされ、
周方向に隣接する前記第1板面方向スリット及び前記第2板面方向スリットの端部同士の間によって画される4箇所が前記ブリッジ部を形成していることを特徴とする請求項1から15の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
In the plurality of constraint regions, a constraint region group formed by m (m is an integer of 1 or more) constraint regions arranged along the first plate surface direction of the elastic plate is orthogonal to the first plate surface direction. N rows (n is an integer greater than or equal to 1) in the second plate surface direction, and m×n constrained regions that appear by being provided,
The slit portions are located on both sides in the second plate surface direction of the one piezoelectric element mounted in the vibration area in the one restraint area, and extend in the first plate surface direction in a pair of first plate surface directions. A slit and a pair of second plate surface direction slits located on both sides of the one piezoelectric element in the first plate surface direction and extending along the second plate surface direction;
The pair of first plate surface direction slits are longer than the first plate surface direction length of the one piezoelectric element, and the pair of second plate surface direction slits are larger than the second plate surface direction length of the pair of piezoelectric elements. Considered to be long,
4. The bridge portion is formed at four locations defined by the ends of the first plate surface direction slit and the second plate surface direction slit that are adjacent to each other in the circumferential direction. 16. The ultrasonic transducer according to any one of 15.
隣接する拘束領域の間には単一の共通スリットが設けられており、前記単一の共通スリットが隣接する拘束領域の双方の外周縁を画していることを特徴とする請求項16に記載の超音波トランスデューサー。 The single common slit is provided between the adjacent constraining regions, and the single common slit defines both outer peripheral edges of the adjacent constraining regions. Ultrasonic transducer. 板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な弾性板と、それぞれが圧電本体並びに前記圧電本体の厚み方向両側に配置された上面電極層及び下面電極層を有し、前記弾性板に設けられた複数の振動領域の第1面に前記下面電極層が固着された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれを覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、前記弾性板は、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有しており、前記弾性板の第1面には、絶縁層及び前記絶縁層上に積層され、前記複数の圧電素子の上面電極層に電気的に接続される複数の配線導体を含む配線体が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、
前記弾性板を形成する導電性の弾性板形成体を用意する工程と、
前記弾性板形成体の板厚方向一方側の第1面に前記絶縁層を形成する絶縁層形成部材及び前記複数の配線導体を形成する配線導体形成部材を設け、前記絶縁層形成部材及び前記配線導体形成部材の不要部分をエッチング除去して前記絶縁層及び前記複数の配線導体を形成する工程と、
前記弾性板形成体に対してエッチングを行って前記スリット部を形成する弾性板エッチング工程と、
前記複数の振動領域の第1面に前記複数の圧電素子の下面電極層をそれぞれ導電性接着剤によって接着させる工程と、
前記複数の配線導体の先端部を対応する前記圧電素子の上面電極層に導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続する電気接続工程と、
前記封止部材を前記弾性板の第1面上に設ける封止部材設置工程とを含むことを特徴とする超音波トランスデューサーの製造方法。
Elastic plates that have a first surface and a second surface that respectively face one side and the other side in the plate thickness direction, and that can vibrate in the plate thickness direction, and a piezoelectric body and an upper surface that is arranged on both sides of the piezoelectric body in the thickness direction. A plurality of piezoelectric elements each having an electrode layer and a lower surface electrode layer, the plurality of piezoelectric elements having the lower surface electrode layer fixed to the first surface of the plurality of vibrating regions provided on the elastic plate, and a plurality of piezoelectric elements covering each of the plurality of piezoelectric elements. A sealing member provided on the first surface of the elastic plate so as to form a housing space of the elastic plate, the elastic plate including a plurality of constraining regions surrounding the plurality of vibrating regions, and one constraining region. Including a boundary region that defines an outer region located radially outward of the one constraint region, the boundary region including a slit portion that divides the one constraint region and the outer region; And a bridge portion that mechanically connects the constrained region to the outer region, the first surface of the elastic plate is laminated on the insulating layer and the insulating layer, A method of manufacturing an ultrasonic transducer, wherein a wiring body including a plurality of wiring conductors electrically connected to an upper surface electrode layer is provided,
A step of preparing a conductive elastic plate forming body for forming the elastic plate,
An insulating layer forming member for forming the insulating layer and a wiring conductor forming member for forming the plurality of wiring conductors are provided on the first surface of the elastic plate forming body on one side in the plate thickness direction, and the insulating layer forming member and the wiring are provided. A step of forming an insulating layer and the plurality of wiring conductors by etching away unnecessary portions of a conductor forming member;
An elastic plate etching step of forming the slit portion by performing etching on the elastic plate forming body,
Bonding the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements to the first surfaces of the plurality of vibration regions with a conductive adhesive, respectively.
An electrical connection step of electrically connecting the tip end portions of the plurality of wiring conductors to the corresponding upper surface electrode layer of the piezoelectric element with a conductive adhesive or solder.
A method of manufacturing an ultrasonic transducer, comprising a step of installing a sealing member on the first surface of the elastic plate.
前記弾性板エッチング工程は、前記スリット部の形成に加えて、前記弾性板の第1面のうち前記振動領域の外周縁に沿った領域への溝の形成、又は、前記振動領域の外周縁に沿った複数の開口部であって、周方向に隣接する開口部の間に連結部が残された複数の開口部の形成を含むことを特徴とする請求項18に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。 In the elastic plate etching step, in addition to the formation of the slit portion, a groove is formed in a region along the outer peripheral edge of the vibrating region of the first surface of the elastic plate, or an outer peripheral edge of the vibrating region is formed. 19. The ultrasonic transducer according to claim 18, further comprising: forming a plurality of openings along the circumferential direction, wherein a plurality of openings are left between the openings adjacent to each other in the circumferential direction. Production method. 板厚方向一方側及び他方側をそれぞれ向く第1面及び第2面を有し、板厚方向に振動可能な弾性板と、それぞれが圧電本体並びに前記圧電本体の厚み方向両側に配置された上面電極層及び下面電極層を有し、前記弾性板に設けられた複数の振動領域の第1面に前記下面電極層がそれぞれ固着された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれを覆う複数の収容空間を形成するように前記弾性板の第1面に設けられた封止部材とを備え、前記弾性板は、前記複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の低剛性領域と、前記複数の低剛性領域をそれぞれ囲む複数の拘束領域と、一の拘束領域と当該一の拘束領域より径方向外方に位置する外方領域とを区画する境界領域とを含み、前記低剛性領域は、当該低剛性領域の第1面が前記振動領域及び前記拘束領域の第1面よりも第2面に近接された、第1面側に開く溝領域とされ、前記溝領域の底面には、前記振動領域及び前記拘束領域の第1面よりも低い隆起部であって、前記溝領域の内側面と共働して接着剤滞留領域を形成する隆起部が設けられ、前記境界領域は、前記一の拘束領域及び前記外方領域を分断するスリット部と、前記一の拘束領域を前記外方領域に機械的に連結するブリッジ部とを有しており、前記圧電素子は、平面視において前記振動領域と重合し、絶縁性接着剤によって前記振動領域の第1面に接合される中央部と、前記中央部から径方向外方へ延び且つ平面視において前記低剛性領域内において終焉し、前記接着剤滞留領域に配設された導電性接着剤によって前記低剛性領域の第1面に接合される延在部とを有しており、前記弾性板の第1面には、絶縁層及び前記絶縁層上に積層され、前記複数の圧電素子の上面電極層に電気的に接続される複数の配線導体を含む配線体が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、
前記弾性板を形成する導電性の弾性板形成体を用意する工程と、
前記弾性板形成体の板厚方向一方側の第1面に前記絶縁層を形成する絶縁層形成部材及び前記複数の配線導体を形成する配線導体形成部材を設け、前記絶縁層形成部材及び前記配線導体形成部材の不要部分をエッチング除去して前記絶縁層及び前記複数の配線導体を形成する工程と、
前記弾性板形成体に対してエッチングを行って前記スリット部を形成すると共に、前記低剛性領域に相当する領域に対して第1面の側からハーフエッチングを行って溝領域である前記低剛性領域を形成する弾性板エッチング工程と、
前記振動領域の第1面及び前記接着剤滞留領域の第1面にそれぞれ塗布された絶縁性接着剤及び導電性接着剤によって前記複数の圧電素子を接着させる圧電素子接着工程と、
前記複数の配線導体の先端部を対応する前記圧電素子の上面電極層に導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続する電気接続工程と、
前記封止部材を前記弾性板の第1面上に設ける封止部材設置工程とを含み、
溝領域である前記低剛性領域を形成する為のハーフエッチング処理は、前記振動領域に対応した領域及び前記拘束領域に対応した領域をマスクで覆うと共に、前記隆起部に対応した領域をサイドエッチング量の2倍よりも狭い幅を有するマスクで覆った状態で行うことにより、前記低剛性領域を第1面側に開く溝領域としつつ、前記溝領域の底面に前記振動領域及び前記拘束領域よりも低い前記隆起部を残すように構成されていることを特徴とする超音波トランスデューサーの製造方法。
Elastic plates that have a first surface and a second surface that respectively face one side and the other side in the plate thickness direction, and that can vibrate in the plate thickness direction, and a piezoelectric body and an upper surface that is arranged on both sides of the piezoelectric body in the thickness direction. A plurality of piezoelectric elements each having an electrode layer and a lower surface electrode layer, the lower surface electrode layer being fixed to the first surface of the plurality of vibration regions provided on the elastic plate, and the plurality of piezoelectric elements, respectively. A sealing member provided on the first surface of the elastic plate so as to form a plurality of accommodating spaces, and the elastic plate includes a plurality of low-rigidity regions respectively surrounding the plurality of vibration regions, and a plurality of the plurality of low-rigidity regions. The low-rigidity region includes a plurality of constraint regions that respectively surround the low-rigidity regions, a boundary region that partitions one constraint region and an outer region located radially outward of the one constraint region, The first surface of the low-rigidity area is a groove area that is closer to the second surface than the first surface of the vibration area and the restraint area and that opens toward the first surface, and the bottom surface of the groove area has the vibration A ridge lower than the first surface of the region and the restraint region, the ridge forming an adhesive retention region in cooperation with the inner side surface of the groove region is provided; The piezoelectric element has a slit portion that divides the restraint region and the outer region, and a bridge portion that mechanically connects the one restraint region to the outer region, and the piezoelectric element has the vibrating region in plan view. And a central portion that is bonded to the first surface of the vibrating region by an insulating adhesive and that extends radially outward from the central portion and ends in the low-rigidity region in plan view. An extending portion joined to the first surface of the low-rigidity area by a conductive adhesive disposed in the retention area, and an insulating layer and an insulating layer on the first surface of the elastic plate. A method of manufacturing an ultrasonic transducer, comprising: a wiring body that is laminated on the wiring body and that includes a plurality of wiring conductors that are electrically connected to an upper surface electrode layer of the plurality of piezoelectric elements;
A step of preparing a conductive elastic plate forming body for forming the elastic plate,
An insulating layer forming member for forming the insulating layer and a wiring conductor forming member for forming the plurality of wiring conductors are provided on the first surface of the elastic plate forming body on one side in the plate thickness direction, and the insulating layer forming member and the wiring are provided. A step of forming an insulating layer and the plurality of wiring conductors by etching away unnecessary portions of a conductor forming member;
The elastic plate forming body is etched to form the slit portion, and the region corresponding to the low rigidity region is half-etched from the first surface side to form the groove region, which is the low rigidity region. An elastic plate etching step for forming
A piezoelectric element bonding step of bonding the plurality of piezoelectric elements with an insulating adhesive and a conductive adhesive applied to the first surface of the vibration area and the first surface of the adhesive retention area, respectively.
An electrical connection step of electrically connecting the tip end portions of the plurality of wiring conductors to the corresponding upper surface electrode layer of the piezoelectric element with a conductive adhesive or solder.
A sealing member installation step of providing the sealing member on the first surface of the elastic plate,
The half-etching process for forming the low-rigidity region, which is a groove region, covers the region corresponding to the vibrating region and the region corresponding to the restraint region with a mask, and the amount of side etching on the region corresponding to the raised portion. By covering with a mask having a width narrower than twice, the low rigidity region is a groove region that opens to the first surface side, and the bottom surface of the groove region is smaller than the vibration region and the constraint region. A method for manufacturing an ultrasonic transducer, characterized in that it is configured to leave the low raised portion.
前記電気接続工程の前に、前記複数の配線導体の先端部及び対応する前記圧電素子の間に絶縁性樹脂を塗布する工程を備え、
前記電気接続工程における前記導電性接着剤又は前記はんだは、当該導電性接着剤又は当該はんだと前記弾性板の第1面との間に前記絶縁性樹脂が介挿された状態で、前記複数の配線導体の先端部を対応する前記圧電素子の上面電極層に電気的に接続していることを特徴とする請求項18から20の何れかに記載の超音波トランスデューサーの製造方法。
Prior to the electrical connection step, a step of applying an insulating resin between the tip portions of the plurality of wiring conductors and the corresponding piezoelectric elements,
The conductive adhesive or the solder in the electrical connection step, in the state in which the insulating resin is interposed between the conductive adhesive or the solder and the first surface of the elastic plate, the plurality of 21. The method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 18, wherein the tip end of the wiring conductor is electrically connected to the corresponding upper surface electrode layer of the piezoelectric element.
前記封止部材は、前記振動領域の全周を覆う筒状部であって、基端面が前記境界領域を含む位置で前記弾性板の第1面に接合とされ且つ自由端側の端面が前記圧電素子の上面電極層よりも前記弾性板の第1面から離間されるように形成された筒状部と、前記筒状部の自由端側の開口を閉塞して前記収容空間を形成する閉塞部とを有するものとされ、
前記封止部材設置工程は、前記封止部材を用意する工程と、前記封止部材の閉塞部の外表面に剛性補強板を固着する工程と、前記剛性補強板の固着工程の前又は後に、前記封止部材を前記弾性板の第1面に固着させた状態において前記圧電素子の上面電極層との間に間隙が存するように前記閉塞部の内表面に吸音材を固着させる工程と、前記剛性補強板及び前記吸音材が固着された状態の前記封止部材を前記弾性板の第1面に固着する工程とを含むことを特徴とする請求項18から21の何れかに記載の超音波トランスデューサーの製造方法。
The sealing member is a tubular portion that covers the entire circumference of the vibrating region, and the base end face is joined to the first face of the elastic plate at a position including the boundary region, and the end face on the free end side is the A tubular portion formed so as to be more distant from the first surface of the elastic plate than the upper surface electrode layer of the piezoelectric element, and an opening for closing the free end side opening of the tubular portion to form the accommodation space. Part and
The sealing member installation step, a step of preparing the sealing member, a step of fixing a rigid reinforcing plate to the outer surface of the closed portion of the sealing member, before or after the step of fixing the rigid reinforcing plate, Fixing a sound absorbing material to the inner surface of the closing portion so that a gap exists between the sealing member and the upper surface electrode layer of the piezoelectric element in a state where the sealing member is fixed to the first surface of the elastic plate; 22. The step of fixing the sealing member, to which the rigid reinforcing plate and the sound absorbing material are fixed, to the first surface of the elastic plate, the ultrasonic wave according to any one of claims 18 to 21. Transducer manufacturing method.
前記封止部材は、前記振動領域の全周を覆う筒状部であって、基端面が前記境界領域を含む位置で前記弾性板の第1面に接合とされ且つ自由端側の端面が前記圧電素子の上面電極層よりも前記弾性板の第1面から離間されるように形成された筒状部と、前記筒状部の自由端側の開口を閉塞して前記収容空間を形成する閉塞部とを有するものとされ、
前記封止部材設置工程は、前記筒状部を前記弾性板の第1面に接合する工程と、前記筒状部内に吸音材として作用する発泡性シリコーンを充填する工程と、前記閉塞部を形成する工程と、前記閉塞部の外表面に剛性補強板を固着する工程とを含むことを特徴とする請求項18から21の何れかに記載の超音波トランスデューサーの製造方法。
The sealing member is a tubular portion that covers the entire circumference of the vibrating region, and the base end face is joined to the first face of the elastic plate at a position including the boundary region, and the end face on the free end side is the A tubular portion formed so as to be more distant from the first surface of the elastic plate than the upper surface electrode layer of the piezoelectric element, and an opening for closing the free end side opening of the tubular portion to form the accommodation space. Part and
In the step of installing the sealing member, a step of joining the tubular portion to the first surface of the elastic plate, a step of filling the tubular portion with foaming silicone that acts as a sound absorbing material, and the formation of the closed portion 22. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 18, further comprising: a step of fixing the rigid reinforcing plate to the outer surface of the closed portion.
前記封止部材設置工程の後に、前記弾性板の第2面に、前記振動領域を外方に開放する開口を有する樹脂製の防護部材を接合させる工程を含むことを特徴とする請求項18から23の何れかに記載の超音波トランスデューサーの製造方法。 19. The method according to claim 18, further comprising, after the step of installing the sealing member, joining a resin-made protective member having an opening that opens the vibration region to the second surface of the elastic plate. 23. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to any one of 23. 前記防護部材の外端面に前記開口に対応した貫通孔を有する剛性の防護板を接合する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項24に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。 The method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 24, further comprising a step of joining a rigid protective plate having a through hole corresponding to the opening to an outer end surface of the protective member.
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