JPWO2020202351A1 - Ultrasonic transducer and its manufacturing method - 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、板厚方向に振動可能な弾性板と、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、平面視において複数の圧電素子をそれぞれ囲む複数の筒状部と、フレキシブル配線板とを備え、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、複数の振動領域をそれぞれ囲む複数の低剛性領域と、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いる。前記フレキシブル配線板は、前記筒状部の上面に固着された絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた配線導体とを有し、前記配線導体は、前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域を有している。The ultrasonic transducer according to the present invention surrounds an elastic plate capable of vibrating in the plate thickness direction, a plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the elastic plate, and a plurality of piezoelectric elements in a plan view. A plurality of tubular portions and a flexible wiring plate are provided, and the elastic plate includes a plurality of vibration regions in which the plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions, and a plurality of low-rigidity regions. The boundary region includes a plurality of restraint regions surrounding each of the low-rigidity regions of the above, and a boundary region for partitioning one restraint region and an outer region located radially outward from the one restraint region. It has a slit portion that divides one restraint region and the outer region, and a bridge portion that mechanically connects the one restraint region to the outer region. The flexible wiring board has an insulating layer fixed to the upper surface of the tubular portion and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer, and the wiring conductor is an upper electrode layer of the plurality of piezoelectric elements. Each has a plurality of tip regions that are electrically connected to each other.
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 can be suitably used as a phased array sensor, and a method for manufacturing the same.
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 diaphragm 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. It is possible, but in this case, the ultrasonic transducer is required to have the following items.
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 occurrence of the grating lobe phenomenon between a plurality of vibrating bodies, it is necessary to set the arrangement pitch of the plurality of vibrating bodies to 1/2 or less of the wavelength λ of the ultrasonic waves radiated by the vibrating bodies. 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 the ultrasonic waves emitted by the vibrating body used in 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 lobe phenomenon while setting the frequency of the ultrasonic wave radiated by the vibrating body to 40 kHz, the arrangement pitch of a plurality of vibrating bodies is set. It is necessary to make it 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 emitting ultrasonic waves of 40 kHz is about 10 mm, and therefore, it is impossible to satisfy the above-mentioned requirements by using the current vibrating body.
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 (hereinafter referred to as a first conventional configuration) in which a waveguide (acoustic tube) is combined with a normal vibrating body that emits ultrasonic waves of 40 kHz 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 a plurality of vibrating bodies arranged in parallel, and the vibrating body radiates the arrangement pitch of the other end side opening of the waveguide. It is configured so that it can be reduced to 1/2 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, in the first conventional configuration, there is 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 radiation profile of ultrasonic waves.
前記第1従来構成とは異なる構成として、MEMS(Micro 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 having a plurality of vibrating bodies manufactured by using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology (hereinafter referred to as a second conventional configuration) has been proposed (hereinafter referred to as a second conventional configuration). For example, see
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 diaphragm vibrated by the piezoelectric element can be 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 low-frequency ultrasonic waves of about 40 kHz, which are 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.
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でき、さらに、前記複数の圧電素子に対する電圧供給経路が前記複数の振動体の振動特性に影響を与えることを有効に防止乃至は低減できる超音波トランスデューサーの提供を第1の目的とする。
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第2の目的とする。The present invention has been made in view of such a prior art, and is an ultrasonic transducer having a plurality of piezoelectric elements arranged in parallel, and an arrangement of a plurality of vibrating bodies each formed by the plurality of piezoelectric elements. While narrowing the pitch, it is possible to prevent vibration propagation between the plurality of vibrating bodies as much as possible, and further, it is effective that the voltage supply path for the plurality of piezoelectric elements affects the vibration characteristics of the plurality of vibrating bodies. The first object is to provide an ultrasonic transducer that can be prevented or reduced.
A second object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of efficiently manufacturing the ultrasonic transducer.
前記第1の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平面視において囲む複数の筒状部を有する封止部材と、フレキシブル配線板とを備え、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、平面視において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、平面視において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低剛性とされ、前記境界領域は、一の拘束領域及び外方領域を分断するスリット部と、一の拘束領域を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、前記複数の筒状部は、平面視において前記複数の低剛性領域を囲むように配置され、前記フレキシブル配線板は、前記筒状部の上面に固着された絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた配線導体とを有し、前記配線導体は、前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域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 first object, the 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 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 having a plurality of tubular portions surrounding each of the plurality of piezoelectric elements in a plan view, and a flexible wiring plate. The elastic plate is provided with a plurality of vibration regions in which the plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, and the plurality of low-rigidity regions in a plan view. The low-rigidity region includes a plurality of restraint regions surrounding each region and a boundary region for partitioning one restraint region and an outer region located radially outward from the one restraint region, and the low-rigidity region is a region of the region. The rigidity is lower than that of the vibration region located inward in the radial direction and the restraint region located outside in the radial direction of the region, and the boundary region is a slit that divides one restraint region and the outer region. It has a portion and a bridge portion that mechanically connects one restraint region to the outer region, and the plurality of tubular portions are arranged so as to surround the plurality of low-rigidity regions in a plan view. The flexible wiring plate has an insulating layer fixed to the upper surface of the tubular portion and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer, and the wiring conductor is an upper surface electrode layer of the plurality of piezoelectric elements. Provided is an ultrasonic transducer having a plurality of tip regions electrically connected to each other.
本発明の第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、前記境界領域におけるスリット部によって前記複数の振動体間において弾性板を介して振動が伝播することを可及的に防止乃至は低減することができる。
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 according to the first aspect of the present invention, vibration is propagated between the plurality of vibrating bodies through the elastic plate by the slit portion in the boundary region while narrowing the arrangement pitch of the plurality of vibrating regions. This can be prevented or reduced as much as possible.
Therefore, low-frequency ultrasonic waves can be effectively radiated while effectively preventing or reducing mutual interference between the plurality of piezoelectric elements.
さらに、前記超音波トランスデューサーにおいては、前記振動領域が前記低剛性領域を介してフレキシブルに支持されることになり、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。 Further, in the ultrasonic transducer, the vibration region is flexibly supported via the low rigidity region, and a low resonance frequency can be realized even if the area of the vibration region is reduced, and the vibration region can be realized. Sound pressure can be increased.
また、前記超音波トランスデューサーにおいては、前記フレキシブル配線板が前記弾性板に直接固着されるのではなく、前記筒状部の上面に固着されているので、前記フレキシブル配線板が前記複数の振動体の振動特性に影響を与えることを有効に防止乃至は低減できる。 Further, in the ultrasonic transducer, the flexible wiring board is not directly fixed to the elastic plate but is fixed to the upper surface of the tubular portion, so that the flexible wiring board is fixed to the plurality of vibrating bodies. It is possible to effectively prevent or reduce the influence on the vibration characteristics of the above.
一形態においては、前記配線導体は、前記絶縁層上に位置する本体領域と、前記絶縁層から外方へ延びるように前記本体領域から延在された前記複数の先端領域とを有し得る。
この場合、前記先端領域は、平面視において対応する前記圧電素子の上面電極層にそれぞれ重合した状態で導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続される圧電素子用接続端子を有する。In one form, the wiring conductor may have a main body region located on the insulating layer and a plurality of tip regions extending outward from the main body region so as to extend outward from the insulating layer.
In this case, the tip region has a connection terminal for a piezoelectric element that is electrically connected by a conductive adhesive or solder in a state of being polymerized on the upper surface electrode layer of the corresponding piezoelectric element in a plan view.
前記圧電素子は上面電極層の上面が前記弾性板の第1面を基準にして第1高さに位置するように構成され、前記筒状部は上面が前記弾性板の第1面を基準にして第1高さよりも高い第2高さに位置するように構成されている場合には、前記先端領域は、前記圧電素子用接続端子が前記弾性板の第1面を基準にして第2高さよりも下方で且つ第1高さ以上の第3高さに位置するように構成される。 The piezoelectric element is configured such that the upper surface of the upper surface electrode layer is located at the first height with respect to the first surface of the elastic plate, and the upper surface of the tubular portion is based on the first surface of the elastic plate. When the tip region is configured to be located at a second height higher than the first height, the tip region has a second height with respect to the first surface of the elastic plate for the connection terminal for the piezoelectric element. It is configured to be located at a third height below the first height and above the first height.
前記種々の構成において、前記筒状部は、基端面が前記スリット部を跨ぐように配置され、前記封止部材は、前記筒状部に加えて、前記筒状部の基端面から前記スリット部の内部へ延びる充填部を有し得る。 In the various configurations, the tubular portion is arranged so that the base end surface straddles the slit portion, and the sealing member is, in addition to the tubular portion, the slit portion from the base end surface of the tubular portion. It may have a filling portion extending inward of the.
斯かる構成によれば、前記拘束領域の姿勢安定化を図ることができ、前記超音波トランスデューサーの信頼性を向上させることができる。 According to such a configuration, the posture of the restraint region can be stabilized, and the reliability of the ultrasonic transducer can be improved.
前記封止部材は、さらに、前記複数の筒状部の自由端側をそれぞれ閉塞する閉塞部を有し得る。 The sealing member may further have a closing portion that closes each of the free end sides of the plurality of tubular portions.
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。 According to such a configuration, sound wave leakage from the side of the first surface of the elastic plate can be effectively suppressed.
好ましくは、前記筒状部及び前記充填部は第1高分子材料によって一体形成され、前記閉塞部は第2高分子材料によって形成され、前記第1高分子材料は、硬化前の状態を基準にして、前記第2高分子材料よりも低粘度とされる。 Preferably, the tubular portion and the filling portion are integrally formed of the first polymer material, the closed portion is formed of the second polymer material, and the first polymer material is based on the state before curing. Therefore, the viscosity is lower than that of the second polymer material.
斯かる構成によれば、前記スリット部内への前記充填部の充填を安定的に行うことができる。 According to such a configuration, the filling portion can be stably filled in the slit portion.
前記閉塞部を有する構成においては、前記超音波トランスデューサーは、前記閉塞部の外表面に固着された剛性の補強板を有し得る。 In the configuration having the closed portion, the ultrasonic transducer may have a rigid reinforcing plate fixed to the outer surface of the closed portion.
好ましくは、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固着される。 Preferably, a protective member having an opening that opens the vibration region to the outside is fixed to the second surface of the elastic plate.
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, contact from the outside with the elastic plate can be effectively prevented, and damage to the elastic plate can be effectively prevented.
より好ましくは、前記防護部材の外表面には、前記開口に対応した位置に貫通孔が設けられた剛性の防護板が固着される。 More preferably, a rigid protective plate provided with a through hole at a position corresponding to the opening is fixed to the outer 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。 According to such a configuration, damage to the surface of the protective member can be effectively prevented, and vibration of the surface of the protective member can be suppressed.
前記防護板及び前記補強板に代えて、前記防護部材の外表面に設けられる剛性の防護板であって、前記防護部材の外表面に固着され、前記防護部材の開口に対応した位置に貫通孔が設けられた中央部及び前記中央部から板面方向外方へ延びる延在部を有する剛性の防護板と、前記閉塞部の外表面に設けられた剛性の補強板であって、前記閉塞部の外表面に固着される中央部及び前記中央部から板面方向外方へ延びる延在部を有する剛性の補強板とを備えることができる。
この場合、前記補強板の延在部及び前記防護板の延在部はスペーサを介して連結される。A rigid protective plate provided on the outer surface of the protective member instead of the protective plate and the reinforcing plate, which is fixed to the outer surface of the protective member and has a through hole at a position corresponding to the opening of the protective member. A rigid protective plate having a central portion provided with a portion and an extending portion extending outward in the plate surface direction from the central portion, and a rigid reinforcing plate provided on the outer surface of the closed portion, wherein the closed portion is provided. A rigid reinforcing plate having a central portion fixed to the outer surface of the surface and an extending portion extending outward in the plate surface direction from the central portion can be provided.
In this case, the extending portion of the reinforcing plate and the extending portion of the protective plate are connected via a spacer.
斯かる構成によれば、外力による前記弾性板の変形をより効果的に抑制でき、前記弾性板及び前記圧電素子の損傷を有効に防止乃至は低減できる。 According to such a configuration, the deformation of the elastic plate due to an external force can be suppressed more effectively, and damage to the elastic plate and the piezoelectric element can be effectively prevented or reduced.
前記防護板に代えて防護容器を備えることができる。
前記防護容器は、前記防護部材の外表面に沿って延び、前記防護部材の開口に対応した位置に貫通孔が設けられた端壁部と、前記防護部材及び前記弾性板の外周を囲繞するように前記端壁部から延びる周壁部とを有するものとされる。
この場合、前記補強板は、前記閉塞部の外表面を覆った状態で前記防護容器の周壁部の自由端開口を閉塞するように前記周壁部に連結される。A protective container may be provided in place of the protective plate.
The protective container extends along the outer surface of the protective member and surrounds an end wall portion provided with a through hole at a position corresponding to the opening of the protective member and the outer periphery of the protective member and the elastic plate. It is assumed that it has a peripheral wall portion extending from the end wall portion.
In this case, the reinforcing plate is connected to the peripheral wall portion so as to close the free end opening of the peripheral wall portion of the protective container while covering the outer surface of the closed portion.
斯かる構成によっても、外力による前記弾性板の変形をより効果的に抑制でき、前記弾性板及び前記圧電素子の損傷を有効に防止乃至は低減できる。 With such a configuration, the deformation of the elastic plate due to an external force can be suppressed more effectively, and damage to the elastic plate and the piezoelectric element can be effectively prevented or reduced.
前記種々の構成において、好ましくは、平面視において前記筒状部によって囲まれる前記圧電素子の収容空間には、当該圧電素子を囲繞するように発泡性樹脂製の吸音材が設けられる。 In the various configurations, preferably, a sound absorbing material made of foamable resin is provided in the accommodation space of the piezoelectric element surrounded by the tubular portion in a plan view so as to surround the piezoelectric element.
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。 According to such a configuration, sound wave leakage from the side of the first surface of the elastic plate can be effectively suppressed.
前記種々の構成において、好ましくは、前記超音波トランスデューサーは、前記振動領域、前記低剛性領域及び前記境界領域の第1面を開放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得る。
この場合、前記筒状部は、基端面が前記スリット部を跨ぐように配置され、前記フレキシブル配線板の絶縁層は、前記筒状部の上面に加えて前記質量部材の上面にも固着される。In the various configurations, preferably, the ultrasonic transducer is a mass member fixed to the first surface of the restraint region so as to open the first surfaces of the vibration region, the low rigidity region, and the boundary region. Can be equipped.
In this case, the tubular portion is arranged so that the base end surface straddles the slit portion, and the insulating layer of the flexible wiring board is fixed to the upper surface of the mass member in addition to the upper surface of the tubular portion. ..
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, the vibration of the restraint region can be suppressed, the cross stroke between the plurality of vibration regions can be reduced, and the vibration amplitude of the vibration region can be increased to increase the sound pressure of the generated sound wave. ..
前記質量部材を有する構成においては、好ましくは、平面視において前記質量部材によって囲まれる前記圧電素子の収容空間には、当該圧電素子を囲繞するように発泡性樹脂製の吸音材が設けられる。 In the configuration having the mass member, preferably, a sound absorbing material made of foamable resin is provided so as to surround the piezoelectric element in the accommodation space of the piezoelectric element surrounded by the mass member in a plan view.
前記第1の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、前記弾性板の第1面に固着された質量部材と、フレキシブル配線板とを備え、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、平面視において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、平面視において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低剛性とされ、前記境界領域は、一の拘束領域及び外方領域を分断するスリット部と、一の拘束領域を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、前記質量部材は、前記振動領域、前記低剛性領域及び前記境界領域の第1面を開放しつつ、平面視において前記低剛性領域を囲むように前記拘束領域の第1面に固着され、前記フレキシブル配線板は、前記質量部材の上面に固着された絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた配線導体とを有し、前記配線導体は、前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域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 first object, the second 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 vibrating in the plate thickness direction. A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the elastic plate, a mass member fixed to the first surface of the elastic plate, and a flexible wiring plate. A plurality of vibration regions to which a plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, and a plurality of restraint regions surrounding the plurality of low-rigidity regions in a plan view. , The low-rigidity region includes the boundary region that separates one restraint region and an outer region located radially outward from the one restraint region, and the low-rigidity region is the vibration located radially inward of the region. The rigidity is lower than that of the region and the restraint region located on the outer side in the radial direction of the region, and the boundary region is outside the one restraint region and the slit portion that divides the outer region and the one restraint region. The mass member has a bridge portion mechanically connected to the square region, and the mass member opens the first surface of the vibration region, the low rigidity region, and the boundary region, and the low rigidity region in a plan view. The flexible wiring plate is fixed to the first surface of the restraint region so as to surround the body, and has an insulating layer fixed to the upper surface of the mass member and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer. The wiring conductor provides an ultrasonic transducer having a plurality of tip regions electrically connected to the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements.
本発明の第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、前記境界領域におけるスリット部によって前記複数の振動体間において弾性板を介して振動が伝播することを可及的に防止乃至は低減することができる。
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 according to the second aspect of the present invention, vibration is propagated through the elastic plate between the plurality of vibrating bodies by the slit portion in the boundary region while narrowing the arrangement pitch of the plurality of vibrating regions. This can be prevented or reduced as much as possible.
Therefore, low-frequency ultrasonic waves can be effectively radiated while effectively preventing or reducing mutual interference between the plurality of piezoelectric elements.
さらに、前記超音波トランスデューサーにおいては、前記振動領域が前記低剛性領域を介してフレキシブルに支持されることになり、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。 Further, in the ultrasonic transducer, the vibration region is flexibly supported via the low rigidity region, and a low resonance frequency can be realized even if the area of the vibration region is reduced, and the vibration region can be realized. Sound pressure can be increased.
また、前記超音波トランスデューサーにおいては、前記フレキシブル配線板が前記弾性板に直接固着されるのではなく、前記質量部材の上面に固着されているので、前記フレキシブル配線板が前記複数の振動体の振動特性に影響を与えることを有効に防止乃至は低減できる。 Further, in the ultrasonic transducer, the flexible wiring board is not directly fixed to the elastic plate but is fixed to the upper surface of the mass member, so that the flexible wiring board is attached to the plurality of vibrating bodies. It is possible to effectively prevent or reduce the influence on the vibration characteristics.
さらに、前記質量部材によって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。 Further, the mass member can suppress the vibration of the restraint 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.
前記第2態様において、好ましくは、平面視において前記質量部材によって囲まれる前記圧電素子の収容空間には、当該圧電素子を囲繞するように発泡性樹脂製の吸音材が設けられる。 In the second aspect, preferably, a sound absorbing material made of a foamable resin is provided so as to surround the piezoelectric element in the accommodation space of the piezoelectric element surrounded by the mass member in a plan view.
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。 According to such a configuration, sound wave leakage from the side of the first surface of the elastic plate can be effectively suppressed.
前記第2態様において、前記質量部材が、平面視において前記複数の低剛性領域をそれぞれ囲むように前記複数の拘束領域の第1面にそれぞれ固着された複数の拘束領域用質量部材を有する構成においては、好ましくは、前記超音波トランスデューサーは、さらに、平面視において前記複数の拘束領域用質量部材を囲むように前記境界領域に設けられた複数の筒状部及び前記複数の筒状部の自由端側をそれぞれ閉塞する閉塞部を含む封止部材と、前記閉塞部の外表面に固着された剛性の補強板とを備えることができる。 In the second aspect, in the configuration in which the mass member has a plurality of restraint region mass members fixed to the first surface of the plurality of restraint regions so as to surround the plurality of low rigidity regions in a plan view. Preferably, the ultrasonic transducer is further free of a plurality of tubular portions and the plurality of tubular portions provided in the boundary region so as to surround the plurality of restraint region mass members in a plan view. A sealing member including a closing portion that closes each end side and a rigid reinforcing plate fixed to the outer surface of the closing portion 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, contact from the outside with the elastic plate can be effectively prevented, and damage to the elastic plate can be effectively prevented.
好ましくは、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固着される。 Preferably, a protective member having an opening that opens the vibration region to the outside is fixed to the second surface of the elastic plate.
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, contact from the outside with the elastic plate can be effectively prevented, and damage to the elastic plate can be effectively prevented.
より好ましくは、前記防護部材の外表面には、前記開口に対応した位置に貫通孔が設けられた剛性の防護板が固着される。 More preferably, a rigid protective plate provided with a through hole at a position corresponding to the opening is fixed to the outer 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。 According to such a configuration, damage to the surface of the protective member can be effectively prevented, and vibration of the surface of the protective member can be suppressed.
前記第2態様においても、前記防護板及び前記補強板に代えて、前記防護部材の外表面に設けられる剛性の防護板であって、前記防護部材の外表面に固着され、前記防護部材の開口に対応した位置に貫通孔が設けられた中央部及び前記中央部から板面方向外方へ延びる延在部を有する剛性の防護板と、前記閉塞部の外表面に設けられた剛性の補強板であって、前記閉塞部の外表面に固着される中央部及び前記中央部から板面方向外方へ延びる延在部を有する剛性の補強板とを備えることができる。
この場合、前記補強板の延在部及び前記防護板の延在部はスペーサを介して連結される。Also in the second aspect, a rigid protective plate provided on the outer surface of the protective member instead of the protective plate and the reinforcing plate, which is fixed to the outer surface of the protective member and opens the protective member. A rigid protective plate having a central portion provided with a through hole at a position corresponding to the above and an extending portion extending outward in the plate surface direction from the central portion, and a rigid reinforcing plate provided on the outer surface of the closed portion. A rigid reinforcing plate having a central portion fixed to the outer surface of the closed portion and an extending portion extending outward in the plate surface direction from the central portion can be provided.
In this case, the extending portion of the reinforcing plate and the extending portion of the protective plate are connected via a spacer.
斯かる構成によれば、外力による前記弾性板の変形をより効果的に抑制でき、前記弾性板及び前記圧電素子の損傷を有効に防止乃至は低減できる。 According to such a configuration, the deformation of the elastic plate due to an external force can be suppressed more effectively, and damage to the elastic plate and the piezoelectric element can be effectively prevented or reduced.
前記第2態様においても、前記防護板に代えて防護容器を備えることができる。
前記防護容器は、前記防護部材の外表面に沿って延び、前記防護部材の開口に対応した位置に貫通孔が設けられた端壁部と、前記防護部材及び前記弾性板の外周を囲繞するように前記端壁部から延びる周壁部とを有するものとされる。
この場合、前記補強板は、前記閉塞部の外表面を覆った状態で前記防護容器の周壁部の自由端開口を閉塞するように前記周壁部に連結される。Also in the second aspect, a protective container can be provided in place of the protective plate.
The protective container extends along the outer surface of the protective member and surrounds an end wall portion provided with a through hole at a position corresponding to the opening of the protective member and the outer periphery of the protective member and the elastic plate. It is assumed that it has a peripheral wall portion extending from the end wall portion.
In this case, the reinforcing plate is connected to the peripheral wall portion so as to close the free end opening of the peripheral wall portion of the protective container while covering the outer surface of the closed portion.
斯かる構成によっても、外力による前記弾性板の変形をより効果的に抑制でき、前記弾性板及び前記圧電素子の損傷を有効に防止乃至は低減できる。 With such a configuration, the deformation of the elastic plate due to an external force can be suppressed more effectively, and damage to the elastic plate and the piezoelectric element can be effectively prevented or reduced.
前記第1及び第2態様の種々の構成において、例えば、前記低剛性領域は、前記弾性板の第1面に開く溝を有し得る。 In the various configurations of the first and second aspects, for example, the low stiffness region may have a groove that opens on the first surface of the elastic plate.
これに代えて、前記低剛性領域は、前記振動領域及び前記拘束領域の間を分断する開口部と、前記振動領域及び前記拘束領域の間を連結する連結部とを含み得る。
この場合、前記開口部及び前記連結部は前記振動領域の外周縁に沿って交互に設けられる。Instead, the low-rigidity region may include an opening that divides the vibration region and the restraint region, and a connecting portion that connects the vibration region and the restraint region.
In this case, the openings and the connecting portions are alternately provided along the outer peripheral edge of the vibration region.
これに代えて、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面に近接された凹状薄肉領域とされ得る。 Instead, the low-rigidity region may be a concave thin-walled region in which the first surface is closer to the second surface than the first surface of the vibration region and the restraint region.
この場合、前記圧電素子は、平面視において前記振動領域と重合する中央部と、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むものとされる。
前記中央部における下面電極層が前記振動領域の第1面に絶縁性接着剤によって固着され、且つ、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面に電気的且つ機械的に接続される。In this case, the piezoelectric element includes a central portion that overlaps with the vibration region in a plan view, and an extending portion that extends radially outward from the central portion and ends in the low rigidity region in a plan view. It is said that.
The lower surface electrode layer in the central portion is fixed to the first surface of the vibration region by an insulating adhesive, and the lower surface electrode layer in the extending portion is electrically connected to the first surface of the low rigidity region by the conductive adhesive. Connected mechanically and mechanically.
前記低剛性領域が前記凹状薄肉領域とされた構成においては、好ましくは、前記薄肉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、当該薄肉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る。
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面とを電気的且つ機械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る。In the configuration in which the low-rigidity region is the concave thin-walled region, preferably, the bottom surface of the thin-walled region is a raised portion lower than the first surface of the vibration region, and is co-located with the inner surface of the thin-walled region. A ridge is provided that works to form an adhesive retention region.
The conductive adhesive that electrically and mechanically 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.
前記第1及び第2態様の種々の構成において、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 various configurations of the first and second aspects, for example, the plurality of restraint regions are formed by m (m is an integer of 1 or more) constrained regions arranged along the direction of the first plate surface of the elastic plate. The constrained region group to be formed has n rows (n is an integer of 1 or more) in the second plate surface direction orthogonal to the first plate surface direction, and has m × n constrained regions that appear by being provided. It is supposed to be.
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 of the piezoelectric element mounted on the vibration region in the restraint region in the direction of the second plate surface, and extend along the direction of the first plate surface. 1st plate surface direction 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 is longer than the first plate surface direction length of the one piezoelectric element, and the pair of second plate surface direction slits is longer than the second plate surface direction length of the pair of piezoelectric elements. It is long, and is configured such that four points defined between 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 constrained regions, and the single common slit defines the outer peripheral edges of both adjacent constrained regions.
前記第2の目的を達成する為に、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、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平面視において囲む複数の筒状部を有する封止部材と、フレキシブル配線板とを備え、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、平面視において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、平面視において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低剛性とされ、前記境界領域は、一の拘束領域及び外方領域を分断するスリット部と、一の拘束領域を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、前記フレキシブル配線板は、前記筒状部の上面に固着された絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた配線導体とを有し、前記配線導体は、前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域を有している超音波トランスデューサーの製造方法であって、導電性の弾性板形成体に対してエッチングを行って前記弾性板を形成する弾性板形成工程と、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圧電素子実装工程と、前記複数の低剛性領域のそれぞれを平面視において囲むように前記複数の筒状部を設置する筒状部設置工程と、絶縁層の上面に配線導体が設けられてなるフレキシブル配線板であって、前記配線導体が、前記絶縁層上に位置する本体領域と、前記絶縁層から外方へ延びるように前記本体領域から延在された複数の先端領域とを有しているフレキシブル配線板を用意する工程と、前記絶縁層を前記筒状部の上面に接着剤によって固着させ、前記複数の先端領域の圧電素子用接続端子を前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続するフレキシブル配線板実装工程とを含み、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、少なくとも前記フレキシブル配線板実装工程の前の段階において、前記弾性板形成工程、前記圧電素子実装工程及び前記封止部材設置工程とは独立して実行される超音波トランスデューサーの第1の製造方法を提供する。 In order to achieve the second object, 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 can vibrate in the plate thickness direction. A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the plate, a sealing member having a plurality of tubular portions surrounding each of the plurality of piezoelectric elements in a plan view, and a flexible wiring plate are provided. The elastic plate surrounds a plurality of vibration regions in which the plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, and a plurality of low-rigidity regions in a plan view. The low-rigidity region includes a plurality of restraint regions and a boundary region that partitions one restraint region and an outer region located radially outward from the one restraint region, and the low-rigidity region is radially inward of the region. The rigidity is lower than that of the vibration region located in and the restraint region located outside the radial direction of the region, and the boundary region includes a slit portion that divides one restraint region and the outer region. The flexible wiring plate has an insulating layer fixed to the upper surface of the tubular portion and an insulating layer fixed to the upper surface of the insulating layer. The wiring conductor is a method for manufacturing an ultrasonic transducer having a plurality of tip regions electrically connected to the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements. An elastic plate forming step of etching a conductive elastic plate forming body to form the elastic plate, and conductively adhering the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements to the first surfaces of the plurality of vibration regions. A piezoelectric element mounting step of bonding with an agent, a tubular portion installation step of installing the plurality of tubular portions so as to surround each of the plurality of low-rigidity regions in a plan view, and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer. A flexible wiring plate formed of a flexible wiring plate, wherein the wiring conductor has a main body region located on the insulating layer and a plurality of tip regions extending from the main body region so as to extend outward from the insulating layer. The step of preparing the flexible wiring plate to be provided, the insulating layer is fixed to the upper surface of the tubular portion with an adhesive, and the connection terminals for the piezoelectric elements in the plurality of tip regions are connected to the upper surface electrodes of the plurality of piezoelectric elements. The step of preparing the flexible wiring board includes a flexible wiring board mounting step of electrically connecting the layers with a conductive adhesive or solder, respectively, and the step of preparing the flexible wiring board is at least a stage before the flexible wiring board mounting step of the elastic plate. Forming step, said piezoelectric element mounting step And a first method of manufacturing an ultrasonic transducer, which is performed independently of the sealing member installation step.
斯かる第1の製造方法によれば、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 first manufacturing method, an ultrasonic transducer having the above configuration can be manufactured at low cost and with good yield.
前記第1の製造方法は、前記筒状部設置工程の前に、前記振動領域を外方に開放する開口が設けられた防護部材を、前記開口を介して前記振動領域を外方へ開放しつつ前記スリット部の第2面側を閉塞するように前記弾性板の第2面に固着する防護部材設置工程を備え得る。 In the first manufacturing method, before the tubular portion installation step, a protective member provided with an opening for opening the vibration region to the outside is opened to the outside through the opening. A protective member installation step of fixing to the second surface of the elastic plate so as to close the second surface side of the slit portion may be provided.
前記筒状部設置工程は、前記封止部材が前記筒状部に加えて前記筒状部の基端面から前記スリット部の内部へ延びる充填部を一体的に有するように、前記弾性板の第1面の側から前記スリット部の内部及び前記弾性板の第1面上において前記低剛性領域を平面視において囲む筒状部設置領域に第1高分子材料を塗布し、硬化させる処理を含むものとされる。 In the tubular portion installation step, the elastic plate is provided so that the sealing member integrally has a filling portion extending from the base end surface of the tubular portion to the inside of the slit portion in addition to the tubular portion. A process including a process of applying a first polymer material to a tubular portion installation region that surrounds the low-rigidity region in a plan view from the side of one surface to the inside of the slit portion and on the first surface of the elastic plate and curing the first polymer material. It is said that.
前記第1の製造方法において、前記弾性板形成工程は、前記弾性板が平面視において前記複数の拘束領域の全体を囲むベース領域を有するように前記弾性板を形成するものとされる。 In the first manufacturing method, in the elastic plate forming step, the elastic plate is formed so that the elastic plate has a base region that surrounds the entire of the plurality of restraint regions in a plan view.
この場合、前記第1の製造方法には、前記圧電素子実装工程の後に、前記振動領域、前記低剛性領域及び前記境界領域の第1面を開放するように前記拘束領域の第1面に拘束領域用質量部材を固着する処理及び前記ベース領域にベース領域用質量部材を固着する処理を含む質量部材設置工程が設けられる。 In this case, in the first manufacturing method, after the piezoelectric element mounting step, the first surface of the restraint region is constrained so as to open the first surfaces of the vibration region, the low rigidity region, and the boundary region. A mass member installation step including a process of fixing the mass member for the region and a process of fixing the mass member for the base region to the base region is provided.
前記第1の製造方法において、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記絶縁層を形成するシート状の絶縁層形成部材及び前記絶縁層形成部材の上面に前記配線導体を形成するシート状の導体形成部材が積層されてなる配線シート体を用意する処理と、前記導体形成部材の不要部分をエッチング除去して所定形状の前記配線導体を形成する処理と、前記配線導体が前記本体領域及び前記複数の先端領域を有するように、前記絶縁層形成部材の不要部分をエッチング除去して所定形状の前記絶縁層を形成する処理とを有するものとされる。 In the first manufacturing method, the step of preparing the flexible wiring board is a sheet-shaped insulating layer forming member forming the insulating layer and a sheet-shaped conductor forming the wiring conductor on the upper surface of the insulating layer forming member. A process of preparing a wiring sheet body in which forming members are laminated, a process of removing unnecessary parts of the conductor forming member by etching to form the wiring conductor having a predetermined shape, and a process of forming the wiring conductor having the main body region and the plurality of the wiring conductors. It is assumed that the processing includes a process of removing unnecessary portions of the insulating layer forming member by etching to form the insulating layer having a predetermined shape so as to have the tip region of the above.
前記筒状部設置工程が、前記弾性板の第1面を基準にして、前記複数の筒状部の上面が、前記圧電素子の上面電極層の上面の第1高さよりも高い第2高さに位置するように、前記複数の筒状部を設置するものとされている場合には、好ましくは、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記絶縁層を形成する処理の後に、前記複数の先端領域における先端部が、前記フレキシブル配線板の実装状態の際に、平面視において対応する圧電素子の上面電極層と重合し、且つ、前記弾性板の第1面を基準にした高さが第2高さよりも下方で、第1高さ以上の第3高さに位置するように、前記先端領域を曲げ加工する処理を有するものとされる。 In the tubular portion installation step, the upper surface of the plurality of tubular portions is higher than the first height of the upper surface of the upper surface electrode layer of the piezoelectric element with reference to the first surface of the elastic plate. When the plurality of tubular portions are to be installed so as to be located in, preferably, the step of preparing the flexible wiring plate is performed after the process of forming the insulating layer. When the flexible wiring plate is mounted, the tip portion in the tip region overlaps with the upper surface electrode layer of the corresponding piezoelectric element in a plan view, and the height with respect to the first surface of the elastic plate is the first. It is assumed that the tip region is bent so as to be located at a third height equal to or higher than the first height below the two heights.
前記第2の目的を達成する為に、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、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、前記弾性板の第1面に固着された質量部材と、前記複数の圧電素子のそれぞれを平面視において囲む複数の筒状部を有する封止部材と、フレキシブル配線板とを備え、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、平面視において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、平面視において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、平面視において前記複数の拘束領域の全体を囲むベース領域と、隣接する一の拘束領域及び他の拘束領域の間並びに隣接する拘束領域及びベース領域の間に位置し、前記複数の拘束領域のそれぞれの境界を画する境界領域とを含み、前記低剛性領域は、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低剛性とされ、前記境界領域は、前記一の拘束領域を周囲から分断するスリット部と、前記一の拘束領域を周囲に機械的に連結するブリッジ部とを有し、前記質量部材は、前記複数の拘束領域にそれぞれ固着される複数の拘束領域用質量部材と、前記ベース領域に固着されるベース領域用質量部材とを含み、前記フレキシブル配線板は、前記拘束領域用質量部材の上面に固着された絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた配線導体とを有し、前記配線導体は、前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域を有している超音波トランスデューサーの製造方法であって、導電性の弾性板形成体に対してエッチングを行って前記弾性板を形成する弾性板形成工程と、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圧電素子実装工程と、前記複数の拘束領域のそれぞれに前記拘束領域用質量部材を固着する処理及び前記ベース領域に前記ベース領域用質量部材を固着する処理を含む質量部材設置工程と、絶縁層の上面に配線導体が設けられてなるフレキシブル配線板であって、前記配線導体が、前記絶縁層上に位置する本体領域と、前記絶縁層から外方へ延びるように前記本体領域から延在された複数の先端領域とを有しているフレキシブル配線板を用意する工程と、前記絶縁層を前記拘束領域用質量部材の上面に接着剤によって固着させ、前記複数の先端領域の圧電素子用接続端子を前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続するフレキシブル配線板実装工程とを含み、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、少なくとも前記フレキシブル配線板実装工程の前の段階において、前記弾性板形成工程、前記圧電素子実装工程及び前記質量部材設置工程とは独立して実行される超音波トランスデューサーの第2の製造方法を提供する。 In order to achieve the second object, the present invention has 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 vibrating in the plate thickness direction, and the elasticity. A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the plate, a mass member fixed to the first surface of the elastic plate, and a plurality of tubular portions surrounding each of the plurality of piezoelectric elements in a plan view. The elastic plate includes a plurality of vibration regions to which the plurality of piezoelectric elements are mounted, and a plurality of low rigidity surrounding the plurality of vibration regions in a plan view. Between a region, a plurality of restraint regions each surrounding the plurality of low-rigidity regions in a plan view, a base region surrounding the entire of the plurality of restraint regions in a plan view, and one adjacent restraint region and another restraint region. The low rigidity region includes the boundary region located between the adjacent restraint region and the base region and demarcating the boundary of each of the plurality of restraint regions, and the low rigidity region is the vibration located inward in the radial direction of the region. The rigidity is lower than that of the region and the restraint region located outside the radial direction of the region, and the boundary region surrounds the slit portion that separates the one restraint region from the surroundings and the one restraint region. The mass member includes a plurality of restraint region mass members fixed to the plurality of restraint regions, and a base region mass member fixed to the base region. The flexible wiring plate has an insulating layer fixed to the upper surface of the mass member for the restraint region and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer, and the wiring conductor is a plurality of piezoelectrics. A method for manufacturing an ultrasonic transducer having a plurality of tip regions electrically connected to the upper surface electrode layer of an element, wherein the conductive elastic plate forming body is etched to obtain the elastic plate. The elastic plate forming step of forming the above, the piezoelectric element mounting step of adhering the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements to the first surface of the plurality of vibration regions with a conductive adhesive, and each of the plurality of restraint regions. A flexible wiring plate comprising a mass member installation step including a process of fixing the mass member for the restraint region and a process of fixing the mass member for the base region to the base region, and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer. A flexible wiring plate in which the wiring conductor has a main body region located on the insulating layer and a plurality of tip regions extending outward from the main body region so as to extend outward from the insulating layer. And the above The insulating layer is fixed to the upper surface of the mass member for the restraint region with an adhesive, and the connection terminals for the piezoelectric elements in the plurality of tip regions are electrically connected to the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements by a conductive adhesive or solder, respectively. The step of preparing the flexible wiring board, including the flexible wiring board mounting step of connecting to the flexible wiring board, includes the elastic plate forming step, the piezoelectric element mounting step, and the mass member at least in a stage prior to the flexible wiring board mounting step. Provided is a second method of manufacturing an ultrasonic transducer, which is performed independently of the installation process.
斯かる第2の製造方法によれば、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 second manufacturing method, an ultrasonic transducer having the above configuration can be manufactured at low cost and with good yield.
前記第2の製造方法において、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記絶縁層を形成するシート状の絶縁層形成部材及び前記絶縁層形成部材の上面に前記配線導体を形成するシート状の導体形成部材が積層されてなる配線シート体を用意する処理と、前記導体形成部材の不要部分をエッチング除去して所定形状の前記配線導体を形成する処理と、前記配線導体が前記本体領域及び前記複数の先端領域を有するように、前記絶縁層形成部材の不要部分をエッチング除去して所定形状の前記絶縁層を形成する処理とを有するものとされる。 In the second manufacturing method, the step of preparing the flexible wiring board is a sheet-shaped insulating layer forming member forming the insulating layer and a sheet-shaped conductor forming the wiring conductor on the upper surface of the insulating layer forming member. A process of preparing a wiring sheet body in which forming members are laminated, a process of removing unnecessary parts of the conductor forming member by etching to form the wiring conductor having a predetermined shape, and a process of forming the wiring conductor having the main body region and the plurality of the wiring conductors. It is assumed that the processing includes a process of removing unnecessary portions of the insulating layer forming member by etching to form the insulating layer having a predetermined shape so as to have the tip region of the above.
前記質量部材設置工程が、前記弾性板の第1面を基準にして、前記拘束領域用質量部材の上面が、前記圧電素子の上面電極層の上面の第1高さよりも高い第2高さに位置するように、前記拘束領域用質量部材を設置するものとされている場合には、好ましくは、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記絶縁層を形成する処理の後に、前記複数の先端領域における先端部が、前記フレキシブル配線板の実装状態の際に、平面視において対応する圧電素子の上面電極層と重合し、且つ、前記弾性板の第1面を基準にした高さが第2高さよりも下方で、第1高さ以上の第3高さに位置するように、前記先端領域を曲げ加工する処理を有するものとされる。 In the mass member installation step, the upper surface of the restraint region mass member is set to a second height higher than the first height of the upper surface of the upper surface electrode layer of the piezoelectric element with reference to the first surface of the elastic plate. When the mass member for the restraint region is to be installed so as to be located, preferably, the step of preparing the flexible wiring plate is performed after the process of forming the insulating layer, the plurality of tips. The tip portion in the region overlaps with the upper surface electrode layer of the corresponding piezoelectric element in the plan view when the flexible wiring plate is mounted, and the height with respect to the first surface of the elastic plate is the second. It is assumed that the tip region is bent so as to be located at a third height equal to or higher than the first height below the height.
前記第2の製造方法において、好ましくは、前記質量部材設置工程は、前記複数の拘束領域用質量部材と、前記ベース領域用質量部材と、隣接する一の拘束領域用質量部材及び他の拘束領域用質量部材の上端部同士を連結する拘束領域間ブリッジと、隣接する拘束領域用質量部材及びベース領域用質量部材の上端部同士を連結する拘束領域/ベース領域間ブリッジとを含む質量板を用意する処理と、前記質量板を前記弾性板の第1面の所定位置に固着する処理と、前記拘束領域間ブリッジ及び前記拘束領域/ベース領域間ブリッジを切断して、前記複数の拘束領域用質量部材及び前記ベース領域用質量部材を分離させる処理とを有するものとされる。 In the second manufacturing method, preferably, the mass member installation step involves the plurality of restraint region mass members, the base region mass member, one adjacent restraint region mass member, and another restraint region. Prepare a mass plate including a bridge between restraint regions that connects the upper ends of the mass members for mass members and a bridge between restraint regions / base regions that connects the upper ends of adjacent mass members for restraint regions and mass members for base regions. The process of fixing the mass plate to a predetermined position on the first surface of the elastic plate, the process of cutting the inter-constraint region bridge and the inter-constraint region / base region bridge, and the mass for the plurality of restraint regions. It is assumed that the member and the mass member for the base region are separated from each other.
斯かる構成によれば、前記複数の拘束領域用質量部材及び前記ベース領域用質量部材の設置処理の簡素化及び容易化を図ることができる。 According to such a configuration, it is possible to simplify and facilitate the installation process of the plurality of mass members for the restraint region and the mass members for the base region.
例えば、前記質量板を用意する処理は、前記拘束領域用質量部材及び前記ベース領域用質量部材の高さに応じた厚みを有する板状金属ブロックを用意する処理と、前記金属ブロックの一方側の表面から前記拘束領域間ブリッジ及び前記拘束領域/ベース領域間ブリッジに対応した領域をハーフエッチングする処理とを含むものとされる。 For example, the process of preparing the mass plate includes a process of preparing a plate-shaped metal block having a thickness corresponding to the height of the mass member for the restraint region and the mass member for the base region, and a process of preparing one side of the metal block. It includes a process of half-etching the bridge between the restraint regions and the region corresponding to the bridge between the restraint regions / the base regions from the surface.
前記第1及び第2の製造方法において、好ましくは、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記配線導体を形成する処理の後に、前記配線導体のうちの前記本体領域を形成する領域の少なくとも一部を覆うように絶縁性カバー層を設置する処理を有し得る。 In the first and second manufacturing methods, preferably, the step of preparing the flexible wiring board is at least one of the regions of the wiring conductors that form the main body region after the process of forming the wiring conductors. It may have a process of installing an insulating cover layer so as to cover the portion.
前記第1及び第2の製造方法において、前記低剛性領域が、前記振動領域の外周縁に沿って設けられた前記第1面の側に開く溝、又は、前記振動領域の外周縁に沿って設けられ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とされている場合には、前記弾性板形成工程は、エッチングによって、前記スリット部及び前記低剛性領域の前記溝又は前記複数の開口部を形成するように構成される。 In the first and second manufacturing methods, the low-rigidity region is provided along the outer peripheral edge of the vibration region and is open to the side of the first surface, or along the outer peripheral edge of the vibration region. When the plurality of openings provided are a plurality of openings in which a connecting portion is left between the openings adjacent in the circumferential direction, the elastic plate forming step is performed by etching. It is configured to form the slit portion and the groove or the plurality of openings in the low rigidity region.
前記第1及び第2の製造方法において、前記低剛性領域が、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面側に開く凹状の薄肉領域とされ、前記薄肉領域の底面には、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、前記薄肉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いる場合には、前記弾性板形成工程におけるエッチングは、前記スリット部を形成する為のフルエッチング処理と、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凹状薄肉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とを含むものとされる。 In the first and second manufacturing methods, the first surface of the low-rigidity region is such that 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. It is a concave thin-walled region that opens to the side, and is a raised portion lower than the first surface of the vibration region and the restraint region on the bottom surface of the thin-walled region, and adheres in cooperation with the inner surface of the thin-walled region. A ridge portion for forming the agent retention region is provided, and the piezoelectric element overlaps with the vibration region in a plan view, and is joined to the first surface of the vibration region by an insulating adhesive, and the central portion. An extending portion that extends outward in the radial direction and ends in the low-rigidity region in a plan view and is joined to the first surface of the low-rigidity region by a conductive adhesive disposed in the adhesive retention region. When the above is obtained, the etching in the elastic plate forming step includes a full etching process for forming the slit portion and a half from the side of the first surface with respect to the region corresponding to the low rigidity region. It includes a half-etching process for forming the low-rigidity region, which is a concave thin-walled region by etching.
前記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面側に開く凹状薄肉領域としつつ、前記凹状薄肉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る。 In the half-etching process, the region corresponding to the vibration region and the region corresponding to the restraint region are covered with a mask, and the region corresponding to the raised portion is covered with a mask having a width narrower than twice the amount of side etching. It is configured to leave the vibration region and the raised portion lower than the restraint region on the bottom surface of the concave thin-walled region while making the low-rigidity region a concave thin-walled region that opens to the first surface side. To.
前記第2の目的を達成する為に、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、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、前記弾性板の第1面に固着されたフレキシブル配線板とを備え、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、平面視において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、平面視において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低剛性とされ、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いる超音波トランスデューサーの製造方法であって、導電性の弾性板形成体に対してエッチングを行って前記弾性板を形成する弾性板形成工程と、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圧電素子実装工程と、絶縁層の上面に配線導体が設けられてなるフレキシブル配線板を用意する工程と、前記弾性板の第1面の所定位置に前記絶縁層を接着剤によって固着する絶縁層固着処理及び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処理を含むフレキシブル配線板実装工程とを有し、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記弾性板形成工程及び前記圧電素子実装工程とは独立して実行される超音波トランスデューサーの第3の製造方法を提供する。 In order to achieve the second object, the present invention has 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 vibrating in the plate thickness direction, and the elasticity. A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the plate and a flexible wiring plate fixed to the first surface of the elastic plate are provided, and the elastic plate is respectively mounted with the plurality of piezoelectric elements. A plurality of vibration regions, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, a plurality of restraint regions surrounding the plurality of low-rigidity regions in a plan view, a restraint region, and the one. The low-rigidity region includes the vibration region located inward in the radial direction of the region and the radial outside of the region, including the boundary region that partitions the outer region located radially outward from the restraint region of the region. The elasticity is lower than that of the restraint region located in the direction, and the boundary region is a slit portion that divides the one restraint region and the outer region, and the one restraint region is mechanically divided into the outer region. A method for manufacturing an ultrasonic transducer having a bridge portion for connecting the elastic plates, the elastic plate forming step of forming the elastic plate by etching a conductive elastic plate forming body, and the above-mentioned. Prepared an elastic element mounting step in which the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements are bonded to the first surface of a plurality of vibration regions with a conductive adhesive, and a flexible wiring plate in which a wiring conductor is provided on the upper surface of the insulating layer. The step of fixing the insulating layer to a predetermined position on the first surface of the elastic plate with an adhesive, and the tip portions of the plurality of wiring conductors are conductive to the corresponding upper surface electrode layer of the piezoelectric element. It has a flexible wiring board mounting process including an electrical connection process of electrically connecting with an adhesive or solder, and the step of preparing the flexible wiring board is independent of the elastic plate forming step and the piezoelectric element mounting step. A third method of manufacturing an ultrasonic transducer to be performed is provided.
斯かる第3の製造方法によれば、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 third manufacturing method, the ultrasonic transducer having the above configuration can be manufactured at low cost and with good yield.
前記第3の製造方法において、好ましくは、前記フレキシブル配線板実装工程は、前記電気接続処理の前に、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絶縁性樹脂設置処理を備え得る。 In the third manufacturing method, preferably, in the flexible wiring board mounting step, an insulating resin is applied between the tips of the plurality of wiring conductors and the corresponding piezoelectric elements before the electrical connection process. It may be provided with an insulating resin installation process.
この場合、前記電気接続処理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。 In this case, the conductive adhesive or the solder in the electrical connection process is in a state where the insulating resin is interposed between the conductive adhesive or the solder and the first surface of the elastic plate. The tip portions of the plurality of wiring conductors are provided so as to be electrically connected to the upper surface electrode layer of the corresponding piezoelectric element.
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の縦断面図を示す。
また、図2及び図3に、それぞれ、図1におけるII-II線に沿った断面図及びIII部拡大図を示す。
なお、図2においては、理解容易化の為に、前記超音波トランスデューサーにおける下記閉塞部44及び下記吸音材50の図示を削除している。
Hereinafter, an embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of the
Further, FIGS. 2 and 3 show a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and an enlarged view of part III, respectively.
In FIG. 2, the following
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
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のそれぞれを平面視において囲む複数の筒状部42を有する封止部材40と、前記複数の圧電素子30に対する電圧供給経路となるフレキシブル配線板80とを備えている。
Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, the
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0.03mm〜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。The
The
In the present embodiment, the
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
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
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、平面視において前記複数の振動領域12をそれぞれ囲む複数の低剛性領域26と、平面視において前記複数の低剛性領域26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
本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aは、図2に示すように、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)の前記拘束領域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)の前記拘束領域14を有している。
As shown in FIG. 2, the
前記複数の拘束領域14がそれぞれ囲繞する前記複数の低剛性領域26も同様にm×n個設けられ、前記複数の低剛性領域26が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個設けられている。
そして、前記m×n個の振動領域12のそれぞれに圧電素子30が装着されている。Similarly, m × n of the plurality of low-
A
本実施の形態においては、図2に示すように、前記弾性板10は、平面視において前記複数の拘束領域14の全体を囲むベース領域11を有している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
この場合、複数の拘束領域14のうち、最外周に位置する拘束領域14、例えば、図2において上から1行目で且つ左から1列目に位置する拘束領域14(1-1)にとっては、右側に隣接する拘束領域14(上から1行目で且つ左から2列目に位置する拘束領域14(1-2))、下側に隣接する拘束領域14(上から2行目で且つ左から1列目に位置する拘束領域14(2-1))、並びに、上側及び左側に隣接する前記ベース領域11が、前記境界領域16を挟んで対向する前記外方領域となる。
In this case, among the plurality of
そして、周囲が他の拘束領域で囲まれている拘束領域14、例えば、図2において上から2行目で且つ左から2列目に位置する拘束領域14(2-2)にとっては、上側に隣接する拘束領域14(上から1行目で且つ左から2列目の拘束領域14(1-2))、右側に隣接する拘束領域14(上から2行目で且つ左から3列目の拘束領域14(2-3))、下側に隣接する拘束領域14(上から3行目(最下行)で且つ左から2列目の拘束領域14(3-2))、及び、左側に隣接する拘束領域14(上から2行目で且つ左から1列目の拘束領域14(2-1))が、前記境界領域16を挟んで対向する前記外方領域となる。
Then, for the constrained region 14 (2-2) located in the second row from the top and the second column from the left in FIG. 2, for example, the constrained region 14 (2-2) whose circumference is surrounded by other constrained regions, is on the upper side. Adjacent constrained area 14 (first row from top and second column from left), constrained
なお、本実施の形態においては、図2に示すように、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 the present embodiment, as shown in FIG. 2, the plurality of
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
図4に、図2におけるIV部拡大図であって、理解容易化の為に前記封止部材40の図示を省略した状態を示している。
前記境界領域16は、図4に示すように、当該境界領域16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。FIG. 4 is an enlarged view of part IV in FIG. 2, showing a state in which the sealing
As shown in FIG. 4, the
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る。
図3に示すように、本実施の形態においては、前記封止部材40の筒状部42は、基端面が前記境界領域16を覆うように前記弾性板10の第1面10aに接合されている。The sealing
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
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に、前記低剛性領域26によって囲まれた状態の複数の振動領域12を設け、前記複数の振動領域12のそれぞれに複数の圧電素子30を装着しており、前記複数の圧電素子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することができる。さらに、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境界領域16の前記スリット部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
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。
Therefore, it is effective that low frequency (for example, 30 kHz to 40 kHz) ultrasonic waves can be radiated from the
図3に示すように、前記フレキシブル配線板80は、絶縁層82と、前記絶縁層82の上面に設けられた配線導体85とを有している。
As shown in FIG. 3, the
前記絶縁層82は、例えば、厚さ18μm〜25μm程度のポリイミドによって形成される。
前記配線導体85は、例えば、厚さ12μm〜18μm程度のCu/Auによって形成される。The insulating
The
図3に示すように、本実施の形態においては、前記絶縁層82は、前記封止部材40の筒状部42の上面に接着剤によって固着されている。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the insulating
図3に示すように、本実施の形態においては、前記配線導体85は、前記絶縁層82上に位置する本体領域85aと、前記複数の圧電素子30にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域85bとを有している。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
前記先端領域85b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る圧電素子用接続端子を形成するように、前記絶縁層82から外方へ延在されている。
The
前記本体領域85aは、基端部に外部との接続端子を形成する上面電極層用パッド86(図2参照)を有している。
The
図2に示すように、本実施の形態においては、前記配線導体85は、前記複数の圧電素子30の上面電極層にそれぞれ個別に接続される複数の導線を有しており、前記複数の導線を介して前記複数の圧電素子30のそれぞれが個別に作動させ得るようになっている。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
前記フレキシブル配線板80が、前記配線導体85に代えて、単一の本体領域と、単一の前記本体領域から分岐された複数の先端領域とを有する配線導体を有するように、変形することも可能である。
この場合には、前記複数の圧電素子30は、前記配線導体を介して一体的に作動される。The
In this case, the plurality of
図3に示すように、本実施の形態においては、前記圧電素子30は、上面電極層の上面が前記弾性板10の第1面10aを基準にして第1高さに位置するように構成され、一方、前記筒状部42は、上面が前記弾性板10の第1面10aを基準にして第1高さよりも高い第2高さに位置するように構成されている。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
この場合、前記配線導体85の先端領域85bは、前記圧電素子用接続端子が平面視において前記圧電素子30の上面電極層に重合し、且つ、前記弾性板10の第1面10aを基準にして第2高さ位置よりも下方で且つ第1高さ以上の第3高さに位置するように、構成されている。
In this case, in the
斯かる構成によれば、前記絶縁層82を前記筒状部42の上面に固着させた状態で、前記圧電素子用接続端子及び前記圧電素子30の上面電極層間の接続作業を容易に行うことができる。
According to such a configuration, the connection work between the connection terminal for the piezoelectric element and the upper surface electrode layer of the
なお、本実施の形態においては、図3に示すように、前記先端領域85bは、先端側へ行くに従って下方に位置するような前低後高状の傾斜部位を有しているが、当然ながら、これに代えて、略垂直方向に沿った垂直延在部位を有することも可能である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
前述の通り、本実施の形態においては、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。
As described above, in the present embodiment, the lower surface electrode layers of the plurality of
この場合、図2に示すように、前記フレキシブル配線板80には、さらに、下面電極層用パッド89が設けられる。前記下面電極層パッド89は、一端側が前記弾性板10に電気的に接続された状態で外部と接続可能とされる。
In this case, as shown in FIG. 2, the
本実施の形態においては、図2及び図3に示すように、前記フレキシブル配線板80は、前記配線導体85が意に反して外部に接触することを防止する為に、前記配線導体85の本体領域85aのうち前記上面電極層パッド86を除く部分の一部又は全部を覆う絶縁性カバー層83を有している。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the
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、前記フレキシブル配線板80が前記弾性板10に直接固着されるのではなく、前記弾性板10から離間された状態で前記封止部材40の筒状部42の上面に固着されている。
従って、前記フレキシブル配線板80によって、前記振動領域12の振動特性が悪化することを有効に防止乃至は低減することができる。As described above, in the
Therefore, the
図3に示すように、本実施の形態においては、前記封止部材40は、前記複数の筒状部42に加えて、前記筒状部42の基端面から前記スリット部17の内部へ一体的に延びる充填部41とを有している。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the sealing
斯かる構成によれば、前記スリット部17によって一の振動領域12の振動が隣接する他の振動領域12に伝播することを有効に防止乃至は低減するという効果を得つつ、拘束領域14の姿勢安定化、延いては前記振動領域12の動作安定化を図ることができる。
According to such a configuration, the posture of the
図1及び図3に示すように、前記封止部材40は、さらに、前記複数の筒状部42の自由端側の開口をそれぞれ閉塞する複数の閉塞部44を有している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the sealing
図1及び図3等に示すように、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、前記圧電素子30の上面電極層を覆う吸音材50を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
詳しくは、前述し、且つ、図3に示すように、前記筒状部42の上面は、前記圧電素子30の上面電極層が位置する第1高さよりも高い第2高さに位置しており、前記閉塞部44は、前記圧電素子30の上面電極層との間に間隙を存するように設けられている。
More specifically, as described above and as shown in FIG. 3, the upper surface of the
その上で、前記弾性板10の第1面10a、前記筒状部42及び前記閉塞部44によって囲まれる、前記圧電素子30を収容する収容空間には、発泡性シリコーン等の発泡性樹脂によって形成された前記吸音材50が充填されている。
On top of that, the accommodating space for accommodating the
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
図1及び図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 FIGS. 1 and 3, the
The reinforcing
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
図1及び図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、厚さ0.5mm〜1.5mm程度のシリコーンによって形成される。As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
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
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の外表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に対応した位置に貫通孔77が設けられている。
前記防護板75は、例えば、厚さ0.1mm〜0.5mm程度のステンレス、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
The
The
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
本実施の形態においては、図4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. 4, the
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 is longer than the first plate
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, the plurality of
また、本実施の形態においては、前述の通り、隣接する拘束領域14の間には単一の境界領域16のみが存在しており、前記単一の境界領域16のスリット17が隣接する拘束領域14の双方の外周縁を画している。
Further, in the present embodiment, as described above, only a
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 reduce the installation area of the plurality of
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5に、異なる構成のスリット部21及びブリッジ部22を備えた第1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。
なお、図5においても、前記封止部材及び前記吸音材の図示を省略している。The
FIG. 5 shows a partially enlarged plan view of the
Also in FIG. 5, the sealing member and the sound absorbing material are not shown.
図5に示す前記第1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
The four
また、図6に、さらに異なる構成のスリット部23及びブリッジ部24を備えた第2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。
なお、図6においても、前記封止部材及び前記吸音材の図示を省略している。Further, FIG. 6 shows a partially enlarged plan view of the ultrasonic transducer 1C according to the second modification provided with the
Also in FIG. 6, the sealing member and the sound absorbing material are not shown.
図6に示す前記第2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 second modification 1C shown in FIG. 6, the
The four
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
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
前述の通り、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、前記振動領域の周囲には、前記振動領域及び前記拘束領域に比して低剛性の前記低剛性領域26が設けられている。
As described above, in the
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
Therefore, it is possible to generate low-frequency sound waves while reducing the size of the
本実施の形態においては、図2及び図4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 4, the outer shape of the
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
図7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第3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。
なお、図7においても、前記封止部材及び前記吸音材の図示を省略している。FIG. 7 shows a partially enlarged plan view of the ultrasonic transducer 1D according to the third modification in which the low-
Also in FIG. 7, the sealing member and the sound absorbing material are not shown.
図7に示す第3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 the third modification 1D shown in FIG. 7, in the region of the
The
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8に、平面視矩形状の振動領域12及び圧電素子30を備えた第4変形例に係る超音波トランスデューサー1Eの平面図であって、前記封止部材40の前記閉塞部44及び前記吸音材50を削除した状態の平面図を示す。In the present embodiment, the
FIG. 8 is a plan view of the
次に、前記超音波トランスデューサー1Aの製造方法の一例について説明する。
前記製造方法は、導電性の弾性板形成体110に対してをエッチングを行って前記弾性板10を形成する弾性板形成工程(図9(a)及び(b))を有している。Next, an example of a method for manufacturing the
The manufacturing method includes an elastic plate forming step (FIGS. 9A and 9B) in which the conductive elastic
前記弾性板形成工程のエッチングは、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(図9(a))、及び、前記スリット部17の形成(図9(b))を行うように構成されている。
The etching in the elastic plate forming step includes forming 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, the
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、前記弾性板形成工程のエッチングは、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。
Further, when the low-
前記製造方法は、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 includes a piezoelectric element mounting step of adhering the lower surface electrode layers of the plurality of
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9(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(図10)とを有している。
Specifically, the piezoelectric element mounting step includes a step of applying the conductive adhesive 38 to the
なお、図9(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。
前記製造方法は、さらに、前記防護部材70を設置する防護部材設置工程及び前記防護板75を設置する防護板設置工程(図11)を有している。
The manufacturing method further includes a protective member installation step for installing the
前記防護部材70は、前記開口72を介して前記振動領域12を外方に開放しつつ、前記スリット部17の第2面側を閉塞するように、前記弾性板10の第2面10bに固着される。
The
本実施の形態においては、前記防護部材設置工程及び前記防護板設置工程は、前記防護部材70を用意する処理と、前記防護板70の外表面に予め前記防護板75を接着して防護プリアッセンブリを形成する処理と、前記防護プリアッセンブリを前記弾性板10の第2面10bに接着させる処理と有している。
In the present embodiment, the protective member installation step and the protective plate installation step include a process of preparing the
当然ながら、前記防護部材設置工程及び前記防護板設置工程を、前記防護部材70を前記弾性板10の第2面10bに接着させる処理と、前記防護部材70の外表面に前記防護板75を接着させる処理とを有するように変形することも可能である。
As a matter of course, the protective member installation step and the protective plate installation step are performed by adhering the
次いで、前記製造方法は、前記筒状部42を設置する筒状部設置工程を有している。
前記筒状部設置工程は、図12に示すように、前記筒状部42を設けるべき領域(筒状部設置領域)を、上方が開放された状態で画する筒状部用型枠49を設置する処理と、前記弾性板10の第1面10aの側から前記筒状部用型枠49内にシリコーン等の第1高分子材料を塗布し、硬化させる処理とを有している。Next, the manufacturing method includes a tubular portion installation step for installing the
In the tubular portion installation step, as shown in FIG. 12, the
前記筒状部42は、前記弾性板10の第1面10aの位置を基準にして、上面が前記圧電素子30の上面電極層の上面の第1高さよりも高い第2高さに位置するように、設けられる。
The upper surface of the
前述の通り、本実施の形態においては、前記封止部材40は、前記筒状部42の基端面から前記スリット部17の内部へ一体的に延びる前記充填部41を有している。
この場合、前記第1高分子材料は、例えば、硬化前の粘度が400mPa・s〜1000mPa・s程度の比較的低粘度の液状シリコーンを好適に用いることができる。As described above, in the present embodiment, the sealing
In this case, as the first polymer material, for example, a liquid silicone having a relatively low viscosity having a viscosity before curing of about 400 mPa · s to 1000 mPa · s can be preferably used.
このように、前記筒状部42及び前記充填部41を形成する前記第1高分子材料として、硬化前の状態において低粘度の液状シリコーンを用いることによって、前記スリット部17の内部及び前記筒状部設置領域に、隙間の発生を有効に防止乃至は低減しつつ第1高分子材料を充填することができる。
As described above, by using a low-viscosity liquid silicone in the state before curing as the first polymer material forming the
なお、この際、前記スリット部17の下側(前記弾性板の第2面側)の開口は、前記防護部材70によって閉塞されている。
従って、前記スリット部17に注入された第1高分子材料の硬化前の粘度が低粘度であったとしても、第1高分子材料が前記スリット部17の下側(第2面の側)の開口から流出することは有効に防止される。At this time, the opening on the lower side of the slit portion 17 (the second surface side of the elastic plate) is closed by the
Therefore, even if the viscosity of the first polymer material injected into the
前記第1高分子材料が熱硬化型である場合には、前記筒状部設置領域への前記第1高分子材料の塗布後に、硬化温度(例えば、100℃〜150℃)の加熱を行うことにより、硬化処理を行うことができる。 When the first polymer material is a thermosetting type, heating at a curing temperature (for example, 100 ° C. to 150 ° C.) is performed after the first polymer material is applied to the tubular portion installation region. Therefore, the curing treatment can be performed.
前記製造方法は、さらに、前記フレキシブル配線板80を用意する工程と、前記筒状部設置工程の後に、前記フレキシブル配線板80を実装するフレキシブル配線板実装工程を有している。
The manufacturing method further includes a step of preparing the
前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、前記弾性板形成工程、前記圧電素子実装工程、前記防護部材設置工程、前記防護板設置工程及び前記筒状部設置工程とは独立して実行される。
The step of preparing the
即ち、前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、前記弾性板形成工程の前に実行することも可能であるし、前記筒状部設置工程の後に実行することも可能であるし、又は、これらの工程と並行して実行することも可能である。
That is, the step of preparing the
詳しくは、前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、前記絶縁層82を形成するシート状の絶縁層形成部材182及び前記絶縁層形成部材182の上面に前記配線導体85を形成するシート状の導体形成部材185が積層されてなる配線シート体180を用意する処理(図13(a))を有している。
Specifically, in the step of preparing the
前記絶縁層形成部材182は、例えば、例えば、厚さ18μm〜25μm程度のポリイミドとされる。
前記導体形成部材185は、例えば、厚さ12μm〜18μm程度のCu/Auとされる。The insulating
The
前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、前記導体形成部材185の不要部分をエッチング除去して、所定形状の前記配線導体85を形成する処理を有している(図13(b))。
The step of preparing the
前記製造方法は、さらに、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、所定形状の前記絶縁層82を形成する処理を有している(図13(d))。
The manufacturing method further includes a process of removing unnecessary portions of the insulating
ここで、所定形状の前記絶縁層82を形成する処理を行うことによって、前記配線導体85は、前記絶縁層82上に位置する前記本体領域85aと、前記絶縁層85aから外方へ延在された前記先端領域85bとを有するものとされる(図13(d))。
Here, by performing a process of forming the insulating
前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、さらに、前記先端領域85bの先端部によって形成される前記圧電素子用接続端子が平面視において対応する前記圧電素子30の上面電極層に重合し、且つ、前記弾性板10の第1面10aを基準にした前記圧電素子用接続端子の高さが前記第3高さに位置するように、前記先端領域85bを折り曲げる処理を有している(図13(e))。
In the step of preparing the
なお、前述の通り、本実施の形態においては、前記フレキシブル配線板80は、前記配線導体85の所定部分を覆う前記絶縁性カバー層83を有している。
従って、前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、前記絶縁性カバー層83の設置処理を含むように構成される。As described above, in the present embodiment, the
Therefore, the step of preparing the
前記絶縁性カバー層83の設置処理は、例えば、前記絶縁層形成工程の前に行うことができる(図13(c))。
前記絶縁性カバー層83は、感光性ポリイミド等の感光性樹脂を用いて、フォトリソグラフィ技術によって形成することができる。The installation process of the insulating
The insulating
前記フレキシブル配線板実装工程は、前記絶縁層82を前記筒状部42の上面に接着剤によって固着する処理と、前記圧電素子用接続端子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によって電気的且つ機械的に接続する処理とを含んでいる(図14)。
In the flexible wiring board mounting step, the insulating
前述の通り、本実施の形態においては、前記フレキシブル配線板80を用意する工程において、前記フレキシブル配線板80は、前記配線導体85の先端領域85bが曲げられた状態とされている。
従って、前記フレキシブル配線板実装工程を容易に実行することができる。As described above, in the present embodiment, in the step of preparing the
Therefore, the flexible wiring board mounting process can be easily executed.
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、前述の通り、前記吸音材50を有している。
従って、前記製造方法は、前記フレキシブル配線板実装工程の後に、前記吸音材50を設置する吸音材設置工程を有している(図15)。The
Therefore, the manufacturing method includes a sound absorbing material installation step of installing the
前記吸音材設置工程は、前記筒状部42によって囲まれている吸音材設置空間内に前記吸音材50を形成する発泡性シリコーン等の発泡性樹脂を塗布し、硬化させるように構成されている(図15)。
The sound absorbing material installation step is configured to apply a foaming resin such as foamable silicone that forms the
前述の通り、本実施の形態においては、前記封止部材40は前記閉塞部44を有している。
従って、前記製造方法は、前記吸音材設置工程の後に、前記閉塞部44を設置する閉塞部設置工程を有している(図16)。As described above, in the present embodiment, the sealing
Therefore, the manufacturing method includes a closing portion installation step of installing the closing
前記閉塞部設置工程は、前記筒状部42、前記吸音材50及び前記フレキシブル配線板80を覆うようにシリコーン等の第2高分子材料を塗布し、硬化させるように構成される。
The closing portion installation step is configured to apply and cure a second polymer material such as silicone so as to cover the
この場合、前記第2高分子材料は、硬化前の粘度が前記第1高分子材料よりも高粘度の液状シリコーン、例えば、硬化前の粘度が1000mPa・s〜100000mPa・s程度の高粘度の液状シリコーンを用いることができる。 In this case, the second polymer material is a liquid silicone having a viscosity before curing higher than that of the first polymer material, for example, a highly viscous liquid having a viscosity before curing of about 1000 mPa · s to 100,000 mPa · s. Silicone can be used.
前記第2高分子材料が熱硬化型である場合には、前記筒状部42及び前記吸音材50の上面への前記第2高分子材料の塗布後に、硬化温度(例えば、100℃〜150℃)の加熱を行うことにより、硬化処理を行うことができる。
When the second polymer material is a thermosetting type, the curing temperature (for example, 100 ° C. to 150 ° C.) is applied after the second polymer material is applied to the upper surfaces of the
前記製造方法は、前記閉塞部44(前記第2封止部材40b)が設置された後に、前記閉塞部44の外表面に前記補強板60を接着する補強板設置工程を含んでいる(図1及び図3参照)。
The manufacturing method includes a reinforcing plate installation step of adhering the reinforcing
これに代えて、前記閉塞部44の設置及び前記補強板60の設置を同時に行うことも可能である。
即ち、前記閉塞部44を別途に形成し、前記閉塞部44の外表面に前記補強板60を接着して、補強板付き閉塞部を予め形成し、前記補強板付き閉塞部を前記筒状部42、前記吸音材50及び前記フレキシブル配線板80を覆うように固着することによって、前記閉塞部及び前記補強板60を設置することも可能である。Instead of this, it is also possible to install the closing
That is, the
本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー1Aに対しては種々の変形が可能である。
図17〜図19に、それぞれ、本実施の形態の第5〜第7変形例に係る超音波トランスデューサー1F〜1Hの部分縦断側面図を示す。Various modifications can be made to the
17 to 19 show partial longitudinal side views of the
図17に示すように、前記第5変形例1Fは、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aに比して、前記閉塞部44及び前記補強板60が削除されている。
As shown in FIG. 17, in the
図18に示すように、前記第6変形例1Gは、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aに比して、前記吸音材50が省略されている。
As shown in FIG. 18, in the sixth modification 1G, the
図19に示すように、前記第7変形例1Hは、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aに比して、前記吸音材50、前記閉塞部44及び前記補強板60が省略されている。
As shown in FIG. 19, in the
また、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー1Aは平板状の防護板75を有しているが(図1等参照)、前記防護板75に代えて防護容器175を備えることも可能である。
Further, although the
図20に、前記防護容器175を備えた第8変形例に係る超音波トランスデューサー1Iの縦断面図を示す。
FIG. 20 shows a vertical cross-sectional view of the ultrasonic transducer 1I according to the eighth modification provided with the
前記防護容器175は、前記防護部材70の外表面に固着される中央部及び前記中央部から外方へ延在された延在部を有し、前記中央部には前記防護部材70の前記開口72に対応した位置に貫通孔177が設けられている端壁部176と、前記防護部材70、前記弾性板10及び前記封止部材44の側壁を囲繞するように前記端壁部176の周縁から前記超音波トランスデューサー1Iの厚み方向へ延びる周壁部178とを有している。
The
前記第8変形例においては、前記周壁と前記防護部材70、前記弾性板10及び前記筒状部42の側面との間には間隙が存在しており、前記間隙には、前記閉塞部44を形成する前記第2高分子材料が充填されている。
In the eighth modification, a gap exists between the peripheral wall and the
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21に本実施の形態に係る超音波トランスデューサー2Aの縦断面図を示す。
また、図22及び図23に、それぞれ、図21におけるXXII-XXII線に沿った断面図及びXXIII部拡大図を示す。
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。
なお、理解容易化の為に、図22においては、前記閉塞部44及び前記吸音材50の図示を省略している。
Hereinafter, other embodiments of the ultrasonic transducer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 21 shows a vertical cross-sectional view of the
In addition, FIGS. 22 and 23 show a cross-sectional view and an enlarged view of the XXIII portion along the XXII-XXII line in FIG. 21, respectively.
In the figure, the same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
For ease of understanding, the closing
図21〜図23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2Aは、主として、前記弾性板10の第1面10aに固着された質量部材210を備えている点、並びに、前記補強板60及び前記防護板75に代えて、スペーサ250を介して互いに対して連結される補強板260及び防護板275を備えている点において、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。
As shown in FIGS. 21 to 23, the
前記質量部材210は、前記振動領域12、前記低剛性領域26及び前記境界領域16の第1面を開放するように前記弾性板10の第1面10aに固着されている。
The mass member 210 is fixed to the
本実施の形態においては、図21〜図23に示すように、前記質量部材210は、平面視において前記振動領域12及び前記低剛性領域26を囲むように前記拘束領域14の第1面に固着された振動領域用質量部材210aと、平面視において前記複数の拘束領域14の全体を囲むように前記ベース領域11に固着されたベース領域用質量部材210bとを含んでいる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 21 to 23, the mass member 210 is fixed to the first surface of the
前記質量部材210は、ステンレス、Ni-Fe合金等の厚さ0.1mm〜1.0mm程度の金属とされる。
前記質量部材210は、接着剤又はレーザーによるスポット溶接によって前記弾性板の所望位置に固着される。The mass member 210 is made of a metal having a thickness of about 0.1 mm to 1.0 mm, such as stainless steel or a Ni-Fe alloy.
The mass member 210 is fixed to a desired position of the elastic plate by spot welding with an adhesive or a laser.
前記質量部材210を備えることにより、前記振動領域12から伝播する振動によって前記拘束領域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 providing the mass member 210, it is possible to effectively or reduce the vibration of the
図21及び図23に示されるように、本実施の形態においては、前記質量部材210は、上面が前記圧電素子30の上面が位置する第1高さよりも前記弾性板10の第1面10aから離間された第2高さに位置するように、設けられている。
As shown in FIGS. 21 and 23, in the present embodiment, the upper surface of the mass member 210 is from the
本実施の形態においては、前記筒状部44は、一の低剛性領域26を囲繞する一の拘束領域14に固着された拘束領域用質量部材210aと、前記一の拘束領域14に対して前記境界領域16を挟んで対向する外方領域(隣接する他の拘束領域14、又は、隣接する前記ベース領域11)に固着された質量部材210(拘束領域用質量部材210a又はベース領域用質量部材210b)とによって挟まれる空間内に充填されており、上面が前記質量部材210の上面と同じ第2高さに位置されている。
In the present embodiment, the
また、前記吸音材50は、対応する圧電素子30が固着された振動領域12を囲繞する拘束領域14に固着された拘束領域用質量部材210aを型枠として、当該質量部材210a内において前記圧電素子30を覆うように充填されており、上面が前記質量部材210aの上面と同じ第2高さに位置されている。
Further, the
図21〜図23に示すように、本実施の形態においては、前記フレキシブル配線板80の前記絶縁層82が前記質量部材100及び前記筒状部42の上面に固着された状態で、前記圧電素子用接続端子が対応する圧電素子30の上面電極層に導電性接着剤又ははんだ87によって電気的且つ機械的に接続されている。
従って、本実施の形態においても、前記フレキシブル配線板80によって、前記振動領域12の振動特性が悪化することを有効に防止乃至は低減することができる。As shown in FIGS. 21 to 23, in the present embodiment, the piezoelectric element is in a state where the insulating
Therefore, also in the present embodiment, the
図21に示すように、前記防護板275は、平面視において前記防護部材70に重合し且つ前記貫通孔77が設けられた中央部276と、前記中央部276から板面方向外方へ延びる延在部278とを有しており、前記貫通孔77及び前記開口72が位置合わせされた状態で前記中央部276が前記防護部材70の外表面に固着されている。
As shown in FIG. 21, the
前記補強板260は、平面視において前記弾性板10に重合する中央部262と、前記中央部262から板面方向外方へ延びる延在部264とを有している。
The reinforcing
そして、前記補強板260の延在部264及び前記防護板275の延在部278が所定長さを有するスペーサ250を介して互いに対して連結されている。
前記スペーサ250は、例えば、ステンレス等の金属製とすることができる。
ここで、前記スペーサ250の所定長さは、前記超音波トランスデューサー2Aの厚みに応じて設定される。Then, the extending
The
Here, the predetermined length of the
本実施の形態においては、図21に示すように、前記スペーサ250は中空の筒状体とされており、前記スペーサ250の中空部に内挿されるネジ部材255を介して前記補強板260の延在部264及び前記防護板275の延在部278が連結されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 21, the
これに代えて、前記スペーサ250を前記補強板260の延在部264及び前記防護板275の延在部278に接着することも可能である。
Alternatively, the
このように、前記スペーサ250を介して前記補強板260及び前記防護板275を連結することによって、前記超音波トランスデューサー2Aの強度を向上させることができる。
By connecting the reinforcing
なお、当然ながら、前記スペーサ250を介して前記補強板260及び前記防護板275を連結する構成は、前記実施の形態1に係る超音波トランスデューサー1Aに適用することも可能である。
As a matter of course, the configuration in which the reinforcing
次に、前記超音波トランスデューサー2Aの製造方法の一例について説明する。
前記製造方法は、前記圧電素子実装工程(図10)までは前記実施の形態1における製造方法と同一工程を有している。Next, an example of a method for manufacturing the
The manufacturing method has the same steps as the manufacturing method in the first embodiment up to the piezoelectric element mounting step (FIG. 10).
前記製造方法は、前記圧電素子実装工程の後に、前記質量部材210を前記拘束領域14及び前記ベース領域11の所定箇所に固着する質量部材設置工程を有している(図24)。
The manufacturing method includes, after the piezoelectric element mounting step, a mass member installation step of fixing the mass member 210 to predetermined locations of the
本実施の形態においては、前記質量部材設置工程は、図24に示すように、前記複数の拘束領域14にそれぞれ前記拘束領域用質量部材210aを固着する処理と、前記複数の拘束領域14の全体を囲繞する前記ベース領域11の所定箇所に前記ベース領域用質量部材210bを固着する処理とを含んでいる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 24, the mass member installation step includes a process of fixing the
前記質量部材210を構成する前記拘束領域用質量部材210a及び前記ベース領域用質量部材210bは、前述の通り、ステンレス、Ni-Fe合金等の厚さ0.1mm〜1.0mm程度の金属とされ、接着剤又はレーザーによるスポット溶接によって、それぞれの所定位置に固着される。
As described above, the restraint
前記製造方法は、さらに、前記防護部材70を設置する防護部材設置工程及び前記防護板275を設置する防護板設置工程(図25)を有している。
The manufacturing method further includes a protective member installation step for installing the
本実施の形態においては、前記防護部材設置工程及び前記防護板設置工程は、前記防護部材70を用意する処理と、前記防護部材70の外表面に予め前記防護板275を接着して防護プリアッセンブリを形成する処理と、前記防護プリアッセンブリを前記弾性板10の第2面10bに接着させる処理と有している。
In the present embodiment, the protective member installation step and the protective plate installation step include a process of preparing the
当然ながら、前記防護部材設置工程及び前記防護板設置工程を、前記防護部材70を前記弾性板10の第2面10bに接着させる処理と、前記防護部材70の外表面に前記防護板275を接着させる処理とを有するように変形することも可能である。
As a matter of course, the protective member installation step and the protective plate installation step are performed by adhering the
なお、前記防護部材設置工程及び前記防護板設置工程は、前記質量部材設置工程の前に行うこともできる。 The protective member installation step and the protective plate installation step can also be performed before the mass member installation step.
前記製造方法は、前記質量部材設置工程及び前記防護部材設置工程が終了した後に、前前記筒状部42を設置する筒状部設置工程(図26)を有している。
The manufacturing method includes a tubular portion installation step (FIG. 26) in which the front
前記実施の形態1におけると同様、前記筒状部設置工程は、前記第1高分子材料を用いて、前記筒状部44に加えて、前記充填部41を一体形成するように構成されている。
Similar to the first embodiment, the tubular portion installation step is configured to integrally form the filling
前記製造方法は、さらに、前記フレキシブル配線板80を用意する工程と、前記フレキシブル配線板実装工程(図27)を有している。
The manufacturing method further includes a step of preparing the
前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、実施の形態1におけると同様に、前記弾性板形成工程、前記圧電素子実装工程、前記防護部材設置工程、前記防護板設置工程及び前記筒状部設置工程とは独立して実行される。
The step of preparing the
前記フレキシブル配線板実装工程は、前記絶縁層82を前記質量部材210の上面及び前記筒状部42の上面に接着剤によって固着する処理と、前記圧電素子用接続端子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によって電気的且つ機械的に接続する処理とを含んでいる(図27)。
The flexible wiring board mounting step includes a process of fixing the insulating
次いで、前記製造方法は、前記吸音材50を設置する吸音材設置工程を有している(図28)。
この際、前記吸音材50を設置すべき領域は前記拘束領域用質量部材210aによって囲まれており、従って、前記拘束領域用質量部材210aによって囲まれる空間内において前記圧電素子30を覆うように発泡性シリコーン等の発泡性樹脂を充填することによって、前記吸音材50を安定して設置することができる。Next, the manufacturing method has a sound absorbing material installation step of installing the sound absorbing material 50 (FIG. 28).
At this time, the region where the
前記製造方法は、少なくとも前記防護板275が設置された後に、前記補強板260を設置する工程を有している(図29)。
The manufacturing method includes a step of installing the reinforcing
前記補強板設置工程は、前記スペーサ250を介して前記防護板275の延在部278及び前記補強板260の延在部264を連結することで、前記補強板260を設置するように構成されている。
The reinforcing plate installation step is configured to install the reinforcing
前記製造方法は、前記補強板設置工程の後に、前記閉塞部設置工程を有している(図21)。 The manufacturing method includes the closing portion installation step after the reinforcing plate installation step (FIG. 21).
本実施の形態においては、図21、図23及び図29に示すように、前記補強板260には、内表面及び外表面を連通する貫通孔263が設けられており、前記閉塞部設置工程は、前記補強板260の貫通孔263を介して外方から前記第2高分子材料を注入するように構成されている。
斯かる構成によれば、前記閉塞部44の厚みを制御性良く形成することができる。In the present embodiment, as shown in FIGS. 21, 23 and 29, the reinforcing
According to such a configuration, the thickness of the
前述の通り、本実施の形態においては、前記質量部材設置工程は、前記複数の拘束領域14にそれぞれ拘束領域用質量部材210aを固着する処理と、前記ベース領域11の所定位置に前記ベース領域用質量部材210bを固着する処理とを含んでいる。
As described above, in the present embodiment, the mass member installation step includes a process of fixing the restraint
ここで、前記複数の拘束領域用質量部材210a及び前記ベース領域用質量部材210bは、それぞれ、別体とされており、従って、前記複数の拘束領域用質量部材210a及び前記ベース領域用質量部材210bのそれぞれについて、位置合わせ処理及び固着処理が必要となる。
Here, the plurality of restraint
この点に関し、前記複数の拘束領域用質量部材210a及び前記ベース領域用質量部材210bが下記ブリッジ215、216を介して一体的に連結されている質量板200を用いれば、前記質量部材設置工程の簡素化及び高速化を図ることができる。
In this regard, if a
図30に、前記圧電素子実装工程後の前記弾性板10に前記質量板200を固着したプリアッセンブリの平面図を示す。
また、図31及び図32に、それぞれ、図30におけるXXXI-XXXI線に沿った断面図及び図31におけるXXXII部拡大図を示す。FIG. 30 shows a plan view of a preassembly in which the
In addition, FIGS. 31 and 32 show a cross-sectional view taken along the line XXXI-XXXI in FIG. 30, and an enlarged view of the XXXII portion in FIG. 31, respectively.
図30〜図32に示すように、前記質量板200は、前記複数の拘束領域用質量部材210aと、前記ベース領域用質量部材210bと、隣接する一の拘束領域用質量部材210a及び他の拘束領域用質量部材210aの上端部同士を連結する拘束領域間ブリッジ215と、隣接する拘束領域用質量部材210a及びベース領域用質量部材210bの上端部同士を連結する拘束領域/ベース領域間ブリッジ216とを有している。
As shown in FIGS. 30 to 32, the
前記拘束領域間ブリッジ215及び前記拘束領域/ベース領域間ブリッジ216は、破断容易なように、前記拘束領域用質量部材210a及び前記ベース領域用質量部材210bよりも薄肉とされている。
The
前記質量板200は、例えば、前記拘束領域用質量部材210a及び前記ベース領域用質量部材210bの高さに応じた厚み(例えば、0.2mm〜1.0mm)を有するステンレス等の板状金属ブロックを用意し、前記金属ブロックの一方側の表面から前記拘束領域間ブリッジ215及び前記拘束領域/ベース領域間ブリッジ216に対応した領域をハーフエッチングすることによって効率的に形成することができる。
The
前記拘束領域間ブリッジ215及び前記拘束領域/ベース領域間ブリッジ216は、例えば、0.03mm〜0.07mm程度の厚みとすることができる。
The restraint region-to-
前記質量板200を用いた質量部材設置工程は、前記質量板200を所定位置で前記弾性板10の第1面10aに固着する処理と、前記拘束領域間ブリッジ215及び前記拘束領域/ベース領域間ブリッジ216を切断して、前記複数の拘束領域用質量部材210a及び前記ベース領域用質量部材210bを分離させる処理とを有するものとされる。
The mass member installation step using the
図33に、前記拘束領域間ブリッジ215及び前記拘束領域/ベース領域間ブリッジ216が切断された状態の図32に対応した縦断面図を示す。
FIG. 33 shows a vertical cross-sectional view corresponding to FIG. 32 in a state where the
前記拘束領域間ブリッジ215及び前記拘束領域/ベース領域間ブリッジ216の切断は、例えば、レーザー光の照射によって行うことができる。
The restraint region-to-
前記質量板200を用いた質量部材設置工程によれば、質量部材210a、210bの設置に際し、位置合わせ処理及び固着処理を1回行うだけでよく、質量部材210a、210bの設置の簡素化及び高速化を図ることができる。
According to the mass member installation step using the
本実施の形態に係る超音波トランスデューサー2Aに対しても種々の変形が可能である。
図34及び図35に、それぞれ、本実施の形態の第1及び第2変形例に係る超音波トランスデューサー2B、2Cの縦断面図を示す。Various modifications can be made to the
34 and 35 show vertical cross-sectional views of the
図34に示すように、前記第1変形例2Bは、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー2Aに比して、前記防護板275に代えて前記防護容器175を備えている。
As shown in FIG. 34, the
図35に示すように、前記第2変形例2Cは、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー2Aに比して、前記防護板275に代えて前記防護板75を備え、且つ、前記補強板260が削除されている。
As shown in FIG. 35, the second modification 2C includes the
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36及び図37に、それぞれ、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー3Aの部分縦断面図及び平面図を示す。
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。
Hereinafter, other embodiments of the ultrasonic transducer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
36 and 37 show a partial vertical sectional view and a plan view of the
In the drawings, the same members as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
本実施の形態に係る超音波トランスデューサー3A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、前記筒状部42、前記充填部41、前記閉塞部44及び前記補強板60が削除されている点、並びに、前記質量部材210を有する点において、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
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
図36及び図37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、平面視において前記複数の振動領域312をそれぞれ囲む複数の低剛性領域326と、平面視において前記複数の低剛性領域326をそれぞれ囲む拘束領域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. 36 and 37, the
前記弾性板310は、前記弾性板10と同様に、前記複数の拘束領域314の全体を囲むベース領域311を有している。
従って、一の拘束領域314にとっては、隣接する他の拘束領域314及び隣接するベース領域311が前記外方領域となる。Like the
Therefore, for one
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
前記低剛性領域326は、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面側に開く凹状の薄肉領域とされている。
The low-
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。
That is, the
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、平面視において前記振動領域312と重合する中央部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
That is, the
図36に示すように、前記中央部331における下面電極層が前記振動領域312の第1面に絶縁性接着剤340によって固着され、且つ、前記延在部おける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面に電気的且つ機械的に接続されている。
As shown in FIG. 36, the lower surface electrode layer in the
図36及び図37に示すように、本実施の形態においては、前記フレキシブル配線板80の前記絶縁層82が前記質量部材210の上面に固着された状態で、前記圧電素子用接続端子が対応する圧電素子330の上面電極層に導電性接着剤又ははんだ87電気的且つ機械的に接続されている。
従って、本実施の形態においても、前記フレキシブル配線板80によって、前記振動領域312の振動特性が悪化することを有効に防止乃至は低減することができる。As shown in FIGS. 36 and 37, in the present embodiment, the piezoelectric element connection terminal corresponds to the state in which the insulating
Therefore, also in the present embodiment, the
本実施の形態においては、図37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。
In the present embodiment, as shown in FIG. 37, the
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
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-
According to such a configuration, the outer peripheral edge of the
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, the
さらに、前記超音波トランスデューサー3Aにおいては、図36に示すように、前記低剛性領域326を形成する薄肉領域の底面(第1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、前記薄肉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
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
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
なお、本実施の形態においては、図36及び図37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。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 36 and 37, the raised
本実施の形態に係る超音波トランスデューサー3A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
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フルエッチング処理に加えて、前記低剛性領域326をハーフエッチングするハーフエッチング処理を有している(図38(a))。
That is, in the manufacturing method of the present embodiment, the elastic plate etching step for forming the
前記ハーフエッチング処理に際し、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。
During the half-etching process, the region corresponding to the raised
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38(b))、前記圧電素子330を装着後(図38(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, the
なお、図36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。
本実施の形態に係る超音波トランスデューサーに対しても種々の変形が可能である。
図39及び図40に、それぞれ、本実施の形態の第1及び第2変形例に係る超音波トランスデューサー3B、3Cの部分縦断面図を示す。Various modifications can be made to the ultrasonic transducer according to the present embodiment.
39 and 40 show partial longitudinal sectional views of the
図39に示すように、前記第1変形例3Bは、本実施の形態に比して、さらに、前記吸音材50を有している。
図40に示すように、前記第2変形例3Cは、本実施の形態に比して、さらに、前記吸音材50、前記充填部41、前記筒状部42、前記閉塞部44及び前記補強板60を有している。As shown in FIG. 39, the first modification 3B further has the
As shown in FIG. 40, the
実施の形態4
以下、本発明の他の実施の形態に係る製造方法について、添付図面を参照しつつ説明する。
図41に、本実施の形態に係る製造方法によって製造された超音波トランスデューサー4Aの縦断側面図を示す。
また、図42及び図43に、それぞれ、図41におけるXXXXII−XXXXII線に沿った横断平面図及びXXXXIII部拡大図を示す。
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。
なお、図42においては、理解容易化の為に前記筒状部及び前記吸音材の図示を省略している。
Hereinafter, the manufacturing method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 41 shows a longitudinal side view of the
Further, FIGS. 42 and 43 show a cross-sectional plan view along the XXXXII-XXXXII line in FIG. 41 and an enlarged view of the XXXXIII part, respectively.
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 omitted as appropriate.
In FIG. 42, the tubular portion and the sound absorbing material are not shown for the sake of comprehension.
前記超音波トランスデューサー4Aは、前記フレキシブル配線板80が前記弾性板10の第1面10aに固着されている点においてのみ、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
本実施の形態に係る製造方法は、前記圧電素子実装工程(図10)までは前記実施の形態1における製造方法と同一工程を有している。 The manufacturing method according to the present embodiment has the same steps as the manufacturing method in the first embodiment up to the piezoelectric element mounting step (FIG. 10).
本実施の形態に係る製造方法は、前記弾性板形成工程及び前記圧電素子実装工程とは独立して、前記フレキシブル配線板80を用意する工程と、前記防護部材設置工程及び前記防護板設置工程(図11)の前、又は、後に、前記フレキシブル配線板80を実装する工程とを有している。
The manufacturing method according to the present embodiment includes a step of preparing the
前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、前記絶縁層82を形成するシート状の絶縁層形成部材182及び前記絶縁層形成部材182の上面に前記配線導体85を形成するシート状の導体形成部材185が積層されてなる配線シート体180を用意する処理(図44(a))を有している。
In the step of preparing the
前記絶縁層形成部材182は、例えば、例えば、厚さ18μm〜25μm程度のポリイミドとされる。
前記導体形成部材185は、例えば、厚さ12μm〜18μm程度のCu/Auとされる。The insulating
The
前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、前記導体形成部材185の不要部分をエッチング除去して、所定形状の前記配線導体85を形成する処理を有している(図44(b))。
The step of preparing the
前記製造方法は、さらに、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、所定形状の前記絶縁層82を形成する処理を有している(図44(d))。
The manufacturing method further includes a process of removing unnecessary portions of the insulating
本実施の形態においても、前記フレキシブル配線板80は、前記配線導体85の所定部分を覆う前記絶縁性カバー層83を有している。
従って、前記フレキシブル配線板80を用意する工程は、前記絶縁性カバー層83の設置処理を含むように構成される。Also in the present embodiment, the
Therefore, the step of preparing the
前記絶縁性カバー層83の設置処理は、例えば、前記絶縁層形成工程の前に行うことができる(図44(c))。
前記絶縁性カバー層83は、感光性ポリイミド等の感光性樹脂を用いて、フォトリソグラフィ技術によって形成することができる。The installation process of the insulating
The insulating
前記フレキシブル配線板実装工程は、前記フレキシブル配線板80の前記絶縁層82を前記弾性板10の第1面10aの所定位置に接着剤によって固着する絶縁層固着処理(図45)と、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処理(図46及び図47)とを有している。
The flexible wiring board mounting step includes an insulating layer fixing process (FIG. 45) in which the insulating
ここで、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、本実施の形態に係る製造方法は、前記電気接続処理の前に、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を塗布する処理(図47)を有している。
Here, in order to effectively prevent the conductive adhesive 87 from coming into contact with the
この場合、前記電気接続処理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、設けられる。
In this case, the conductive adhesive or the
本実施の形態に係る製造方法は、前記実施の形態1における製造方法と同様に、前記防護部材設置工程及び前記防護板設置工程(図11参照)の後に、前記筒状部設置工程(図12参照)、前記吸音材設置工程(図15参照)、前記閉塞部設置工程(図16参照)及び前記補強板設置工程(図42参照)を有することができる。 The manufacturing method according to the present embodiment is the same as the manufacturing method in the first embodiment, after the protective member installation step and the protective plate installation step (see FIG. 11), the tubular portion installation step (FIG. 12). (See), the sound absorbing material installation step (see FIG. 15), the closing portion installation step (see FIG. 16), and the reinforcing plate installation step (see FIG. 42).
1A〜1I、2A〜2C、3A〜3C、4A 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
11、311 ベース領域
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
41 充填部
42 筒状部
44 閉塞部
50 吸音材
60、260 剛性補強板
70 防護部材
72 開口
75、175、275 防護板
77、177 貫通孔
80 配線体
82 絶縁層
83 絶縁性カバー層
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
180 配線シート体
182 絶縁層形成部材
185 配線導体形成部材
210 質量部材
210a 拘束領域用質量部材
210b ベース領域用質量部材
215 拘束領域間ブリッジ
216 拘束領域/ベース領域間ブリッジ
250 スペーサ
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 to 1I, 2A to 2C, 3A to 3C,
前記第2の目的を達成する為に、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、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平面視において囲む複数の筒状部を有する封止部材と、フレキシブル配線板とを備え、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、平面視において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、平面視において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低剛性とされ、前記境界領域は、一の拘束領域及び外方領域を分断するスリット部と、一の拘束領域を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、前記フレキシブル配線板は、前記筒状部の上面に固着された絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた配線導体とを有し、前記配線導体は、前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域を有している超音波トランスデューサーの製造方法であって、導電性の弾性板形成体に対してエッチングを行って前記弾性板を形成する弾性板形成工程と、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圧電素子実装工程と、前記複数の低剛性領域のそれぞれを平面視において囲むように前記複数の筒状部を設置する筒状部設置工程と、絶縁層の上面に配線導体が設けられてなるフレキシブル配線板であって、前記配線導体が、前記絶縁層上に位置する本体領域と、前記絶縁層から外方へ延びるように前記本体領域から延在された複数の先端領域とを有しているフレキシブル配線板を用意する工程と、前記絶縁層を前記筒状部の上面に接着剤によって固着させ、前記複数の先端領域の圧電素子用接続端子を前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続するフレキシブル配線板実装工程とを含み、前記フレキシブル配線板を用意する工程は、少なくとも前記フレキシブル配線板実装工程の前の段階において、前記弾性板形成工程、前記圧電素子実装工程及び前記筒状部設置工程とは独立して実行される超音波トランスデューサーの第1の製造方法を提供する。
In order to achieve the second object, 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 can vibrate in the plate thickness direction. A plurality of piezoelectric elements fixed in parallel to the first surface of the plate, a sealing member having a plurality of tubular portions surrounding each of the plurality of piezoelectric elements in a plan view, and a flexible wiring plate are provided. The elastic plate surrounds a plurality of vibration regions in which the plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, and a plurality of low-rigidity regions in a plan view. The low-rigidity region includes a plurality of restraint regions and a boundary region that partitions one restraint region and an outer region located radially outward from the one restraint region, and the low-rigidity region is radially inward of the region. The rigidity is lower than that of the vibration region located in and the restraint region located outside the radial direction of the region, and the boundary region includes a slit portion that divides one restraint region and the outer region. The flexible wiring plate has an insulating layer fixed to the upper surface of the tubular portion and an insulating layer fixed to the upper surface of the insulating layer. The wiring conductor is a method for manufacturing an ultrasonic transducer having a plurality of tip regions electrically connected to the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements. An elastic plate forming step of etching a conductive elastic plate forming body to form the elastic plate, and conductively adhering the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements to the first surfaces of the plurality of vibration regions. A piezoelectric element mounting step of bonding with an agent, a tubular portion installation step of installing the plurality of tubular portions so as to surround each of the plurality of low-rigidity regions in a plan view, and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer. A flexible wiring plate formed of a flexible wiring plate, wherein the wiring conductor has a main body region located on the insulating layer and a plurality of tip regions extending from the main body region so as to extend outward from the insulating layer. The step of preparing the flexible wiring plate to be provided, the insulating layer is fixed to the upper surface of the tubular portion with an adhesive, and the connection terminals for the piezoelectric elements in the plurality of tip regions are connected to the upper surface electrodes of the plurality of piezoelectric elements. The step of preparing the flexible wiring board includes a flexible wiring board mounting step of electrically connecting the layers with a conductive adhesive or solder, respectively, and the step of preparing the flexible wiring board is at least a stage before the flexible wiring board mounting step of the elastic plate. Forming step, said piezoelectric element mounting step And a first method of manufacturing an ultrasonic transducer, which is performed independently of the tubular portion installation step.
Claims (42)
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、平面視において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、平面視において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低剛性とされ、
前記境界領域は、一の拘束領域及び外方領域を分断するスリット部と、一の拘束領域を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、
前記複数の筒状部は、平面視において前記複数の低剛性領域を囲むように配置され、
前記フレキシブル配線板は、前記筒状部の上面に固着された絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた配線導体とを有し、前記配線導体は、前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域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 facing one side and the other side in the plate thickness direction and vibrating in the plate thickness direction, and a plurality of piezoelectric plates fixed in parallel to the first surface of the elastic plate. The element, a sealing member having a plurality of tubular portions surrounding each of the plurality of piezoelectric elements in a plan view, and a flexible wiring plate are provided.
The elastic plate has a plurality of vibration regions to which the plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, and the plurality of low-rigidity regions in a plan view. Includes a plurality of surrounding constrained regions and a boundary region that separates one constrained region and an outer region located radially outward from the one constrained region.
The low-rigidity region has a lower rigidity than the vibration region located inward in the radial direction of the region and the restraint region located in the radial outer direction of the region.
The boundary region has a slit portion that divides one restraint region and an outer region, and a bridge portion that mechanically connects one restraint region to the outer region.
The plurality of tubular portions are arranged so as to surround the plurality of low-rigidity regions in a plan view.
The flexible wiring board has an insulating layer fixed to the upper surface of the tubular portion and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer, and the wiring conductor is an upper surface electrode layer of the plurality of piezoelectric elements. An ultrasonic transducer characterized by having multiple tip regions, each electrically connected to a.
前記先端領域は、平面視において対応する前記圧電素子の上面電極層にそれぞれ重合した状態で導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続される圧電素子用接続端子を有し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 wiring conductor has a main body region located on the insulating layer and a plurality of tip regions extending outward from the main body region so as to extend outward from the insulating layer.
The tip region is characterized by having a connection terminal for a piezoelectric element that is electrically connected by a conductive adhesive or solder in a state of being polymerized on the upper surface electrode layer of the corresponding piezoelectric element in a plan view. The ultrasonic transducer according to claim 1.
前記先端領域は、前記圧電素子用接続端子が前記弾性板の第1面を基準にして第2高さよりも下方で且つ第1高さ以上の第3高さに位置するように構成され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 piezoelectric element is configured such that the upper surface of the upper surface electrode layer is located at the first height with respect to the first surface of the elastic plate, and the upper surface of the tubular portion is based on the first surface of the elastic plate. It is configured to be located at the second height, which is higher than the first height.
The tip region is configured such that the connection terminal for the piezoelectric element is located at a third height lower than the second height and at least the first height with respect to the first surface of the elastic plate. The ultrasonic transducer according to claim 2.
前記封止部材は、前記筒状部に加えて、前記筒状部の基端面から前記スリット部の内部へ延びる充填部を有していることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の超音波トランスデューサー。The tubular portion is arranged so that the base end surface straddles the slit portion.
The sealing member according to any one of claims 1 to 3, wherein the sealing member has, in addition to the tubular portion, a filling portion extending from the base end surface of the tubular portion to the inside of the slit portion. The described ultrasonic transducer.
前記第1高分子材料は、硬化前の状態を基準にして、前記第2高分子材料よりも低粘度とさ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。The tubular portion and the filling portion are integrally formed of the first polymer material, and the closed portion is formed of the second polymer material.
The ultrasonic transducer according to claim 5, wherein the first polymer material has a viscosity lower than that of the second polymer material based on a state before curing.
前記防護部材の外表面に設けられた剛性の防護板であって、前記防護部材の開口に対応した位置に貫通孔が設けられた防護板と、
前記閉塞部の外表面に設けられた剛性の補強板とを備え、
前記防護板は、前記防護部材の外表面に固着される中央部と、前記中央部から板面方向外方へ延びる延在部とを有し、
前記補強板は、前記閉塞部の外表面に固着される中央部と、前記中央部から板面方向外方へ延びる延在部とを有し、
前記補強板の延在部及び前記防護板の延在部がスペーサを介して連結されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の超音波トランスデューサー。A protective member fixed to the second surface of the elastic plate and provided with an opening for opening the vibration region to the outside, and a protective member.
A rigid protective plate provided on the outer surface of the protective member, and a protective plate provided with a through hole at a position corresponding to the opening of the protective member.
A rigid reinforcing plate provided on the outer surface of the closed portion is provided.
The protective plate has a central portion fixed to the outer surface of the protective member and an extending portion extending outward in the plate surface direction from the central portion.
The reinforcing plate has a central portion fixed to the outer surface of the closed portion and an extending portion extending outward in the plate surface direction from the central portion.
The ultrasonic transducer according to claim 5 or 6, wherein the extending portion of the reinforcing plate and the extending portion of the protective plate are connected via a spacer.
前記防護部材の外表面に沿って延び、前記防護部材の開口に対応した位置に貫通孔が設けられた端壁部並びに前記防護部材及び前記弾性板の外周を囲繞するように前記端壁部から延びる周壁部を含む防護容器と、
前記閉塞部の外表面を覆った状態で前記防護容器の周壁部の自由端開口を閉塞するように前記周壁部に連結される補強板とを備えることを特徴とする請求項5又は6に記載の超音波トランスデューサー。A protective member fixed to the second surface of the elastic plate and provided with an opening for opening the vibration region to the outside, and a protective member.
From the end wall portion extending along the outer surface of the protective member and having a through hole provided at a position corresponding to the opening of the protective member, and surrounding the outer periphery of the protective member and the elastic plate. A protective container including an extending peripheral wall and
The fifth or sixth aspect of claim 5 or 6, wherein a reinforcing plate connected to the peripheral wall portion is provided so as to close the free end opening of the peripheral wall portion of the protective container while covering the outer surface of the closed portion. Ultrasonic transducer.
前記筒状部は、基端面が前記スリット部を跨ぐように配置され、
前記フレキシブル配線板の絶縁層は、前記筒状部の上面に加えて前記質量部材の上面にも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。A mass member fixed to the first surface of the restraint region so as to open the first surface of the vibration region, the low rigidity region, and the boundary region is provided.
The tubular portion is arranged so that the base end surface straddles the slit portion.
The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 11, wherein the insulating layer of the flexible wiring board is fixed to the upper surface of the mass member in addition to the upper surface of the tubular portion.
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、平面視において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、平面視において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低剛性とされ、
前記境界領域は、一の拘束領域及び外方領域を分断するスリット部と、一の拘束領域を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、
前記質量部材は、前記振動領域、前記低剛性領域及び前記境界領域の第1面を開放しつつ、平面視において前記低剛性領域を囲むように前記拘束領域の第1面に固着され、
前記フレキシブル配線板は、前記質量部材の上面に固着された絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた配線導体とを有し、前記配線導体は、前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ電気的に接続される複数の先端領域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 facing one side and the other side in the plate thickness direction and vibrating in the plate thickness direction, and a plurality of piezoelectric plates fixed in parallel to the first surface of the elastic plate. The element, the mass member fixed to the first surface of the elastic plate, and the flexible wiring plate are provided.
The elastic plate has a plurality of vibration regions to which the plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, and the plurality of low-rigidity regions in a plan view. Includes a plurality of surrounding constrained regions and a boundary region that separates one constrained region and an outer region located radially outward from the one constrained region.
The low-rigidity region has a lower rigidity than the vibration region located inward in the radial direction of the region and the restraint region located in the radial outer direction of the region.
The boundary region has a slit portion that divides one restraint region and an outer region, and a bridge portion that mechanically connects one restraint region to the outer region.
The mass member is fixed to the first surface of the restraint region so as to surround the low rigidity region in a plan view while opening the first surfaces of the vibration region, the low rigidity region, and the boundary region.
The flexible wiring board has an insulating layer fixed to the upper surface of the mass member and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer, and the wiring conductor is formed on the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements. An ultrasonic transducer, each of which has a plurality of electrically connected tip regions.
前記超音波トランスデューサーは、さらに、平面視において前記複数の拘束領域用質量部材を囲むように前記境界領域に設けられた複数の筒状部及び前記複数の筒状部の自由端側をそれぞれ閉塞する閉塞部を含む封止部材と、前記閉塞部の外表面に固着された剛性の補強板とを備えていることを特徴とする請求項15又は16に記載の超音波トランスデューサー。The mass member has a plurality of mass members for restraint regions fixed to the first surfaces of the plurality of restraint regions so as to surround the plurality of low-rigidity regions in a plan view.
The ultrasonic transducer further closes a plurality of tubular portions provided in the boundary region and the free end sides of the plurality of tubular portions so as to surround the plurality of restraint region mass members in a plan view. The ultrasonic transducer according to claim 15 or 16, further comprising a sealing member including the closing portion and a rigid reinforcing plate fixed to the outer surface of the closing portion.
前記超音波トランスデューサーは、さらに、平面視において前記複数の拘束領域用質量部材を囲むように前記境界領域に設けられた複数の筒状部及び前記複数の筒状部の自由端側をそれぞれ閉塞する閉塞部を含む封止部材と、
前記弾性板の第2面に固着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が設けられた防護部材と、
前記防護部材の外表面に設けられた剛性の防護板であって、前記防護部材の開口に対応した位置に貫通孔が設けられた防護板と、
前記閉塞部の外表面に設けられた剛性の補強板とを備え、
前記防護板は、前記防護部材の外表面に固着される中央部と、前記中央部から板面方向外方へ延びる延在部とを有し、
前記補強板は、前記閉塞部の外表面に固着される中央部と、前記中央部から板面方向外方へ延びる延在部とを有し、
前記補強板の延在部及び前記防護板の延在部がスペーサを介して連結されていることを特徴とする請求項15又は16に記載の超音波トランスデューサー。The mass member has a plurality of mass members for restraint regions fixed to the first surfaces of the plurality of restraint regions so as to surround the plurality of low-rigidity regions in a plan view.
The ultrasonic transducer further closes a plurality of tubular portions provided in the boundary region and the free end sides of the plurality of tubular portions so as to surround the plurality of restraint region mass members in a plan view. And the sealing member including the closing part
A protective member fixed to the second surface of the elastic plate and provided with an opening for opening the vibration region to the outside, and a protective member.
A rigid protective plate provided on the outer surface of the protective member, and a protective plate provided with a through hole at a position corresponding to the opening of the protective member.
A rigid reinforcing plate provided on the outer surface of the closed portion is provided.
The protective plate has a central portion fixed to the outer surface of the protective member and an extending portion extending outward in the plate surface direction from the central portion.
The reinforcing plate has a central portion fixed to the outer surface of the closed portion and an extending portion extending outward in the plate surface direction from the central portion.
The ultrasonic transducer according to claim 15 or 16, wherein the extending portion of the reinforcing plate and the extending portion of the protective plate are connected via a spacer.
前記超音波トランスデューサーは、さらに、平面視において前記複数の拘束領域用質量部材を囲むように前記境界領域に設けられた複数の筒状部及び前記複数の筒状部の自由端側をそれぞれ閉塞する閉塞部を含む封止部材と、
前記弾性板の第2面に固着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が設けられた防護部材と、
前記防護部材の外表面に沿って延び、前記防護部材の開口に対応した位置に貫通孔が設けられた端壁部並びに前記防護部材及び前記弾性板の外周を囲繞するように前記端壁部から延びる周壁部を含む防護容器と、
前記閉塞部の外表面を覆った状態で前記防護容器の周壁部の自由端開口を閉塞するように前記周壁部に連結される補強板とを備えることを特徴とする請求項15又は16に記載の超音波トランスデューサー。The mass member has a plurality of mass members for restraint regions fixed to the first surfaces of the plurality of restraint regions so as to surround the plurality of low-rigidity regions in a plan view.
The ultrasonic transducer further closes a plurality of tubular portions provided in the boundary region and the free end sides of the plurality of tubular portions so as to surround the plurality of restraint region mass members in a plan view. And the sealing member including the closing part
A protective member fixed to the second surface of the elastic plate and provided with an opening for opening the vibration region to the outside, and a protective member.
From the end wall portion extending along the outer surface of the protective member and having a through hole provided at a position corresponding to the opening of the protective member, and surrounding the outer periphery of the protective member and the elastic plate. A protective container including an extending peripheral wall and
The 15th or 16th claim, wherein the protective container is provided with a reinforcing plate connected to the peripheral wall portion so as to close the free end opening of the peripheral wall portion while covering the outer surface of the closed portion. Ultrasonic transducer.
前記圧電素子は、平面視において前記振動領域と重合する中央部と、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、
前記中央部における下面電極層が前記振動領域の第1面に絶縁性接着剤によって固着され、且つ、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面に電気的且つ機械的に接続されていることを特徴とする請求項1から21の何れかに記載の超音波トランスデューサー。The low-rigidity region is a concave thin-walled region in which the first surface is closer to the second surface than the first surface of the vibration region and the restraint region.
The piezoelectric element includes a central portion that overlaps with the vibration region in a plan view, and an extending portion that extends radially outward from the central portion and ends in the low rigidity region in a plan view.
The lower surface electrode layer in the central portion is fixed to the first surface of the vibration region by an insulating adhesive, and the lower surface electrode layer in the extending portion is electrically connected to the first surface of the low rigidity region by the conductive adhesive. The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 21, wherein the ultrasonic transducer is physically and mechanically connected.
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面とを電気的且つ機械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24に記載の超音波トランスデューサー。The bottom surface of the thin-walled region is provided with a raised portion that is lower than the first surface of the vibration region and that cooperates with the inner surface of the thin-walled region to form an adhesive retention region.
A claim characterized in that the conductive adhesive that electrically and mechanically 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. Item 24. The ultrasonic transducer.
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25の何れかに記載の超音波トランスデューサー。In the plurality of restraint regions, a group of restraint regions formed by m (m is an integer of 1 or more) arranged along the first plate surface direction of the elastic plate is orthogonal to the first plate surface direction. It has n rows (n is an integer of 1 or more) in the direction of the second plate surface, and has m × n restraint regions that appear by being provided.
The slit portions are located on both sides of the one piezoelectric element mounted in the vibration region in the one restraint region in the direction of the second plate surface, and are paired in the direction of the first plate surface extending along the direction of the first plate surface. Includes 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 slits in the direction of the first plate surface is longer than the length of the one piezoelectric element in the direction of the first plate surface, and the pair of slits in the direction of the second plate surface is longer than the length of the pair of piezoelectric elements in the direction of the second plate surface. Being long
From claim 1, the bridge portion is formed by four locations defined between the ends of the first plate surface direction slit and the second plate surface direction slit adjacent to each other in the circumferential direction. 25. The ultrasonic transducer according to any one of 25.
導電性の弾性板形成体に対してエッチングを行って前記弾性板を形成する弾性板形成工程と、
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圧電素子実装工程と、
前記複数の低剛性領域のそれぞれを平面視において囲むように前記複数の筒状部を設置する筒状部設置工程と、
絶縁層の上面に配線導体が設けられてなるフレキシブル配線板であって、前記配線導体が、前記絶縁層上に位置する本体領域と、前記絶縁層から外方へ延びるように前記本体領域から延在された複数の先端領域とを有しているフレキシブル配線板を用意する工程と、
前記絶縁層を前記筒状部の上面に接着剤によって固着させ、前記複数の先端領域の圧電素子用接続端子を前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続するフレキシブル配線板実装工程とを含み、
前記フレキシブル配線板を用意する工程は、少なくとも前記フレキシブル配線板実装工程の前の段階において、前記弾性板形成工程、前記圧電素子実装工程及び前記封止部材設置工程とは独立して実行され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。An elastic plate that has a first surface and a second surface facing one side and the other side in the plate thickness direction and can vibrate in the plate thickness direction, and a plurality of piezoelectric plates fixed in parallel to the first surface of the elastic plate. A plurality of elements, a sealing member having a plurality of tubular portions surrounding each of the plurality of piezoelectric elements in a plan view, and a flexible wiring plate are provided, and the elastic plate is mounted with the plurality of piezoelectric elements. Vibration region, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, a plurality of constraint regions surrounding the plurality of low-rigidity regions in a plan view, one constraint region and the one constraint. The low-rigidity region includes the boundary region that partitions the outer region located radially outward from the region, and the low-rigidity region extends radially inward and radially outward of the region. The rigidity is lower than that of the constrained region where it is located, and the boundary region is a slit portion that divides one restraint region and an outer region, and a bridge portion that mechanically connects one restraint region to the outer region. The flexible wiring plate has an insulating layer fixed to the upper surface of the tubular portion and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer, and the wiring conductors include a plurality of the wiring conductors. This is a method for manufacturing an ultrasonic transducer having a plurality of tip regions electrically connected to the upper surface electrode layer of the piezoelectric element of the above.
An elastic plate forming step of forming the elastic plate by etching a conductive elastic plate forming body, and
A piezoelectric element mounting step of adhering the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements to the first surface of the plurality of vibration regions with a conductive adhesive, respectively.
A tubular portion installation step of installing the plurality of tubular portions so as to surround each of the plurality of low-rigidity regions in a plan view,
A flexible wiring board in which a wiring conductor is provided on the upper surface of the insulating layer, the wiring conductor extends from the main body region located on the insulating layer and outward from the insulating layer. The process of preparing a flexible wiring board having a plurality of existing tip regions, and
The insulating layer is fixed to the upper surface of the tubular portion with an adhesive, and the connection terminals for the piezoelectric elements in the plurality of tip regions are electrically attached to the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements by a conductive adhesive or solder, respectively. Including the flexible wiring board mounting process to connect
The step of preparing the flexible wiring board is executed independently of the elastic plate forming step, the piezoelectric element mounting step, and the sealing member installation step at least in a stage prior to the flexible wiring board mounting step. A method for manufacturing an ultrasonic transducer.
前記筒状部設置工程は、前記封止部材が前記筒状部に加えて前記筒状部の基端面から前記スリット部の内部へ延びる充填部を一体的に有するように、前記弾性板の第1面の側から前記スリット部の内部及び前記弾性板の第1面上において前記低剛性領域を平面視において囲む筒状部設置領域に第1高分子材料を塗布し、硬化させる処理を含むことを特徴とする請求項28に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。Prior to the tubular portion installation step, a protective member provided with an opening for opening the vibration region to the outside is provided with a second surface of the slit portion while opening the vibration region to the outside through the opening. A protective member installation step of fixing to the second surface of the elastic plate so as to close the side is provided.
In the tubular portion installation step, the elastic plate is provided so that the sealing member integrally has a filling portion extending from the base end surface of the tubular portion to the inside of the slit portion in addition to the tubular portion. A process of applying a first polymer material to a tubular portion installation region surrounding the low-rigidity region in a plan view on the inside of the slit portion and the first surface of the elastic plate from the side of one surface and curing the first polymer material is included. 28. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 28.
前記圧電素子実装工程の後に、平面視において前記複数の低剛性領域をそれぞれ囲むように前記複数の拘束領域の第1面にそれぞれ複数の拘束領域用質量部材を固着する処理及び前記ベース領域にベース領域用質量部材を固着する処理を含む質量部材設置工程が備えられていることを特徴とする請求項28又は29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 forming step, the elastic plate is formed so that the elastic plate has a base region that surrounds the entire of the plurality of restraint regions in a plan view.
After the piezoelectric element mounting step, a process of fixing a plurality of mass members for restraint regions to the first surfaces of the plurality of restraint regions so as to surround the plurality of low rigidity regions in a plan view, and a base to the base region. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 28 or 29, wherein the mass member installation step including a process of fixing the mass member for a region is provided.
前記絶縁層を形成するシート状の絶縁層形成部材及び前記絶縁層形成部材の上面に前記配線導体を形成するシート状の導体形成部材が積層されてなる配線シート体を用意する処理と、
前記導体形成部材の不要部分をエッチング除去して所定形状の前記配線導体を形成する処理と、
前記配線導体が前記本体領域及び前記複数の先端領域を有するように、前記絶縁層形成部材の不要部分をエッチング除去して所定形状の前記絶縁層を形成する処理とを有していることを特徴とする請求項28から30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 process of preparing the flexible wiring board is
A process of preparing a sheet-shaped insulating layer forming member forming the insulating layer and a wiring sheet body in which the sheet-shaped conductor forming member forming the wiring conductor is laminated on the upper surface of the insulating layer forming member.
A process of forming the wiring conductor having a predetermined shape by etching and removing an unnecessary portion of the conductor forming member.
It is characterized by having a process of forming the insulating layer having a predetermined shape by etching and removing unnecessary portions of the insulating layer forming member so that the wiring conductor has the main body region and the plurality of tip regions. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to any one of claims 28 to 30.
前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記絶縁層を形成する処理の後に、前記複数の先端領域における先端部が、前記フレキシブル配線板の実装状態の際に、平面視において対応する圧電素子の上面電極層と重合し、且つ、前記弾性板の第1面を基準にした高さが第2高さよりも下方で、第1高さ以上の第3高さに位置するように、前記先端領域を曲げ加工する処理を有していることを特徴とする請求項31に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。In the tubular portion installation step, the upper surface of the plurality of tubular portions is higher than the first height of the upper surface of the upper surface electrode layer of the piezoelectric element with reference to the first surface of the elastic plate. The plurality of tubular parts are to be installed so as to be located in.
In the step of preparing the flexible wiring board, after the process of forming the insulating layer, the tip portions in the plurality of tip regions correspond to the upper surface of the piezoelectric element in a plan view when the flexible wiring board is mounted. The tip region is formed so as to polymerize with the electrode layer and to be located at a third height equal to or higher than the first height so that the height with respect to the first surface of the elastic plate is lower than the second height. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 31, further comprising a process of bending.
導電性の弾性板形成体に対してエッチングを行って前記弾性板を形成する弾性板形成工程と、
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圧電素子実装工程と、
前記複数の拘束領域のそれぞれに前記拘束領域用質量部材を固着する処理及び前記ベース領域に前記ベース領域用質量部材を固着する処理を含む質量部材設置工程と、
絶縁層の上面に配線導体が設けられてなるフレキシブル配線板であって、前記配線導体が、前記絶縁層上に位置する本体領域と、前記絶縁層から外方へ延びるように前記本体領域から延在された複数の先端領域とを有しているフレキシブル配線板を用意する工程と、
前記絶縁層を前記拘束領域用質量部材の上面に接着剤によって固着させ、前記複数の先端領域の圧電素子用接続端子を前記複数の圧電素子の上面電極層にそれぞれ導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続するフレキシブル配線板実装工程とを含み、
前記フレキシブル配線板を用意する工程は、少なくとも前記フレキシブル配線板実装工程の前の段階において、前記弾性板形成工程、前記圧電素子実装工程及び前記質量部材設置工程とは独立して実行され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。An elastic plate having a first surface and a second surface facing one side and the other side in the plate thickness direction and vibrating in the plate thickness direction, and a plurality of piezoelectric plates fixed in parallel to the first surface of the elastic plate. The element, a mass member fixed to the first surface of the elastic plate, a sealing member having a plurality of tubular portions surrounding each of the plurality of piezoelectric elements in a plan view, and a flexible wiring plate are provided. The elastic plate surrounds a plurality of vibration regions to which the plurality of piezoelectric elements are mounted, a plurality of low-rigidity regions surrounding the plurality of vibration regions in a plan view, and a plurality of low-rigidity regions in a plan view. It is located between a plurality of constrained regions, a base region that surrounds the entire of the plurality of constrained regions in a plan view, one adjacent constrained region and another constrained region, and between adjacent constrained regions and the base region. The low-rigidity region includes a boundary region that demarcates the boundary of each of the plurality of restraint regions, and the low-rigidity region includes the vibration region located inward in the radial direction of the region and the restraint region located outside in the radial direction of the region. The boundary region has a slit portion that separates the one restraint region from the surroundings and a bridge portion that mechanically connects the one restraint region to the surroundings, and has the mass. The member includes a plurality of restraint region mass members fixed to the plurality of restraint regions, and a base region mass member fixed to the base region, and the flexible wiring plate is the restraint region mass member. It has an insulating layer fixed to the upper surface of the insulating layer and a wiring conductor provided on the upper surface of the insulating layer, and the wiring conductor is a plurality of electrically connected to the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements. A method for manufacturing an ultrasonic transducer having a tip region.
An elastic plate forming step of forming the elastic plate by etching a conductive elastic plate forming body, and
A piezoelectric element mounting step of adhering the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements to the first surface of the plurality of vibration regions with a conductive adhesive, respectively.
A mass member installation step including a process of fixing the mass member for the restraint region to each of the plurality of restraint regions and a process of fixing the mass member for the base region to the base region.
A flexible wiring board in which a wiring conductor is provided on the upper surface of the insulating layer, the wiring conductor extends from the main body region located on the insulating layer and outward from the insulating layer. The process of preparing a flexible wiring board having a plurality of existing tip regions, and
The insulating layer is fixed to the upper surface of the mass member for the restraint region with an adhesive, and the connection terminals for the piezoelectric elements in the plurality of tip regions are electrically connected to the upper surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements by a conductive adhesive or solder, respectively. Including the flexible wiring board mounting process to connect
The step of preparing the flexible wiring board is to be executed independently of the elastic plate forming step, the piezoelectric element mounting step, and the mass member installation step at least in a stage prior to the flexible wiring board mounting step. A method for manufacturing an ultrasonic transducer as a feature.
前記絶縁層を形成するシート状の絶縁層形成部材及び前記絶縁層形成部材の上面に前記配線導体を形成するシート状の導体形成部材が積層されてなる配線シート体を用意する処理と、
前記導体形成部材の不要部分をエッチング除去して所定形状の前記配線導体を形成する処理と、
前記配線導体が前記本体領域及び前記複数の先端領域を有するように、前記絶縁層形成部材の不要部分をエッチング除去して所定形状の前記絶縁層を形成する処理とを有していることを特徴とする請求項33に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。The process of preparing the flexible wiring board is
A process of preparing a sheet-shaped insulating layer forming member forming the insulating layer and a wiring sheet body in which the sheet-shaped conductor forming member forming the wiring conductor is laminated on the upper surface of the insulating layer forming member.
A process of forming the wiring conductor having a predetermined shape by etching and removing an unnecessary portion of the conductor forming member.
The wiring conductor is characterized by having a process of etching and removing unnecessary portions of the insulating layer forming member to form the insulating layer having a predetermined shape so that the wiring conductor has the main body region and the plurality of tip regions. 33. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 33.
前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記絶縁層を形成する処理の後に、前記複数の先端領域における先端部が、前記フレキシブル配線板の実装状態の際に、平面視において対応する圧電素子の上面電極層と重合し、且つ、前記弾性板の第1面を基準にした高さが第2高さよりも下方で、第1高さ以上の第3高さに位置するように、前記先端領域を曲げ加工する処理を有していることを特徴とする請求項34に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。In the mass member installation step, the upper surface of the mass member for the restraint region is set to a second height higher than the first height of the upper surface of the upper surface electrode layer of the piezoelectric element, with reference to the first surface of the elastic plate. The mass member for the restraint region is to be installed so as to be located.
In the step of preparing the flexible wiring board, after the process of forming the insulating layer, the tip portions in the plurality of tip regions correspond to the upper surface of the piezoelectric element in a plan view when the flexible wiring board is mounted. The tip region is formed so as to polymerize with the electrode layer and to be located at a third height equal to or higher than the first height so that the height with respect to the first surface of the elastic plate is lower than the second height. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 34, which comprises a process of bending.
前記弾性板形成工程は、エッチングによって、前記スリット部及び前記低剛性領域の前記溝又は前記複数の開口部を形成するように構成されていることを特徴とする請求項28から38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 low-rigidity region is a groove opened on the side of the first surface provided along the outer peripheral edge of the vibration region, or a plurality of openings provided along the outer peripheral edge of the vibration region. It is said that there are multiple openings with a connecting part left between the openings adjacent in the circumferential direction.
The elastic plate forming step according to any one of claims 28 to 38, wherein the elastic plate forming step is configured to form the slit portion and the groove or the plurality of openings in the low rigidity region by etching. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to the description.
前記薄肉領域の底面には、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、前記薄肉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、
前記弾性板形成工程におけるエッチングは、前記スリット部を形成する為のフルエッチング処理と、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凹状薄肉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とを含み、
前記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面側に開く凹状薄肉領域としつつ、前記凹状薄肉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請求項28から39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 low-rigidity region is a concave thin-walled region that opens toward the first surface side, 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. ,
On the bottom surface of the thin-walled region, a raised portion which is lower than the first surface of the vibration region and the restraint region and cooperates with the inner surface of the thin-walled region to form an adhesive retention region is provided. Be,
The piezoelectric element polymerizes with the vibration region in a plan view, has a central portion joined to the first surface of the vibration region by an insulating adhesive, and extends radially outward from the center portion and is described in a plan view. It has an extending portion that ends in the low-rigidity region and is joined to the first surface of the low-rigidity region by a conductive adhesive disposed in the adhesive retention region.
The etching in the elastic plate forming step is a concave thin-walled region obtained by performing a full etching process for forming the slit portion and half-etching from the side of the first surface with respect to the region corresponding to the low-rigidity region. Including half-etching to form a low-rigidity region
In the half-etching process, the region corresponding to the vibration region and the region corresponding to the restraint region are covered with a mask, and the region corresponding to the raised portion is covered with a mask having a width narrower than twice the amount of side etching. It is configured to leave the vibration region and the raised portion lower than the restraint region on the bottom surface of the concave thin-walled region while making the low-rigidity region a concave thin-walled region that opens to the first surface side. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to any one of claims 28 to 39.
導電性の弾性板形成体に対してエッチングを行って前記弾性板を形成する弾性板形成工程と、
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圧電素子実装工程と、
絶縁層の上面に配線導体が設けられてなるフレキシブル配線板を用意する工程と、
前記弾性板の第1面の所定位置に前記絶縁層を接着剤によって固着する絶縁層固着処理及び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処理を含むフレキシブル配線板実装工程とを有し、
前記フレキシブル配線板を用意する工程は、前記弾性板形成工程及び前記圧電素子実装工程とは独立して実行され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。An elastic plate having a first surface and a second surface facing one side and the other side in the plate thickness direction and vibrating in the plate thickness direction, and a plurality of piezoelectric plates fixed in parallel to the first surface of the elastic plate. The elastic plate includes an element and a flexible wiring plate fixed to the first surface of the elastic plate, and the elastic plate includes a plurality of vibration regions in which the plurality of piezoelectric elements are mounted, and the plurality of vibration regions in a plan view. A plurality of low-rigidity regions surrounding each of the two low-rigidity regions, a plurality of restraint regions surrounding the plurality of low-rigidity regions in a plan view, one restraint region, and an outer region located radially outward from the one restraint region. The low-rigidity region includes the boundary region for partitioning the region, and the low-rigidity region has lower rigidity than the vibration region located inward in the radial direction of the region and the restraint region located in the radial outer direction of the region. The boundary region is an ultrasonic transformer having 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. It ’s a method of manufacturing a ductor.
An elastic plate forming step of forming the elastic plate by etching a conductive elastic plate forming body, and
A piezoelectric element mounting step of adhering the lower surface electrode layers of the plurality of piezoelectric elements to the first surface of the plurality of vibration regions with a conductive adhesive, respectively.
The process of preparing a flexible wiring board in which a wiring conductor is provided on the upper surface of the insulating layer, and
An insulating layer fixing process for fixing the insulating layer to a predetermined position on the first surface of the elastic plate with an adhesive, and a conductive adhesive or solder to the upper surface electrode layer of the piezoelectric element corresponding to the tips of the plurality of wiring conductors. Has a flexible wiring board mounting process that includes electrical connection processing that is electrically connected by
A method for manufacturing an ultrasonic transducer, wherein the step of preparing the flexible wiring board is executed independently of the step of forming the elastic plate and the step of mounting the piezoelectric element.
前記電気接続処理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41に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。The flexible wiring board mounting step includes an insulating resin installation process for applying an insulating resin between the tips of the plurality of wiring conductors and the corresponding piezoelectric elements before the electrical connection process.
The conductive adhesive or the solder in the electrical connection process is a plurality of the conductive adhesive or the solder in a state where the insulating resin is interposed between the conductive adhesive or the solder and the first surface of the elastic plate. The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 41, wherein the tip end portion of the wiring conductor is electrically connected to the upper surface electrode layer of the corresponding piezoelectric element.
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