超聲波換能器器件、超聲波測定裝置及超聲波圖像裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及超聲波換能器器件、超聲波測定裝置及超聲波圖像裝置等。其中，超聲波換能器器件包括：具有3列將電連接的多個超聲波元件沿第一方向配置的超聲波元件列的超聲波元件陣列，以及向所述3列超聲波元件列中的1列超聲波元件列供給公共電壓的公共電極線，所述3列超聲波元件列沿與所述第一方向交叉的第二方向配置，所述公共電極線沿所述第一方向配置，并配置于所述3列超聲波元件列中位于外側的2列超聲波元件列之間。
【專利說明】超聲波換能器器件、超聲波測定裝置及超聲波圖像裝置[0001 ]【技術領域】
本發明涉及超聲波換能器器件、超聲波測定裝置、探頭單元、探測器及超聲波圖像裝置
坐寸O
【背景技術】
[0002]已知有從探測器前端向對象物射出超聲波，然后檢測從該對象物反射的超聲波的超聲波裝置(例如專利文獻I)。例如，可以用作將患者的體內視頻化后用于診斷的超聲波圖像裝置等。作為射出超聲波的超聲波元件，例如使用壓電元件。
[0003]對超聲波元件施加的電壓振幅以超聲波元件的公共電極的電位為基準而決定。現有技術中，由于對所有超聲波元件連接有共同的公共電極線，因而越是遠離供給公共電壓的公共端子的超聲波元件，公共電極線的阻抗越高。因此，存在如下的課題:越是遠離公共端子的超聲波元件，公共電極的電位越是隨著驅動信號而變動，對超聲波元件施加的有效的電壓振幅越小。
[0004]在先技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1: 日本專利特開2007-142555號公報。

【發明內容】

[0007]依據本發明的若干方式，能夠提供能抑制對超聲波元件施加的電壓振幅的下降的超聲波換能器器件、超聲波測定裝置、探頭單元、探測器及超聲波圖像裝置等。
[0008]本發明的一個方式涉及一種超聲波換能器器件，其特征在于，包括:具有3列將電連接的多個超聲波元件沿第一方向配置的超聲波元件列的超聲波元件陣列，以及向所述3列超聲波元件列中的I列超聲波元件列供給公共電壓的公共電極線，所述3列超聲波元件列沿與所述第一方向交叉的第二方向配置，所述公共電極線沿所述第一方向配置，配置在所述3列超聲波元件列中位于外側的2列超聲波元件列之間。
[0009]依據本發明的一個方式，向3列超聲波元件列中的I列超聲波元件列供給公共電壓的公共電極線，配置于3列超聲波元件列中位于外側的2列超聲波元件列之間。由此，可以抑制向超聲波元件施加的電壓振幅的下降。
[0010]另外，在本發明的一個方式中也可以，所述超聲波元件陣列具有沿所述第二方向配置并包括所述3列超聲波元件列的第I~第n(n為3以上的整數)超聲波元件列，所述公共電極線向所述第I~第η超聲波元件列中的第i~第j超聲波元件列(1、j為i < j < n-1的自然數)供給所述公共電壓，配置于第i_l~第j超聲波元件列中的第k超聲波元件列和第k+Ι超聲波元件列(k S1-KkSj的自然數)之間。
[0011]這樣，能夠將向第i~第j超聲波元件列供給公共電壓的公共電極線配置于第1-ι~第j超聲波元件列中的第k超聲波元件列和第k+Ι超聲波元件列之間。由此，可以對第i~第j超聲波元件列以低電阻供給公共電壓，從而能夠抑制對超聲波元件施加的電壓振幅的下降。
[0012]另外，在本發明的一個方式中也可以，包括:配置有所述超聲波元件陣列并形成有所述公共電極線的基板，以及在所述基板形成、對所述超聲波元件列進行信號的供給及接收中的至少一個的信號電極線，所述多個超聲波兀件的各超聲波兀件具有第一電極、第二電極、和設于所述第一電極和所述第二電極之間的換能器部，所述第一電極與所述信號電極線連接，所述第二電極與所述公共電極線連接。
[0013]在公共電極線形成于基板上的情況下，有可能在公共電極線產生布線電阻，依據本發明的一個方式，即使在這樣的情況下，也可以以低電阻供給公共電壓，從而能夠抑制向超聲波元件施加的電壓振幅的下降。
[0014]另外，在本發明的一個方式中也可以，所述基板具有陣列狀配置的多個開口，所述各超聲波元件具有:堵塞所述多個開口中的對應的開口的振動膜，以及設于所述振動膜上的壓電元件部，所述壓電元件部具有:作為所述第一電極和所述第二電極中的一方、設于所述振動膜上的下部電極，作為所述換能器部、設置成覆蓋所述下部電極的至少一部分的壓電體層，以及作為所述第一電極和所述第二電極中的另一方、設置成覆蓋所述壓電體層的至少一部分的上部電極。
[0015]這樣，能夠由利用壓電元件使堵塞開口的振動膜振動的超聲波元件構成超聲波元件陣列。由此，與使用塊狀壓電元件的情況相比，可以以低電壓驅動信號驅動超聲波元件，能夠以低耐壓工藝制造發送電路，因此可以緊湊地形成發送電路。
[0016]另外，在本發明的一個方式中也可以，包括多條信號電極線，作為所述公共電極線的第一公共電極線，以及至少第二、第三公共電極線，所述超聲波元件陣列具有包括所述3列超聲波元件列的多個超聲波元件列，所述多條信號電極線的各信號電極線沿所述第一方向布線，對所述多個超聲波元件列中的任一個進行信號的供給及接收中的至少一個，所述第一~第三公共電極線的各公共電極線沿所述第一方向布線，對所述多個超聲波元件列中的一個或多個超聲波元件列供給公共電壓。
[0017]這樣，至少第一公共電極線配置于超聲波元件列之間，能夠利用第一~第三公共電極線分別對一個或多個超聲波元件列供給公共電壓。由此，能減小從公共電極線到超聲波元件的布線電阻，從而能夠抑制向超聲波元件施加的電壓振幅的下降。
[0018]另外，在本發明的一個方式中也可以，所述第一~第三公共電極線中的第一公共電極線與所述多個超聲波元件列中的第I~第P超聲波元件列(P為自然數)電連接，并與所述多個超聲波元件列中的第P+1~第q超聲波元件列(q為q > P的自然數)非電連接，所述第一~第三公共電極線中的第二公共電極線與所述第P+1~第q超聲波元件列電連接，并與所述第I~第P超聲波元件列非電連接。
[0019]這樣，能夠使與第I~第P超聲波元件列連接的公共電極線和與第p+1~第q超聲波元件列連接的公共電極線非電連接，因此能夠抑制經由公共電極線的電壓變動的超聲波元件列間的串擾。
[0020] 另外，在本發明的一個方式中也可以，包括:配置于所述第一方向上的所述超聲波元件陣列的一個端部、與所述多條信號電極線中的任一條信號電極線的一端連接的一端側的信號端子，以及配置于所述第一方向上的所述超聲波元件陣列的另一個端部、與所述任一條信號電極線的另一端連接的另一端側的信號端子。[0021]另外,在本發明的一個方式中也可以，包括:配置于所述第一方向上的所述超聲波元件陣列的一個端部、與所述至少第一~第三公共電極線中的任一個公共電極線的一端連接的一端側的公共端子，以及配置于所述第一方向上的所述超聲波元件陣列的另一個端部、與所述任一個公共電極線的另一端連接的另一端側的公共端子。
[0022]依據這些本發明的一個方式，能夠從超聲波元件列的兩端供給驅動信號和公共電壓，因此可以使向超聲波元件的電極間施加的電壓振幅的衰減從超聲波元件列的兩端朝向中央對稱。即，能夠抑制電壓振幅的衰減從超聲波元件列的一端側朝向另一端側聲場變得非對稱。
[0023]另外，在本發明的一個方式中也可以，包括:與所述第一公共電極線連接的第一公共端子，與所述第二公共電極線連接的第二公共端子，與所述多條信號電極線中的第I~第r信號電極線(r為自然數)共同連接的第一信號端子，以及與所述多條信號電極線中的第r+Ι~第2r信號電極線共同連接的第二信號端子，所述第一公共電極線和所述第I~第r信號電極線與所述多個超聲波元件列中的第I~第r超聲波元件列電連接，所述第二公共電極線和所述第r+Ι~第2r信號電極線與所述多個超聲波元件列中的第r+Ι~第2r超聲波元件列電連接。
[0024]這樣，能夠按照每一個進行信號的發送及接收中的至少一個的信道分離公共電極線，因而能夠抑制經由公共電極線的電壓變動的信道間串擾。
[0025]另外，在本發明的一個方式中也可以，所述信號電極線在對所述超聲波元件陣列的俯視觀察中，包含與所述換能器部重疊的位置而沿所述第一方向布線，所述公共電極線在所述俯視觀察中，在不與所述換能器部重疊的位置沿所述第一方向布線。 [0026]這樣，能夠在換能器部的下方進行信號電極線布線，因此能夠使第二方向上的超聲波元件列的配置間距變窄。由此，可抑制柵瓣。
[0027]另外，在本發明的一個方式中也可以，所述信號電極線在對所述超聲波元件陣列的俯視觀察中，在不與所述換能器部重疊的位置沿所述第一方向布線，所述公共電極線在所述俯視觀察中，在不與所述換能器部及所述信號電極線重疊的位置沿所述第一方向布線。
[0028]這樣，能夠在不與換能器部重疊的位置設置信號電極線，因而能夠不受換能器部的寬度限制地決定信號電極線的寬度。由此，可使信號電極線的布線阻抗下降。
[0029]另外本發明的其他方式涉及一種超聲波換能器器件，包括在基板上陣列狀配置的超聲波元件陣列，以配置于所述超聲波元件陣列的角落上的第一超聲波元件的公共電極的電位，與配置于所述超聲波元件陣列的中央的第二超聲波元件的公共電極的電位不產生差分的方式，在所述基板上形成公共電極線。
[0030]這樣，能夠以向超聲波元件陣列的角落上的超聲波元件供給的公共電壓與向超聲波兀件陣列的中央的超聲波兀件供給的公共電壓不產生差分的方式，構成超聲波換能器器件。由此，能夠減小超聲波元件陣列的角落上和中央部的公共電壓的差異，因此能夠抑制向超聲波元件的電極間施加的電壓振幅在超聲波元件陣列的中央部下降的情況。
[0031]另外，在本發明的其他方式中也可以，所述超聲波元件陣列具有3列使電連接的多個超聲波元件沿第一方向配置的超聲波元件列，所述公共電極線向所述3列超聲波元件列中的I列超聲波元件列供給公共電壓，所述3列超聲波元件列沿與所述第一方向交叉的第二方向配置，所述公共電極線沿所述第一方向配置，配置于位于所述3列超聲波元件列中的外側的2列超聲波元件列之間。
[0032]另外本發明的又一其他方式涉及一種超聲波測定裝置，包括:超聲波換能器器件，配置有第一多條信號線的第一柔性基板，以及配置有第二多條信號線的第二柔性基板，所述超聲波換能器器件包括:具有3列使電連接的多個超聲波元件沿第一方向配置的超聲波元件列的超聲波元件陣列，向所述3列超聲波元件列中的I列超聲波元件列供給公共電壓的公共電極線，配置有所述超聲波元件陣列并形成有所述公共電極線的基板，以及在所述基板上形成、對所述3列超聲波元件列各自進行信號的供給及接收中的至少一個的3條信號電極線，所述3列超聲波元件列沿與所述第一方向交叉的第二方向配置，所述公共電極線沿所述第一方向配置，配置于位于所述3列超聲波元件列中的外側的2列超聲波元件列之間，所述第一多條信號線中的3條信號線各自與所述3條信號電極線中的任一條的一端連接，所述第二多條信號線中的3條信號線各自與所述3條信號電極線中的任一條的另一端連接。
[0033]另外本發明的又一其他方式中也可以，包括:安裝于所述第一柔性基板、具有第一多個發送電路的第一集成電路裝置，以及安裝于所述第二柔性基板、具有第二多個發送電路的第二集成電路裝置，所述第一多個發送電路的各發送電路向所述第一多條信號線中的任一條輸出發送信號，所述第二多個發送電路的各發送電路向所述第二多條信號線中的任一條輸出發送信號。
[0034]另外本發明的又一其他方式涉及一種探頭單元，是探測器的探頭單元，包括上述任一項所記載的超聲波換能器器件，相對于探測器的探測器主體可裝卸。
[0035]另外本發明的又一其他方式涉及包括上述的任一項記載的超聲波換能器器件的探測器。
[0036]另外本發明的又一其他方式涉及包括上述的任一項記載的超聲波換能器器件以及顯示顯示用圖像數據的顯示部的超聲波圖像裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1中的(A)~(C)是超聲波元件的結構例。
[0038]圖2是超聲波換能器器件的比較例。
[0039]圖3是超聲波元件的信號電極的電壓和超聲波元件的公共電極的電壓的波形例。
[0040]圖4是比較例中的、施加于超聲波元件的電極間的電壓振幅的特性例。
[0041]圖5是超聲波換能器器件的第一結構例。
[0042]圖6是本實施方式中的、施加于超聲波元件的電極間的電壓振幅的特性例。
[0043]圖7中的(A)是比較例中的輻射聲壓分布的特性例。圖7中的(B)是本實施方式中的輻射聲壓分布的特性例。
[0044]圖8是超聲波換能器器件的第二結構例。
[0045]圖9中的(A)~(C)是超聲波換能器器件的第一詳細結構例。
[0046]圖10中的(A)~(C)是超聲波換能器器件的第二詳細結構例。
[0047]圖11是超聲波測定裝置的結構例。
[0048]圖12是第一集成電路裝置和第二集成電路裝置的布局結構例。[0049]圖13是探頭單元的結構例。
[0050]圖14中的(A)~(C)是探頭單元的詳細結構例。
[0051]圖15中的(A)、(B)是超聲波探測器的結構例。
[0052]圖16是超聲波圖像裝置的結構例。
[0053]符號說明
[0054]10超聲波兀件,21第一電極層,22第二電極層,30壓電體層，
[0055]40開口，45開口部，50振動膜，60基板，100超聲波元件陣列，
[0056]110第一集成電路裝置，120第二集成電路裝置，130第一柔性基板，
[0057]140第二柔性基板，200超聲波換能器器件(元件芯片)，
[0058]210連接部，220超聲波探頭單元，230接觸部件，240探測器殼體，
[0059]250支撐部件，260固定用部件，300超聲波探測器，
[0060]310探測器探頭，320探測 器主體，330處理裝置，332發送部，
[0061]334收發控制部，335接收部，350電纜，400電子設備主體，
[0062]410控制部，420處理部，421第一連接器，422第二連接器，
[0063]425探頭單元側連接器，426探測器主體側連接器，
[0064]430用戶接口部，440顯示部，
[0065]CAl~CA64第I~第64的一端側的公共端子，
[0066]CBl~CB64第I~第64的另一端側的公共端子，
[0067]Dl~D6第一~第六方向，
[0068]LCl~LC64第I~第64公共電極線，
[0069]LCdl，LCd2, LSdlI，LSdl2, LSd2 電極層，
[0070]LSI~LS128第I~第128信號電極線，
[0071]SRl~SR128第I~第128超聲波元件列，
[0072]TXAl~TXA64第I~第64發送電路，
[0073]XAl~XA64第I~第64的一端側的信號端子，
[0074]XBl~XB64第I~第64的另一端側的信號端子
【具體實施方式】
[0075]以下，對本發明的優選實施方式詳細地進行說明。此外，以下說明的本實施方式并非不合理地限定權利要求書所記載的本發明的內容，本實施方式中說明的所有結構作為本發明的解決方案并不一定是必須的。
[0076]1.超聲波元件
[0077]圖1 (A)~圖1 (C)示出適用于本實施方式的超聲波換能器器件的超聲波元件10的結構例。該超聲波元件10 (超聲波換能器元件)具有振動膜50 (薄膜、支撐部件)和壓電元件部。壓電元件部具有第一電極層21 (下部電極)、壓電體層30 (壓電體膜)、第二電極層22 (上部電極)。
[0078]圖1 (A)是在基板60 (硅基板)上形成的超聲波元件10的、從與元件形成面側的基板垂直的方向觀察到的俯視觀察。圖1 (B)是示出沿著圖1 (A)的AA’的截面的截面圖。圖1 (C)是示出沿著圖1 (A)的BB’的截面的截面圖。[0079]第一電極層21在振動膜50的上層例如由金屬薄膜形成。該第一電極層21如圖1 (A)所示，可以是向元件形成區域的外側延長并與鄰接的超聲波元件10連接的布線。
[0080]壓電體層30例如由PZT (鋯鈦酸鉛)薄膜形成，設置成覆蓋第一電極層21的至少一部分。此外，壓電體層30的材料并不限于PZT，例如也可以使用鈦酸鉛(PbTi03)、鋯酸鉛(PbZrO3)、鈦酸鉛鑭((Pb，La) TiO3)等。
[0081]第二電極層22例如由金屬薄膜形成，設置成覆蓋壓電體層30的至少一部分。該第二電極層22可以是如圖1 (A)所示向元件形成區域的外側延長并與鄰接的超聲波元件10連接的布線。
[0082]振動膜50 (薄膜)設置成利用例如SiO2薄膜和ZrO2薄膜的雙層構造堵塞開口 40。該振動膜50能夠支撐壓電體層30及第一電極層21、第二電極層22并隨著壓電體層30的伸縮而振動，產生超聲波。
[0083]開口 40 (空洞區域)通過從基板60的背面(未形成元件的面)側開始利用反應性離子蝕刻(RIE:Reactive 1n Etching)等進行蝕刻而形成。超聲波的諧振頻率由因該開口 40的形成而可振動的振動膜50的尺寸決定，向壓電體層30側(在圖1 (A)中從紙面里邊朝向外側方向)發射其超聲波。
[0084]超聲波兀件10的第一電極由第一電極層21及第二電極層22中的一方形成,第二電極由第一電極層21及第二電極層22中的另一方形成。具體而言，被第一電極層21中的壓電體層30覆蓋的部分及覆蓋第二電極層22中的壓電體層30的部分中的一方形成第一電極，另一方形成第二電極。 即，壓電體層30設置成被第一電極和第二電極夾著。
[0085]壓電體層30通過在第一電極和第二電極之間、即第一電極層21和第二電極層22之間施加電壓，向面內方向伸縮。超聲波元件10使用貼合薄的壓電元件(壓電體層30)和金屬板(振動膜50)的單晶物(單晶片)構造，壓電體層30在面內伸縮時，貼合的振動膜50的尺寸保持不變，因此產生彎曲。通過對壓電體層30施加交流電壓，振動膜50相對于膜厚方向振動，通過該振動膜50的振動而發射超聲波。向該壓電體層30施加的電壓例如為IOV~30V，頻率為例如IMHz~IOMHz0
[0086]通過如上所述地構成超聲波元件，與塊狀超聲波元件相比能夠使元件小型化，因此能夠使元件間距變窄。由此，能夠抑制柵瓣的產生。另外，與塊狀超聲波元件相比，能夠以小電壓振幅驅動，因此能夠以低耐壓的電路元件構成驅動電路。
[0087]2.比較例
[0088]圖2示出本實施方式的超聲波換能器器件的比較例。圖2所示的第一方向Dl對應于超聲波束的掃描動作中的切片方向，與第一方向交叉(例如正交)的第二方向D2與超聲波束的掃描動作中的掃描方向對應。
[0089]比較例的超聲波換能器器件200包括:基板60，配置于基板60上的超聲波元件陣列100,在基板60上沿第一方向Dl布線的信號電極線LSl~LS9,與信號電極線LSl~LS9的一端連接的信號端子XAl~XA9，與信號電極線LSl~LS9的另一端連接的信號端子XBl~XB9，在基板60上沿第一方向Dl布線的公共電極線LC1、LC2，與公共電極線LCl、LC2的一端連接的公共端子XCl、XC2，與公共電極線LC1、LC2的另一端連接的公共端子XC3、XC4，以及一端與公共電極線LCl連接、另一端與公共電極線LC2連接的公共電極線LYl~LY20。[0090]超聲波元件陣列100具有沿第二方向D2配置的9列超聲波元件列SR，超聲波元件列SR具有沿第一方向Dl配置的20個超聲波元件。即，在超聲波元件陣列100中超聲波元件10配置成20行9列的矩陣狀。第I~第9列超聲波元件10的一個電極(例如下部電極)上分別連接有信號電極線LSl~LS9，第I~第20行超聲波元件10的另一個電極(例如上部電極)上分別連接有公共電極線LYl~LY20。
[0091]圖3示意性地示出超聲波元件10的信號電極的電壓Vsig和超聲波元件10的公共電極的電壓Vcom的波形例。在超聲波元件10的電極間能看到電容成分，因而信號電極的電壓Vsig變動時，電流經由公共電極流向公共電極線，公共電極的電壓Vcom隨著公共電極線的布線阻抗變動。設該變動的電壓振幅為Vcp。
[0092]在上述的比較例中，公共端子XCl~XC4配置于超聲波元件陣列100的4個角，因而越接近超聲波元件陣列100的中央，從公共端子XCl~XC4到超聲波元件10的公共電極線的布線阻抗越大。因此，越接近超聲波元件陣列100的中央，公共電極的電壓振幅Vcp越大，導致向超聲波元件10的電極間施加的電壓(Vsig-Vcom)的有效電壓振幅越小。
[0093]圖4示出向超聲波元件10的電極間施加的電壓振幅的特性例。該特性例是在圖2的比較例中，向中央的信號端子XA5、XB5供給共同的驅動信號，向其兩側的信號端子XAl~XA4、XA6~XA9、XBl~XB4、XB6~XB9供給固定電壓，向公共端子XCl~XC4供給共同的公共電壓的情況下的模擬結果。驅動信號的頻率是3.5MHz。橫軸的元件位置I~20是超聲波元件的行編號，對應于與信號端子XA5、XB5連接的超聲波元件UEl~UE20。
[0094]如圖4所示，越接近超聲波元件陣列100的端部則電極間的電壓振幅越大，越接近中央則電極間的電壓振幅越小。存在這樣的電壓振幅的下降或偏差時，則存在產生超聲波束的聲壓下降、聲場偏差、聲場破裂(音場割Λ )等這樣的課題。
[0095]3.超聲波換能器器件
[0096] 3.1.第一結構例
[0097]圖5示出能夠解決如上所述的課題的本實施方式的超聲波換能器器件200的第一結構例。以下，以超聲波元件陣列100為8行64列的矩陣狀的陣列的情況為例進行說明，但本實施方式并不限定于此，m行η列的m、η可以是m = 8及η = 64以外的值。
[0098]此外，作為超聲波換能器器件200，能夠采用使用如上所述的壓電元件(薄膜壓電元件)的類型的換能器，但本實施方式并不限定于此。例如也可采用使用c_MUT(CapacitiveMicro-machined Ultrasonic Transducers:電容式微加工超聲傳感器)等電容性兀件的類型的換能器。
[0099]超聲波換能器器件200包括:基板60，在基板60上形成的超聲波元件陣列100，在基板60上形成的第I~第64的一端側的信號端子XAl~XA64,在基板60上形成的第I~第64的另一端側的信號端子XBl~XB64,在基板60上形成的第I~第64的一端側的公共端子CAl~CA64,在基板60上形成的第I~第64的另一端側的公共端子CBl~CB64,在基板60上形成的第I~第64信號電極線LSl~LS64，以及在基板60上形成的第I~第64公共電極線LCl~LC64。
[0100]超聲波元件陣列100包括沿著第二方向D2 (掃描方向)配置的第I~第64超聲波元件列SRl~SR64。超聲波元件列SRl~SR64的各超聲波元件列包括沿著第一方向Dl(切片方向)配置的8個超聲波元件10。[0101]一端側的公共端子CAl~CA64配置于第一方向Dl中的超聲波元件陣列100的一個端部。另一端側的公共端子CBl~CB64配置于第一方向Dl中的超聲波元件陣列100的另一個端部。另外，一端側的信號端子XAl~XA64配置于第一方向Dl中的超聲波元件陣列100的一個端部。另一端側的信號端子XBl~XB64配置于第一方向Dl中的超聲波元件陣列100的另一個端部。
[0102]例如，基板60是以第二方向D2為長邊方向的矩形，沿著該矩形的第一長邊HNl交替配置有一端側的公共端子CAl~CA64及一端側的信號端子XAl~XA64。另外，沿矩形的第二長邊HN2交替配置有另一端側的公共端子CBl~CB64及另一端側的信號端子XBl~XB64。
[0103]公共電極線LCl~LC64沿著第一方向Dl布線，分別與超聲波元件列SRl~SR64連接。公共電極線LCl~LC64的一端與一端側的公共端子CAl~CA64連接，公共電極線LCl~LC64的另一端與另一端側的公共端子CBl~CB64連接。 [0104]以超聲波元件列SRl為例，向公共端子CAUCBl供給相同電壓的公共電壓，該公共電壓經由公共電極線LCl供給構成超聲波元件列SRl的超聲波元件10的公共電極(例如上部電極)。對超聲波元件列SR2~SR64也同樣地分別經由公共電極線LC2~LC64供給公共電壓。
[0105]這樣，對各超聲波元件列設有公共電極線，因而與上述的比較例相比，從公共端子到超聲波元件的布線長度變短，另外，與I行公共電極線連接的超聲波元件的數變少。由此，能夠使向超聲波元件的端子間施加的電壓振幅在超聲波元件陣列100的端部和中央部彼此接近，從而能夠抑制中央部的聲壓下降。
[0106]此外，可以向公共端子CAl~CA64 (及對應的公共端子CBl~CB64)供給相同電壓的公共電壓，也可以供給不同電壓的公共電壓。例如，在存在發送專用的超聲波元件列和接收專用的超聲波元件列的情況下，可以設對該發送專用的超聲波元件列的公共電壓與對接收專用的超聲波元件列的公共電壓為不同電壓。
[0107]信號電極線LSl~LS64沿著第一方向Dl布線，分別與超聲波元件列SRl~SR64連接。信號電極線LSl~LS64的一端與一端側的信號端子XAl~XA64連接,信號電極線LSl~LS64的另一端與另一端側的信號端子XBl~XB64連接。
[0108]以超聲波元件列SRl為例，向信號端子XA1、XBl供給相同波形/相同電壓的驅動信號，該驅動信號經由信號電極線LSl供給構成超聲波元件列SRl的超聲波元件10的信號電極(例如下部電極)。對超聲波元件列SR2~SR64也同樣地分別經由信號電極線LS2~LS64供給驅動信號。
[0109]此外，由于存在信號電極線的布線阻抗或超聲波元件的電容成分，因而向信號端子施加的驅動信號隨著在信號電極線中傳輸而衰減。在這一點上，由于在本實施方式中是從信號電極線的兩端供給驅動信號，因此與僅從一端供給驅動信號的情況相比，能夠抑制驅動信號的衰減。另外，在僅從一端供給驅動信號的情況下，隨著驅動信號的衰減，在切片方向(第一方向Dl)產生聲場偏差,但在本實施方式中,驅動信號的衰減變得對稱，因而能夠抑制聲場偏差。
[0110]此外上述以超聲波元件陣列100為m行η列的矩陣狀的配置的情況為例進行說明，但本實施方式并不限于此，只要是多個單位要素(超聲波元件)二維地有規則地配置的陣列狀的配置即可。例如，超聲波元件陣列100可以是交錯狀的配置。在此矩陣狀的配置是m行η列的格子狀配置，格子不僅僅是矩形形狀的情況，還包括格子變形為平行四邊形狀的情況。交錯狀的配置是如下的配置:超聲波元件m列和超聲波元件m-Ι列交替排列，m列超聲波元件配置于(2m-l)行中的奇數行，m-Ι列超聲波元件配置于(2m-l)行中的偶數行。
[0111]圖6示出向超聲波元件10的電極間施加的電壓振幅的特性例。該特性例是在上述的第一結構例中，以20行9列(m = 20,η = 9)構成超聲波元件列，向該9列的中央的信號端子ΧΑ5、ΧΒ5供給共同的驅動信號，向其兩側的信號端子XAl~ΧΑ4、ΧΑ6~ΧΑ9、ΧΒ1~ΧΒ4、ΧΒ6~ΧΒ9供給固定電壓，向公共端子XCl~XC9供給相同電壓的公共電壓的情況的模擬結果。驅動信號的頻率是3.5MHz。橫軸的元件位置I~20是超聲波元件的行編號。
[0112]如圖6所示，在超聲波元件陣列100的端部和中央部，電極間的電壓振幅有IV左右的差異，但與圖4的比較例相比，中央部的電壓振幅的下降得到大幅度抑制。這樣，在本實施方式中，電壓振幅的下降或偏差得到抑制，因此能夠實現超聲波束的聲壓提高、聲場偏差的抑制、聲場破裂的抑制等。
[0113]圖7 (A)、圖7 (B)示出輻射聲壓分布的特性例。圖7 (A)示出與圖4的比較例相同條件下的特性例，圖7 (B)示出與圖6的本實施方式相同條件下的特性例。橫軸表示在沿著施加有驅動信號的元件列的方向上的位置，X = Omm對應于元件列的中央。深度表示從基板60到測定點為止的、在與基板60的平面垂直的方向上的距離。
[0114]在比較例中，深度50mm處的最大聲壓為2925Pa,深度IOOmm處的最大聲壓為1557Pa。另一方面，在本實施方式中，深度50mm處的最大聲壓為4825Pa，深度IOOmm處的最大聲壓為2497Pa。可知在任一深度處,本實施方式的一方都大幅地提高了最大聲壓。
[0115]3.2.第二結構例
[0116]在上述的第一結構例中，說明了接收或發送相同信號的一個信道上連接有I列超聲波元件列的情況，但本實施方式并不限定于此，可以在一個信道上連接多列超聲波元件列。
[0117]作為這樣的情況的結構例，圖8示出超聲波換能器器件的第二結構例。以下，以一個信道上連接有2列超聲波元件列的情況為例進行說明，但也可以在一個信道上連接3列以上超聲波元件列。另外，可以在各信道上連接不同列數的超聲波元件列。
[0118]超聲波換能 器器件200包括:基板60,超聲波兀件陣列100,第I~第64的一端側的信號端子XAl~XA64，第I~第64的另一端側的信號端子XBl~XB64，第I~第64的一端側的公共端子CAl~CA64,第I~第64的另一端側的公共端子CBl~CB64,第I~第128信號電極線LSl~LS128，以及第I~第64公共電極線LCl~LC64。此外，對與圖5中說明的結構要素相同的結構要素賦予相同的符號，并適當省略說明。
[0119]超聲波元件陣列100包括沿第二方向D2 (掃描方向)配置的第I~第128超聲波元件列SRl~SR128。
[0120]公共電極線LCl~LC64各自分別與2列超聲波元件列連接。例如公共電極線LCl與構成超聲波元件列SR1、SR2的超聲波元件10的公共電極(例如上部電極)連接。
[0121]信號電極線LSl~LS128分別與超聲波元件列SRl~SR128連接。在一端側的信號端子XAl~XA64上各自分別連接有2行信號電極線的一端，在另一端側的信號端子XBl~XB64上各自分別連接有2行信號電極線的另一端。例如信號電極線LSl與構成超聲波元件列SRl的超聲波元件10的信號電極(例如下部電極)連接，信號電極線LS2與構成超聲波元件列SR2的超聲波元件10的信號電極(例如下部電極)連接。信號電極線LS1、LS2的一端與信號端子XAl連接，信號電極線LS1、LS2的另一端與信號端子XBl連接。
[0122]通過這樣在一個信道上連接多列超聲波元件列，能夠增加與一個信道連接的超聲波元件的數量。由此，能夠提高發送超聲波的聲壓。
[0123]此外，上述對在接收或發送相同信號的一個信道上連接I行公共電極線的情況進行說明，但本實施方式并不限于此，例如可以在多個信道上連接I行公共電極線，或者可以在一個信道上連接多行公共電極線。
[0124]在以上的實施方式中，例如如圖5中說明的，超聲波換能器器件200包括超聲波元件陣列100和公共電極線(例如LC2)。超聲波元件陣列100具有3列將電連接的多個超聲波元件10沿第一方向Dl配置的超聲波元件列(例如SRl~SR3)。公共電極線(LC2)向3列超聲波元件列(SRl~SR3)中的I列超聲波元件列(SR2)供給公共電壓。3列超聲波元件列(SRl~SR3)沿與第一方向Dl交叉(例如正交)的第二方向D2配置。公共電極線(LC2)沿第一方向Dl配置，配置于3列超聲波元件列(SRl~SR3)中位于外側的2列超聲波元件列(SR1，SR3)之間。
[0125]這樣，在3列超聲波元件列(SRl~SR3)之間配置有公共電極線(LC2)，能夠利用該公共電極線(LC2)向3列超聲波元件列(SRl~SR3)中的至少I列超聲波元件列(SR2)供給公共電壓。由此，如在圖6等說明的，與在超聲波元件陣列100的兩端配置公共電極線的情況相比，從公共端子到超聲波元件的公共電極線的布線長變短，布線阻抗下降。因此，即使在超聲波元件陣列100的中央部，也能有效地抑制電壓振幅的下降，如在圖7 (B)等中說明的，能夠抑制聲壓下降等。
[0126]在此，“沿第一方向Dl (或第二方向D2)配置”具體而言是指沿第一方向Dl (或第二方向D2)配置。例如在多個超聲波元件10沿第一方向Dl配置的情況下，并不限于多個超聲波元件10在沿著第一方向Dl的直線上排列的情況，也可以是多個超聲波元件10相對于沿著第一方向Dl的直線鋸齒形配置。
[0127]此外，3列超聲波元件列是超聲波元件陣列100所含有的多個超聲波元件列中任意的3列。例如3列是超聲波元件列SRl~SR3。在該情況下，外側的2列為超聲波元件列SRU SR3，其間的公共電極線為公共電極線LC2。或者3列為超聲波元件列SR1、SR3、SR5。在該情況下，外側的2列為超聲波元件列SR1、SR5，其間的公共電極線為公共電極線LC2或公共電極線LC3。或者3列可以為超聲波元件列SR1、超聲波元件列SR2~SR63中的任一個、以及超聲波元件列SR64。在該情況下，外側的2列為超聲波元件列SR1、SR64，其間的公共電極線為公共電極線LC2~LC64中的任一個。
[0128] 另外在本實施方式中，超聲波元件陣列100具有沿第二方向D2配置、包括3列超聲波元件列(SRl~SR3)的第I~第η超聲波元件列(例如SRl~SR64)。公共電極線(LC2)向第I~第η超聲波元件列中的第i~第j超聲波元件列(例如SR2)供給公共電壓，配置在第1-Ι~第j超聲波元件列(SR1、SR2)中的第k超聲波元件列(SRl)和第k+Ι超聲波元件列(SR2)之間。
[0129]在此，i，j是i≤j≤n-1的自然數，k是1-Ι≤k≤j的自然數。例如，如圖5所示，在公共電極線(LC2)向第2超聲波元件列(SR2，i = j = 2)供給公共電壓的情況下，公共電極線(LC2)也可以配置于第1、第2超聲波元件列(SRl，SR2，k = I = i_l)之間。或者也可以與圖5的配置左右相反，將公共電極線(LC2)配置在第2、第3超聲波元件列(SR2，SR3，k = 2 = j )之間。
[0130]這樣能夠將向第i~第j超聲波元件列(SR2)供給公共電壓的公共電極線(LC2)配置在第k超聲波元件列(例如SRl)和第k+Ι超聲波元件列(SR2)之間。由此，可以對第i~第j超聲波元件列(SR2)以低電阻供給公共電壓，能夠抑制向超聲波元件施加的電壓振幅的下降。
[0131]另外在本實施方式中，包括配置有超聲波元件陣列100、形成有公共電極線(LC2)的基板60，以及在基板60上形成、對超聲波元件列(例如SR2)進行信號的供給及接收中的至少一個的信號電極線(LS2)。多個超聲波兀件10的各超聲波兀件具有第一電極(例如第一電極層21被壓電體層30覆蓋的部分)，第二電極(覆蓋壓電體層30的部分的第二電極層22)，以及設于第一電極和第二電極之間的換能器部(例如壓電體層30)。可以是第一電極與信號電極線(例如LS2)連接，第二電極與公共電極線(LC2)連接。
[0132]例如在本實施方式中，公共電極線和信號電極線在基板60上延伸形成。延伸形成是指通過例如MEMS工藝或半導體工藝等在基板60層壓導電層(布線層)，利用該導電層連接至少兩點之間(例如從超聲波元件到信號端子)。
[0133]在公共電極線(LC2)形成于基板60上的情況下，可能在公共電極線(LC2)產生布線電阻，但依據本實施方 式，即使在這樣的情況下，也可以以低電阻連接從公共端子(CA2)到超聲波元件10，能夠抑制向超聲波元件10施加的電壓振幅的下降。
[0134]另外在本實施方式中，超聲波換能器器件200包括多條信號電極線LSl~LS64,作為上述的公共電極線(LC2)包括第一公共電極線(LC2)和第二、第三公共電極線(例如LC3，LC4)。多條信號電極線LSl~LS64的各信號電極線沿第一方向Dl布線。另外各信號電極線至少對作為第1、第2超聲波元件列的多個超聲波元件列SRl~SR64中的任一個進行信號的供給及接收中的至少一個。第一~第三公共電極線(LC2~LC4)的各公共電極線沿第一方向Dl布線,對多個超聲波兀件列SRl~SR64中的一個或多個超聲波兀件列供給公共電壓。
[0135]這樣，至少將第一公共電極線(例如圖5的LC2)配置在超聲波元件列之間，能夠利用第一~第三公共電極線(LC2~LC4)分別對一個或多個超聲波兀件列(圖5的例子中，分別為SR2~SR4)供給公共電壓。由此，能夠減少從公共端子到超聲波元件的布線電阻，能夠抑制向超聲波元件施加的電壓振幅的下降。
[0136]另外在本實施方式中，第一公共電極線(例如圖5的LC2)與第I~第p超聲波兀件列(P為自然數)(SR2)電連接，并與第p+1~第q超聲波元件列(q為q > P的自然數)(SR3 )非電連接。第二公共電極線(LC3 )與第p+1~第q超聲波元件列(SR3 )電連接，并與第I~第P超聲波元件列(SR2)非電連接。
[0137]這樣，能夠分離與第I~第P超聲波元件列(SR2)連接的公共電極線(LC2)和與第P+1~第q超聲波元件列(SR3)連接的公共電極線(LC3)，因此能夠抑制經由公共電壓的變動的串擾。例如，用于連續波多普勒時，設第I~第P超聲波元件列(SR2)為接收用，設第P+1~第q超聲波元件列(SR3)為發送用。如果公共電極線是共同的，則公共電壓隨驅動信號而變動，該變動對接收用的超聲波元件列產生影響，從而不能檢測微弱的接收信號。在這點上，依據本實施方式，由于接收用的超聲波元件列的公共電壓獨立，因此可以檢測微弱的接收信號。
[0138]另外在本實施方式中，超聲波換能器器件200包括與第一、第二公共電極線(例如圖8的^:2，^:3)連接的第一、第二公共端子(042，043)，與第I~第r信號電極線(r為自然數)(LS3，LS4)共同連接的第一信號端子(XA2)，與第k+Ι~第2k信號電極線(LS5，LS6)共同連接的第二信號端子(XA3)。第一公共電極線(LC2)和第I~第k信號電極線(LS3，LS4)與第I~第k超聲波元件列(SR3，SR4)電連接。第二公共電極線(LC3)和第k+Ι~第2k信號電極線(LS5，LS6)與第k+Ι~第2k超聲波元件列(SR5，SR6)電連接。
[0139]這樣，能夠按照每一個發送或接收相同信號的信道分離公共電極線，因此能夠抑制經由公共電極線的電壓變動的信道間串擾。例如，在用于上述的連續波多普勒的情況下，可以分開接收用信道和發送用信道。
[0140]另外在本實施方式中，以配置在超聲波元件陣列100的角落上的第一超聲波元件10的公共電極的電位，和配置在超聲波元件陣列100的中央的第二超聲波元件10的公共電極的電位不產生差異的方式，在所述基板60上形成公共電極線(例如LCl等)。
[0141]在此，“以不產生電位的差異的方式”是指例如電位的差異在規定的范圍內。規定的范圍是指能夠實現期望的超聲波束形狀的、超聲波元件陣列100的角落上和中央的公共電壓的電位差。例如，決定應向超聲波元件的電極間施加的電壓振幅，以使能夠實現期望的超聲波束形狀，決定公共電壓的允許誤差，以使實現該電壓振幅。而且，以在該允許誤差范圍內的方式形成公共電極線(例如LCl等)。
[0142]這樣，能夠使得 向超聲波元件陣列100的端部供給的公共電壓與向超聲波元件陣列100的中央部供給的公共電壓不產生差異。由此，能夠減小如圖3中說明的由布線電阻引起的公共電壓的變動，能夠抑制超聲波元件陣列100的中央部的驅動電壓振幅的下降。
[0143]4.超聲波換能器器件的詳細結構
[0144]圖9 (A)~圖9 (C)示出超聲波換能器器件200的第一詳細結構例。圖9 (A)是對基板60俯視觀察時的俯視觀察圖，圖9 (B)是在圖9 (A)的AA’截面的截面圖，圖9 (C)是在圖9 (A)的BB’截面的截面圖。
[0145]超聲波換能器器件200包括基板60,振動膜50,壓電體層30,第一電極層21a、21b、第二電極層22a。以下，“上”表示沿超聲波的射出方向從基板60離開的方向，”下”表示沿超聲波的射出方向的相反方向向基板60靠近的方向。
[0146]第一電極層21a在振動膜50上形成為沿著第一方向Dl (切片方向)的線狀。第二電極層22a由在第一電極層21a上形成為沿著第一方向Dl的線狀的電極層LCdl，以及從電極層LCdl向第二方向D2 (掃描方向)延伸的電極層LCd2構成。電極層LCd2以覆蓋壓電體層30的上部的方式形成。電極層LCdl對應于信號電極線及公共電極線中的一方。電極層LCd2兼用作超聲波元件的上部電極，例如在圖9 (A)的俯視觀察中，與壓電體層30重疊的部分相當于上部電極。
[0147]第一電極層21b在振動膜50上形成為沿著第一方向Dl的線狀。壓電體層30設于開口 40上,在該壓電體層30和振動膜50之間形成有第一電極層21b。第一電極層21b與信號電極線及公共電極線中的另一方對應。另外，第一電極層21b兼用作超聲波元件的下部電極，例如在圖9 (A)的俯視觀察中，與壓電體層30重疊的部分相當于下部電極。[0148]在以上的實施方式中，信號電極線(第一電極層21b)在對超聲波兀件陣列100的俯視觀察中，包括與壓電體層30 (廣義而言，為換能器部)重疊的位置而沿第一方向Dl布線。公共電極線(電極層LCdl)在對超聲波元件陣列100的俯視觀察中，在不與壓電體層30重疊的位置沿第一方向Dl布線。
[0149]這樣,能夠在壓電體層30的下方對第一電極層21b進行布線,能夠使掃描方向(第二方向D2)中的元件間距變窄。由此，可以抑制掃描方向上的柵瓣。
[0150]圖10 (A)~圖10 (C)示出超聲波換能器器件200的第二詳細結構例。圖10 (A)是對基板60俯視觀察時的俯視觀察圖，圖10 (B)是在圖10 (A)的AA’截面的截面圖，圖10 (C)是在圖10 (A)的BB’截面的截面圖。
[0151]超聲波換能器器件200包括基板60,振動膜50,壓電體層30,第一電極層21a、21b，第二電極層 22a、22b。
[0152]第一電極層21a和第二電極層22a的結構與第一詳細結構例相同，因此省略說明。
[0153]第一電極層21b由在振動膜50上形成為沿著第一方向Dl的線狀的電極層LSdl1、LSdl2，以及從電極層LSdll向第二方向D 2延伸并與電極層LSdl2連接的電極層LSd2構成。電極層LSdl2與信號電極線及公共電極線的另一方對應。電極層LSdll兼用作超聲波元件的下部電極，例如在圖10 (A)的俯視觀察中，與壓電體層30重疊的部分相當于下部電極。第二電極層22b以覆蓋第一電極層21b的方式形成于第一電極層21b上。
[0154]在以上的實施方式中，信號電極線(電極層LSdl2)在對超聲波元件陣列100的俯視觀察中，在不與壓電體層30重疊的位置沿第一方向Dl布線。公共電極線(電極層LCdl)在對超聲波元件陣列100的俯視觀察中，在不與壓電體層30及信號電極線(電極層LSdl2)重疊的位置沿第一方向Dl布線。
[0155]這樣，通過與設于壓電體層30下方的電極層LSdll分開地另設電極層LSdl2，可以不受壓電體層30的寬度限制地決定電極層LSdl2的寬度，使布線阻抗下降。由此，能夠以更低阻抗將公共電壓(或驅動信號)供給至超聲波元件。
[0156]5.超聲波測定裝置
[0157]圖11示出適用有超聲波換能器器件200的超聲波測定裝置的結構例。以下，對在柔性基板上安裝包括發送電路的集成電路裝置的情況進行說明，但本實施方式并不限定于此，發送電路也可以設于探測器的剛性基板。
[0158]超聲波測定裝置包括超聲波換能器器件200 (元件芯片)、第一柔性基板130、第二柔性基板140、第一集成電路裝置110、第二集成電路裝置120。此外，以下也稱超聲波換能器器件為元件芯片。
[0159]如圖11所示，設柔性基板130上的方向為第三方向D3，與第三方向D3交叉(例如正交)的方向為第四方向D4。柔性基板130在第三方向D3上的一個端部HFAl與元件芯片200連接，在另一個端部HFA2例如經由未圖示的連接器等與探測器的剛性基板連接。集成電路裝置110以其長邊方向沿著第四方向D4的方式安裝于柔性基板130。
[0160]具體而言，在柔性基板130上，沿著第三方向D3布線第I~第64信號線LXAl~LXA64和第I~第64公共線LCAl~LCA64。第I~第64信號線LXAl~LXA64的一端與元件芯片200的第I~第64信號端子XAl~XA64連接，第I~第64公共線LCAl~LCA64的一端與元件芯片200的第I~第64公共端子CAl~CA64連接。第I~第64信號端子XAl~XA64和第I~第64公共端子CAl~CA64，形成于元件芯片200的超聲波射出方向側的面，柔性基板130在該超聲波射出方向側的面與元件芯片200連接。
[0161]集成電路裝置110包括輸出驅動信號的第I~第64發送電路(例如圖12的TXAl~TXA64)，以及與第I~第64發送電路的輸出節點連接的未圖示的第I~第64發送端子。第I~第64發送端子沿集成電路裝置110的第一長邊HLAl配置，分別與第I~第64信號線LXAl~LXA64連接。
[0162]在探測器的剛性基板上，設有經由第I~第64公共線LCAl~LCA64對元件芯片200的第I~第64公共端子CAl~CA64供給公共電壓的未圖不的公共電壓輸出電路。集成電路裝置110的第I~第64發送電路經由第I~第64信號線LXAl~LXA64對元件芯片200的第I~第64信號端子XAl~XA64供給驅動信號，從元件芯片200輸出超聲波束。元件芯片200接收超聲波回波時，從第I~第64信號端子XAl~XA64輸出接收信號。在探測器的剛性基板上設有經由第I~第64信號線LXAl~LXA64接收該接收信號的未圖示的接收電路。
[0163]在柔性基板130上也可以對多條控制信號線CTLAl~CTLA4進行布線。經由該控制信號線CTLAl~CTLA4從設于例如探測器的剛性基板的控制電路(例如圖16的收發控制部334)輸入控制信號。例如，控制電路對發送電路輸出指示輸出驅動脈沖信號的控制信號。該控制信號在與驅動脈沖信號的延遲時間(輸出定時)對應的定時輸出，發送電路在接收控制信號的定時輸出驅動脈沖信號。
[0164]集成電路裝置110的安裝通過使用各向異性導電膜(ACF:AnisotropicConductive Film)的倒裝芯片安裝(裸芯片封裝)來實現。在此,倒裝芯片安裝例如是設元件形成面為柔性基板130側而安裝的面朝下安裝。或者，也可以是設元件形成面的背面為柔性基板130側而安裝的面朝上安裝。
[0165]這樣，通過將包括發送電路的集成電路裝置110安裝于柔性基板，與將發送電路設于探測器的剛性基板的情況相比，能夠使探測器小型化。另外，通過進行倒裝芯片安裝，與將扁平封裝的集成電路裝置安裝于剛性基板的情況相比，能夠縮減安裝面積。另外，本實施方式的元件芯片200可以在IOV~30V左右驅動，因而能夠使集成電路裝置110小型化。因此，能夠容易地實現在需要高耐壓的集成電路裝置的塊狀壓電元件中困難的、采用倒裝芯片安裝的小型化。
[0166]此外，也可以沿集成電路裝置110的第二長邊HLA2設置第I~第64虛擬端子，第I~第64虛擬端子與第I~第64信號線LXAl~LXA64連接。這樣,在各向異性導電膜固化收縮并使端子與布線導通時，在第一長邊HLAl側和第二長邊HLA2側固化收縮的力變得均等，能夠提高導通的可靠性。
[0167]關于第二柔性基板140和第二集成電路裝置120，也能夠與第一柔性基板130和第一集成電路裝置110同樣地構成。即，在柔性基板140上沿第五方向D5布線第I~第64信號線LXBl~LXB64和第I~第64公共線LCBl~LCB64。第I~第64信號線LXBl~LXB64的一端與元件芯片200的第I~第64信號端子XBl~XB64連接，第I~第64公共線LCBl~LCB64的一端與元件芯片200的第I~第64公共端子CBl~CB64連接。集成電路裝置120以其長邊方向沿著與第五方向D5交叉(例如正交)的第六方向D6的方式倒裝芯片安裝于柔性基板140。[0168]此外上述對集成電路裝置110、120包含發送電路的情況進行了說明，但本實施方式并不限定于此，例如集成電路裝置110、120也可以進一步包括收發切換電路(或限幅器電路)或多路復用器、接收電路等。
[0169]6.集成電路裝置的布局結構例
[0170]圖12示出第一集成電路裝置110和第二集成電路裝置120的布局結構例。此外為了簡單，省略公共端子CAl~CA64、CB1~CB64、公共線LCAl~LCA64、LCB1~LCB64的圖示。
[0171]集成電路裝置110包括沿著第四方向D4 (集成電路裝置110的長邊方向)配置的第I~第64發送電路TXAl~TXA64，以及配置于第一短邊HSAl側的第一控制電路CTAl，配置于第二短邊HSA2側的第二控制電路CTA2。
[0172]第I~第64發送電路TXAl~TXA64由輸出驅動脈沖信號的脈沖器構成。控制電路CTA1、CTA2是接收來自剛性基板的控制電路的控制信號、并向發送電路TXAl~TXA64輸出控制信號的邏輯電路。此外控制電路CTA1、CTA2也可以僅有任一個，也可以省略。
[0173]關于集成電路裝置120也能夠與集成電路裝置110同樣地構成。即，集成電路裝置120包括沿第六方向D6 (集成電路裝置120的長邊方向)配置的第I~第64發送電路TXBl~TXB64，配置于第一短邊HSBl側的第一控制電路CTBl，以及配置于第二短邊HSB2側的第二控制電路CTB2。
[0174]依據本布局結構例，能夠將集成電路裝置110、120沿長邊方向構成為細長的矩形形狀，使發送電路TX Al~TXA64、TXBl~TXB64與元件芯片200的信號端子XAl~XA64、XBl~XB64相對。由此，可以簡化端子間的布線，將集成電路裝置110，120緊湊地安裝于柔性基板130、140。
[0175]7.探頭單元
[0176]圖13示出搭載有本實施方式的超聲波測定裝置的探頭單元220的結構例。圖13所示的探頭單元220包括元件芯片200、連接部210、支撐部件250。此外，本實施方式的探頭單元220并不限于圖13的結構，可以進行將該結構要素的一部分省略、置換為其他結構要素、追加其他結構要素等各種變形。
[0177]元件芯片200包括超聲波元件陣列100、第一芯片端子群(一端側的信號端子XAl~XA64,—端側的公共端子CAl~CA64)、第二芯片端子群(另一端側的信號端子XBl~XB64，另一端側的公共端子CBl~CB64)。元件芯片200經由連接部210與具有探測器主體的處理裝置(例如圖16的處理裝置330)電連接。
[0178]連接部210使探測器主體和探頭單元220電連接，具有帶有多個連接端子的連接器，以及形成有使連接器和元件芯片200連接的布線的柔性基板。具體而言，連接部210具有第一連接器421及第二連接器422作為連接器，具有第一柔性基板130及第二柔性基板140作為柔性基板。
[0179]在第一柔性基板130上形成有使設于元件芯片200的第一邊側的第一芯片端子群(XAl~XA64，CA1~CA64)和連接器421的端子群連接的第一布線群(多條信號線，多條公共線)。在第二柔性基板140上形成有使設于元件芯片200的第二邊側的第二芯片端子群(XBl~XB64，CB1~CB64)和連接器422的端子群連接的第二布線群(多條信號線，多條公共線)。[0180]此外連接部210并不限于圖13所示的結構，可以采用例如不包含連接器421、422的結構，設置連接端子群代替連接器421、422。
[0181]如上所述，通過設置連接部210，能夠使探測器主體和探頭單元220電連接，進而可以將探頭單元220可裝卸地安裝于探測器主體。
[0182]圖14 (A)~圖14 (C)示出探頭單元220的詳細結構例。圖14 (A)示出支撐部件250的第二面SF2 —側，圖14 (B)示出支撐部件250的第一面SFl —側，圖14 (C)示出支撐部件250的側面一側。此外，本實施方式的探頭單元220并不限于圖14 (A)~圖14(C)的結構，可以進行將其結構要素的一部分省略、置換為其他結構要素、或追加其他結構要素等各種變形。
[0183]支撐部件250是支撐元件芯片200的部件。在支撐部件250的第一面SFl —側設置有連接器421、422 (廣義而言是多個連接端子)。該連接器421、422在探測器主體側的對應的連接器上可裝卸。在作為支撐部件250的第一面SFl的背面的第二面SF2 —側支撐元件芯片200。固定用部件260設于支撐部件250的各角落部，用于將探頭單元220固定于探測器殼體。
[0184]在此支撐部件250的第一面SFl —側是指支撐部件250的第一面SFl的法線方向一側，支撐部件250的第二面SF2 —側是指作為支撐部件250的第一面SFl的背面的第二面SF2的法線方向一側。
[0185]如圖14 (C)所示，在元件芯片200的表面(圖1 (B)中形成有壓電體層30的面)，設有保護元件芯片200的保 護部件(保護膜)270。保護部件也可以兼用作聲匹配層。
[0186]8.超聲波探測器
[0187]圖15 (A)、圖15 (B)示出適用有上述探頭單元220的超聲波探測器300 (探測器)的結構例。圖15 (A)示出將探測器探頭310安裝于探測器主體320的情況，圖15 (B)示出將探測器探頭310從探測器主體320分離的情況。
[0188]探測器探頭310包括探頭單元220、與被檢體接觸的接觸部件230及收容探頭單元220的探測器殼體240。元件芯片200設于接觸部件230和支撐部件250之間。
[0189]探測器主體320包括處理裝置330及探測器主體側連接器426。處理裝置330包括發送部332、接收部335(模擬前端部)、收發控制部334。發送部332進行對元件芯片200的驅動脈沖(發送信號)的發送處理。接收部335進行來自元件芯片200的超聲波回波信號(接收信號)的接收處理。收發控制部334進行發送部332和接收部335的控制。探測器主體側連接器426與探頭單元(或探測器探頭)側連接器425連接。探測器主體320通過電纜350與電子設備(例如超聲波圖像裝置)主體連接。
[0190]探頭單元220容納于探測器殼體240，但能夠將探頭單元220從探測器殼體240卸下。這樣能夠僅更換探頭單元220。或者也能夠在容納于探測器殼體240的狀態下，即作為探測器探頭310而更換。
[0191]9.超聲波圖像裝置
[0192]圖16示出超聲波圖像裝置的結構例。超聲波圖像裝置包括超聲波探測器300、電子設備主體400。超聲波探測器300包括探頭單元220 (超聲波探頭單元)、處理裝置330。電子設備主體400包括控制部410、處理部420、用戶接口部430、顯示部440。
[0193]處理裝置330包括發送部332、收發控制部334、接收部335 (模擬前端部)。探頭單元220包括元件芯片200，以及將元件芯片200連接到電路基板(例如剛性基板)的連接部210 (連接器部)。在電路基板上安裝有發送部332、收發控制部334、接收部335。發送部332也可以包括產生脈沖器的電源電壓的高電壓生成電路(例如升壓電路)。
[0194]在發送超聲波的情況下，收發控制部334對發送部332進行發送指示，發送部332接受其發送指示將驅動信號放大成高電壓并輸出驅動電壓。在接收超聲波的反射波的情況下，接收部335接收由元件芯片200檢測到的反射波的信號。接收部335根據來自收發控制部334的接收指示處理反射波的信號(例如放大處理、A/D轉換處理等)，將處理后的信號發送到處理部420。處理部420將該信號視頻化并顯示于顯示部440。
[0195]此外，本實施方式的超聲波換能器器件并不限于如上所述的醫療用的超聲波圖像裝置，可以適用于各種電子設備。例如，作為適用有超聲波換能器器件的電子設備，假設有對建筑物等的內部進行非破壞檢查的診斷設備，和利用超聲波的反射檢測用戶的手指運動的用戶接口設備等。
[0196]此外，如上所述對本實施方式詳細地進行了說明，但本領域技術人員能夠容易理解的是，可以進行實際上不脫離本發明的新的事項及效果的多種變形。因此，這樣的變形例都包含在本發明 的范圍內。例如，在說明書或附圖中，至少一次與更廣義或同義的不同術語一起記載的術語，在說明書或附圖的任何位置都能夠置換為該不同術語。另外本實施方式及變形例的全部的組合都包含在本發明的范圍內。另外集成電路裝置、超聲波元件、超聲波換能器器件、超聲波測定裝置、超聲波探頭單元、超聲波探測器、超聲波圖像裝置的結構/動作和集成電路裝置的安裝方法等，都不限于本實施方式中說明的，可以進行各種變形。
【權利要求】
1.一種超聲波換能器器件，其特征在于， 包括: 超聲波元件陣列，具有3列超聲波元件列，所述超聲波元件列是將電連接的多個超聲波元件沿第一方向配置的超聲波元件列；以及 公共電極線，向所述3列超聲波元件列中的I列超聲波元件列供給公共電壓， 所述3列超聲波元件列沿著與所述第一方向交叉的第二方向配置， 所述公共電極線沿著所述第一方向配置，并配置在所述3列超聲波元件列中位于外側的2列超聲波元件列之間。
2.根據權利要求1所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 所述超聲波元件陣列具有沿著所述第二方向配置、并包括所述3列超聲波元件列的第I~第η超聲波元件列，其中η為3以上的整數， 所述公共電極線向所述第I~第η超聲波元件列中的第i~第j超聲波元件列供給所述公共電壓，并配置于第i_l~第j超聲波元件列中的第k超聲波元件列和第k+Ι超聲波元件列之間，其中1、j為i≤j≤η-l的自然數，k為1-Ι≤k≤j的自然數。
3.根據權利要求1或2所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 包括: 基板，配置有所述超聲波元件陣列、并形成有所述公共電極線；以及信號電極線，形成于所述基板、并對所述超聲波元件列進行信號的供給及接收中的至少一個， 所述多個超聲波元件的各超聲波元件具有第一電極、第二電極、以及設置于所述第一電極和所述第二電極之間的換能器部， 所述第一電極與所述信號電極線連接， 所述第二電極與所述公共電極線連接。
4.根據權利要求3所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 所述基板具有陣列狀配置的多個開口， 所述各超聲波元件具有: 振動膜，堵塞所述多個開口中的對應的開口 ；以及 壓電元件部，設置于所述振動膜上， 所述壓電元件部具有: 下部電極，作為所述第一電極和所述第二電極中的一方、設置于所述振動膜上； 壓電體層，作為所述換能器部、設置成覆蓋所述下部電極的至少一部分；以及上部電極，作為所述第一電極和所述第二電極中的另一方、設置成覆蓋所述壓電體層的至少一部分。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 包括: 多條信號電極線； 第一公共電極線，作為所述公共電極線；以及 至少第二、第三公共電極線， 所述超聲波元件陣列具有包括所述3列超聲波元件列的多個超聲波元件列，所述多條信號電極線的各信號電極線沿著所述第一方向布線，對所述多個超聲波元件列中的任一個進行信號的供給及接收中的至少一個， 所述第一~第三公共電極線的各公共電極線沿著所述第一方向布線，對所述多個超聲波元件列中的一個或多個超聲波元件列供給公共電壓。
6.根據權利要求5所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 所述第一~第三公共電極線中的第一公共電極線與所述多個超聲波元件列中的第I~第P超聲波元件列電連接，并與所述多個超聲波元件列中的第P+1~第q超聲波元件列非電連接，其中，P為自然數，q為q>P的自然數， 所述第一~第三公共電極線中的第二公共電極線與所述第P+1~第q超聲波元件列電連接，并與所述第I~第P超聲波元件列非電連接。
7.根據權利要求5或6所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 包括: 一端側的信號端子，配置于所述第一方向上的所述超聲波元件陣列的一個端部、與所述多條信號電極線中的任一條信號電極線的一端連接；以及 另一端側的信號端子，配置于所述第一方向上的所述超聲波元件陣列的另一個端部、與所述任一條信號電極線的另一端連接。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 包括: 一端側的公共端子，配置于所述第一方向上的所述超聲波元件陣列的一個端部、至少與所述第一~第三公共電極線中的任一個公共電極線的一端連接；以及 另一端側的公共端子，配置于所述第一方向上的所述超聲波元件陣列的另一個端部、與所述任一個公共電極線的另一端連接。
9.根據權利要求5至8中任一項所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 包括: 第一公共端子，與所述第一公共電極線連接； 第二公共端子，與所述第二公共電極線連接； 第一信號端子，與所述多條信號電極線中的第I~第r信號電極線共同連接，其中r為自然數；以及 第二信號端子，與所述多條信號電極線中的第r+Ι~第2r信號電極線共同連接， 所述第一公共電極線和所述第I~第r信號電極線與所述多個超聲波元件列中的第I~第r超聲波元件列電連接， 所述第二公共電極線和所述第r+Ι~第2r信號電極線與所述多個超聲波元件列中的第r+1~第2r超聲波元件列電連接。
10.根據權利要求3或4所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 所述信號電極線在對所述超聲波元件陣列的俯視觀察中，包含與所述換能器部重疊的位置而沿著所述第一方向布線， 所述公共電極線在所述俯視觀察中，在不與所述換能器部重疊的位置沿著所述第一方向布線。
11.根據權利要求3或4所述的超聲波換能器器件，其特征在于，所述信號電極線在對所述超聲波元件陣列的俯視觀察中，在不與所述換能器部重疊的位置沿著所述第一方向布線， 所述公共電極線在所述俯視觀察中，在不與所述換能器部及所述信號電極線重疊的位置沿著所述第一方向布線。
12.—種超聲波換能器器件，其特征在于， 包括在基板上陣列狀配置的超聲波元件陣列，并且， 以配置于所述超聲波元件陣列的角落上的第一超聲波元件的公共電極的電位與配置于所述超聲波兀件陣列的中央的第二超聲波兀件的公共電極的電位不產生差分的方式，在所述基板上形成有公共電極線。
13.根據權利要求12所述的超聲波換能器器件，其特征在于， 所述超聲波元件陣列具有3列超聲波元件列，所述超聲波元件列是使電連接的多個超聲波元件沿著第一方向配置的超聲波元件列， 所述公共電極線向所述3列超聲波元件列中的I列超聲波元件列供給公共電壓， 所述3列超聲波元件列沿著與所述第一方向交叉的第二方向配置， 所述公共電極線沿著所述第一方向配置，并配置于所述3列超聲波元件列中位于外側的2列超聲波元件列之間。
14.一種超聲波測定裝置，其特征在于， 包括: 超聲波換能器器件； 第一柔性基板，配置有第一多條信號線；以及 第二柔性基板，配置有第二多條信號線， 所述超聲波換能器器件包括: 超聲波元件陣列，具有3列超聲波元件列，所述超聲波元件列是將電連接的多個超聲波元件沿著第一方向配置的超聲波元件列； 公共電極線，向所述3列超聲波元件列中的I列超聲波元件列供給公共電壓； 基板，配置有所述超聲波元件陣列、并形成有所述公共電極線；以及3條信號電極線，在所述基板上形成、對所述3列超聲波元件列各自進行信號的供給及接收中的至少一個， 所述3列超聲波元件列沿著與所述第一方向交叉的第二方向配置， 所述公共電極線沿著所述第一方向配置，并配置于所述3列超聲波元件列中位于外側的2列超聲波元件列之間， 所述第一多條信號線中的3條信號線各自與所述3條信號電極線中的任一條的一端連接， 所述第二多條信號線中的3條信號線各自與所述3條信號電極線中的任一條的另一端連接。
15.根據權利要求14所述的超聲波測定裝置，其特征在于， 包括: 第一集成電路裝置，安裝于所述第一柔性基板、具有第一多個發送電路；以及 第二集成電路裝置，安裝于所述第二柔性基板、具有第二多個發送電路，所述第一多個發送電路的各發送電路向所述第一多條信號線中的任一條輸出發送信號， 所述第二多個發送電路的各發送電路向所述第二多條信號線中的任一條輸出發送信號。
16.一種探頭單元，其特征在于， 是探測器的探頭單元， 包括權利要求1至13中任一項所述的超聲波換能器器件，并且， 相對于所述探測器的探測器主體能夠裝卸。
17.一種探測器，其特征在于， 包括權利要求1至13中任一項所述的超聲波換能器器件。
18.—種超聲波圖像裝置，其特征在于， 包括: 權利要求1至13中任 一項所述的超聲波換能器器件；以及 顯示部，顯示顯示用圖像數據。
【文檔編號】A61B8/00GK104013422SQ201410064672
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2013年2月28日
【發明者】加納一幸 申請人:精工愛普生株式會社