本發明涉及超聲波器件、壓電器件、超聲波測定裝置及電子設備。
背景技術:
目前,公知具備接收和發送超聲波的超聲波接收發送部的超聲波探測器,在該超聲波探測器中,超聲波接收發送部經由板狀的襯墊材料層電連接于信號處理電路部,根據來自信號處理電路部的發送脈沖信號發送超聲波,并根據接收到的超聲波將接收脈沖信號輸出至信號處理電路部(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1中記載的超聲波接收發送部具備隔膜和配置于隔膜的超聲波放射側、支承該隔膜的支承部件。其中,隔膜具備薄板狀的基材層和相對于基材層設置于支承部件的相反側的一面(背面)側的作為電-機械轉換元件的驅動層。并且,在基材層的背面側設置有硅通孔(TSV:Through Silicon Via)基板(密封部件),通過該TSV基板覆蓋驅動層。設置于TSV基板的貫通電極經由襯墊材料層可通電地連接于信號處理電路部。這樣,隔膜在由密封部件支承的狀態下固定于襯墊材料層等。
【現有技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1:日本特開2011-259274號公報
但是,在專利文獻1所記載的超聲波探測器(超聲波模塊)中,由于設置有驅動層的隔膜經由TSV基板(密封板)和襯墊材料層固定于信號處理電路部即電路基板,因此存在隔膜、密封板、襯墊材料層及電路基板的排列方向上的厚度尺寸變大,超聲波模塊大型化的技術問題。
對此,考慮通過縮小密封部件的厚度尺寸來抑制超聲波探測器的大型化。但是,在這種情況下,由于密封板的剛性下降,因此擔心密封板、隔膜因超聲波探測器接觸測定對象時產生的應力而發生變形或破損。因而,需要確保密封板的剛性,而縮小密封板的厚度尺寸也存在限度,難以實現既確保期望的剛性又使超聲波模塊小型化。
技術實現要素:
本發明的目的之一在于提供具有期望的剛性且小型的超聲波器件、壓電器件、超聲波測定裝置及電子設備。
本發明的一應用例的超聲波器件,其特征在于,具備:元件基板,設置有呈陣列狀配置多個超聲波換能器而成的超聲波換能器陣列;陣列對置板,接合于所述元件基板,至少覆蓋所述超聲波換能器陣列;以及支承基板,支承所述元件基板和所述陣列對置板中的至少任一個,所述支承基板具有插入部,至少所述陣列對置板的局部插入所述插入部。
在本應用例中,支承基板在至少陣列對置板的局部插入插入部的狀態下,支承元件基板和陣列對置板中的至少任一個。
在這樣的構成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規定厚度尺寸的支承基板、陣列對置板及元件基板的以往的構成相比,能夠將厚度尺寸縮小相當于插入插入部中的至少陣列對置板的局部的厚度尺寸的量,能夠實現超聲波器件的小型化。另外,由于也可以不縮小陣列對置板的尺寸以實現超聲波器件的小型化,因此能夠抑制陣列對置板的剛性下降。這樣,根據本應用例,能夠提供具有期望的剛性且小型的超聲波器件。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述超聲波器件還具備固定部件,所述固定部件將所述陣列對置板固定于所述支承基板。
這里,作為固定部件,可以使用例如各種粘結劑等的樹脂材料。
在本應用例中,利用固定部件將陣列對置板固定于支承基板。即,陣列對置板在插入插入部的狀態下,固定于支承基板。由此,例如,即使在測定時等平行于基板厚度方向的應力發生作用的情況下,也能夠抑制由于陣列對置板在插入部內移動而元件基板發生變形、或者由于變形量超出允許范圍而元件基板破損。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述插入部是沿所述支承基板的厚度方向設置的第一槽部,所述第一槽部具有第一底面,所述第一底面抵接于所述陣列對置板的與所述元件基板相反一側的面。
在本應用例中,插入部是沿元件基板的厚度方向設置的第一槽部,第一槽部的第一底面抵接于陣列對置板的與元件基板相反一側的面。在這樣的構成中,能夠在陣列對置板抵接于第一底面的狀態下,使元件基板和陣列對置板中的至少一個支承于支承基板。由此,能夠在基板厚度方向上相對于支承基板對陣列對置板和元件基板進行定位。即,由于能夠根據第一槽部的厚度方向的尺寸設定陣列對置板的插入量,因此能夠相對于支承基板將元件基板定位于期望位置,也容易進行定位。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述插入部是沿厚度方向貫通所述支承基板的貫通孔。
在本應用例中,插入部設置為貫通支承基板。在這樣的構成中,即使是具有支承基板的厚度尺寸以上的厚度的陣列對置板,也能夠將陣列對置板以期望的插入量插入插入部。也就是說,不管陣列對置板的厚度尺寸是大是小,都能夠設定元件基板的位置,能夠擴展超聲波器件內的設計自由度。例如,在將支承基板配置于平坦面的狀態下,通過將元件基板固定于支承基板,能夠進行使陣列對置板的與元件基板相反側的端面和支承基板的一面在厚度方向上位于同一位置的配置。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述超聲波器件還具備加強板,所述加強板覆蓋所述貫通孔并接合于所述支承基板,所述加強板的面對所述貫通孔的面抵接于所述陣列對置板的與所述元件基板相反側的面。
在本應用例中,加強板以覆蓋貫通孔的方式接合于支承基板,該加強板的面對貫通孔的面抵接于陣列對置板的與元件基板相反側的面。在這樣的構成中,能夠在陣列對置板抵接于加強板的狀態下,使元件基板和陣列對置板中的至少一個支承于支承基板。由此,能夠在基板厚度方向上將陣列對置板和元件基板相對于支承基板定位于期望位置。另外,能夠利用加強板加強支承基板,能夠提高超聲波器件的強度。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述加強板在從厚度方向俯視觀察所述加強板時在與所述陣列對置板重疊的位置具有第二槽部,所述陣列對置板的與所述元件基板相反側的端部插入所述第二槽部,所述第二槽部具有第二底面,所述第二底面抵接于所述陣列對置板的與所述元件基板相反側的面。
在本應用例中,在厚度方向上,陣列對置板的與元件基板相反側的端部從支承基板突出,該端部插入到設置于加強板的第二槽部中。并且,能夠在上述陣列對置板的與所述元件基板相反側的面抵接于第二槽部的第二底面的狀態下,使元件基板和陣列對置板中的至少一個支承于支承基板。由此,與上述發明相同,能夠在基板厚度方向上將陣列對置板和元件基板相對于支承基板定位于期望位置。而且,能夠根據第二槽部的厚度方向的尺寸設定矩陣對置板的插入量,能夠進一步擴展超聲波器件內的設計自由度。另外,通過將第二槽部的平面形狀(從板厚方向俯視觀察加強板時的形狀)設定為對應于陣列對置板的平面形狀的形狀,能夠適當實施陣列對置板的對準調整,并且能夠抑制其向平面方向的位移。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述元件基板具有在從基板厚度方向俯視觀察時從所述陣列對置板和所述插入部突出的突出部,所述突出部接合于所述支承基板。
在本應用例中,在陣列對置板插入插入部的狀態下,元件基板的突出部和支承基板接合。在這樣的構成中,在將陣列對置板插入到插入部中的狀態下,容易調整元件基板在俯視觀察下相對于支承基板的位置,能夠實現定位精度的提高。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述超聲波器件還具備接合部件,所述接合部件將所述元件基板接合于所述支承基板,所述元件基板具有第一面以及所述第一面的相反側的第二面,所述超聲波換能器陣列設置于所述第一面,所述陣列對置板接合于所述第一面,在所述元件基板的所述突出部的所述第一面具有電連接于所述超聲波換能器的元件端子部,所述支承基板具有設置于與所述元件端子部相對的位置并電接合于所述元件端子部的電路端子部,所述接合部件由導電性材料形成并電接合所述元件端子部和所述電路端子部。
在本應用例中,利用作為接合部件的導電性材料直接結合設置于元件基板的元件端子部和設置于支承基板的電路端子部(所謂的“倒裝法安裝”),從而接合元件基板和支承基板。由此,能夠簡化超聲波器件的安裝階段的操作工序,能夠提高制造效率。另外,安裝時,在利用焊錫接合上述元件端子部及電路端子部和柔性基板的情況下,對柔性基板進行一端側加熱和另一端側加熱這兩次加熱,加熱工序數量增加。在這種情況下,擔心在進行第二次加熱之前,配置于超聲波模塊的樹脂材料(例如覆蓋電路端子部的樹脂覆膜、粘結劑等)熱收縮或變形,從而應力作用于元件基板,該元件基板發生變形。對此,在本應用例中,利用倒裝法安裝,通過一次加熱就能夠接合元件端子部及電路端子部,能夠抑制上述元件基板發生變形。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述元件基板具有多個所述超聲波換能器各自對應的開口部和堵塞所述開口部的振動膜,所述陣列對置板具有凹部和隔壁部,所述凹部設置于在沿所述元件基板的厚度方向俯視觀察時與所述超聲波換能器的所述振動膜重疊的位置,所述隔壁部在多個超聲波換能器之間的所述振動膜以外的區域支承所述元件基板且隔開所述凹部。
在本應用例中,陣列對置板具有設置于與各超聲波換能器重疊的位置處的凹部和在超聲波換能器之間的除形成有振動膜的區域之外的區域內支承元件基板且隔開凹部的隔壁部。在這樣的構成中,由于對應于各超聲波換能器的凹部被隔壁部隔開,因此能夠抑制超聲波換能器之間的串擾。另外,由于元件基板由隔壁部支承,因此能夠抑制元件基板撓曲。
在本應用例的超聲波器件中,優選地,所述元件基板具有多個所述超聲波換能器各自對應的開口部和堵塞所述開口部的振動膜,所述超聲波換能器陣列具有多個超聲波換能器組,所述超聲波換能器組包括由同一驅動信號驅動且鄰接配置的多個所述超聲波換能器,所述陣列對置板具有凹部和隔壁部,所述凹部設置于在沿所述元件基板的厚度方向俯視觀察時與包括在多個所述超聲波換能器組內的所述超聲波換能器的所述振動膜重疊的位置且朝所述元件基板側開口,所述隔壁部在多個所述超聲波換能器組之間的所述振動膜以外的區域支承所述元件基板且隔開所述凹部。
在本應用例中,陣列對置板具有設置于與各超聲波換能器組重疊的位置處的凹部和在超聲波換能器組之間的除形成有振動膜的區域之外的區域內支承元件基板且隔開凹部的隔壁部。在這樣的構成中,由于對應于各超聲波換能器組的凹部被隔壁部隔開,因此能夠抑制超聲波換能器組之間的串擾。另外,由于元件基板由隔壁部支承,因此能夠抑制元件基板撓曲。
本發明的一應用例的壓電器件,其特征在于,具有:元件基板,設置有呈陣列狀配置多個壓電元件而成的壓電元件陣列;陣列對置板,接合于所述元件基板,至少覆蓋所述壓電元件陣列;以及支承基板,支承所述元件基板和所述陣列對置板中的至少任一個,所述支承基板具有插入部,至少所述陣列對置板的局部插入所述插入部。
在本應用例中,支承基板在至少陣列對置板的局部插入插入部的狀態下,支承元件基板和陣列對置板中的至少任一個。
在這樣的構成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規定厚度尺寸的支承基板、陣列對置板及元件基板的以往的構成相比,能夠將厚度尺寸縮小相當于插入于插入部中的所述至少陣列對置板的局部的厚度尺寸的量,能夠實現壓電器件的小型化。另外,由于也可以不縮小陣列對置板的尺寸以實現壓電器件的小型化,因此能夠抑制陣列對置板的剛性下降。這樣,根據本應用例,能夠提供具有期望的剛性且小型的壓電器件。
本發明的一應用例的超聲波測定裝置,其特征在于,具備:元件基板,設置有呈陣列狀配置多個超聲波換能器而成的超聲波換能器陣列;陣列對置板,接合于所述元件基板,至少覆蓋所述超聲波換能器陣列;支承基板,支承所述元件基板和所述陣列對置板中的至少任一個;以及控制部,控制所述超聲波換能器,所述支承基板具有插入部,至少所述陣列對置板的局部插入所述插入部。
在本應用例中,支承基板在至少陣列對置板的局部插入插入部的狀態下,支承元件基板和陣列對置板中的至少任一個。
在這樣的構成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規定厚度尺寸的支承基板、陣列對置板及元件基板的以往的構成相比,能夠將厚度尺寸縮小相當于插入于插入部中的所述至少陣列對置板的局部的厚度尺寸的量,能夠實現超聲波測定裝置的小型化。另外,由于也可以不縮小陣列對置板的尺寸以實現超聲波測定裝置的小型化,因此能夠抑制陣列對置板的剛性下降。這樣,根據本應用例,能夠提供具有期望的強度且小型的超聲波測定裝置。
本發明的一應用例的電子設備,其特征在于,具備:元件基板,設置有呈陣列狀配置多個壓電元件而成的壓電元件陣列;陣列對置板,接合于所述元件基板,至少覆蓋所述壓電元件陣列;支承基板,支承所述元件基板和所述陣列對置板中的至少任一個;以及控制部,控制所述壓電元件,所述支承基板具有插入部,至少所述陣列對置板的局部插入于所述插入部中。
在本應用例中,支承基板在至少陣列對置板的局部插入插入部的狀態下,支承元件基板和陣列對置板中的至少任一個。
在這樣的構成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規定厚度尺寸的支承基板、陣列對置板及元件基板的以往的構成相比,能夠將厚度尺寸縮小相當于插入于插入部中的所述至少陣列對置板的局部的厚度尺寸的量,能夠實現電子設備的小型化。另外,由于也可以不縮小陣列對置板的尺寸以實現電子設備的小型化,因此能夠抑制陣列對置板的剛性下降。這樣,根據本應用例,能夠提供具有期望的強度且小型的電子設備。
附圖說明
圖1是示出第一實施方式的超聲波測定裝置的簡要構成的立體圖。
圖2是示出第一實施方式的超聲波測定裝置的簡要構成的框圖。
圖3是示出第一實施方式的超聲波探測器中的超聲波器件的簡要構成的俯視圖。
圖4是從密封板側觀察第一實施方式的超聲波器件的元件基板時的俯視圖。
圖5是第一實施方式的超聲波器件的截面圖。
圖6是從元件基板側觀察第一實施方式的超聲波器件的密封板時的俯視圖。
圖7是從元件基板側觀察第一實施方式的超聲波器件的配線基板時的俯視圖。
圖8的(A)~(C)是示出第一實施方式中的超聲波單元安裝于配線基板的方法的圖。
圖9是示出以往的超聲波器件的構成例的截面圖。
圖10是第二實施方式的超聲波器件的截面圖。
圖11是第三實施方式的超聲波器件的截面圖。
圖12是第三實施方式的變形例的超聲波器件的截面圖。
圖13是第四實施方式的超聲波器件的截面圖。
圖14是第四實施方式的變形例的超聲波器件的截面圖。
圖15是第五實施方式的超聲波器件的截面圖。
圖16是第五實施方式的變形例的超聲波器件的截面圖。
圖17是第六實施方式的超聲波器件的截面圖。
圖18是從元件基板側觀察第六實施方式的超聲波器件的密封板時的俯視圖。
圖19是示出另一實施方式的一例電子設備的圖。
符號說明
1超聲波測定裝置、8超聲波清洗器(電子設備)、10控制裝置(控制部)、23、23A配線基板(支承基板)、24、24A~24G超聲波器件(壓電器件)、41A背面(第一面)、41B工作面(第二面)、41C突出部、42、42A密封板、45接合部件、46樹脂部件(固定部件)、47、47A加強板、50超聲波換能器陣列、51超聲波換能器、51A超聲波換能器組、213配線端子部(元件端子部)、231配線端子部(電路端子部)、232貫通孔(插入部)、237槽部(第一槽部、插入部)、237A底面、411A開口部、412振動膜、413壓電元件、414P第一電極墊(元件端子部)、416P第二電極墊(元件端子部)、421凹槽、422隔壁部、423端部、424凹槽、425隔壁部、471第二槽部、471A第二底面。
具體實施方式
[第一實施方式]
下面,基于附圖,對本發明的第一實施方式的作為電子設備的超聲波測定裝置進行說明。
[超聲波測定裝置1的構成]
圖1是示出本實施方式的超聲波測定裝置1的簡要構成的立體圖。圖2是示出超聲波測定裝置1的簡要構成的框圖。
如圖1所示,本實施方式的超聲波測定裝置1具備超聲波探測器2、和經由電纜3電連接于超聲波探測器2的控制裝置10??刂蒲b置10相當于本發明的控制部。
該超聲波測定裝置1的超聲波探測器2抵接于生物體(例如人體)的表面,并從超聲波探測器2向生物體內送出超聲波。另外,利用超聲波探測器2接收由生物體內的器官反射的超聲波,并基于該接收信號,例如獲取生物體內的內部斷層圖像、或者測定生物體內的器官的狀態(例如血流等)。
[超聲波探測器2的構成]
圖3是示出超聲波探測器2中的超聲波器件24的簡要構成的俯視圖。
超聲波探測器2具備:殼體21;設置于殼體21內部的超聲波單元22;以及設置有用于控制超聲波單元22的驅動電路等,并支承超聲波單元22的配線基板23。
此外,超聲波器件24構成為包括超聲波單元22和配線基板23,超聲波單元22和配線基板23通過接合部件45(參照圖5)接合。另外,超聲波單元22是本發明的壓電器件的一例,如下文所述,構成為包括壓電元件413。
如圖1所示,殼體21在俯視觀察下形成為矩形的箱狀,在正交于厚度方向的一面(傳感器面21A)上設置有傳感器窗21B,露出超聲波單元22的局部。另外,在殼體21的局部(在圖1所示的例中為側面)上設置有電纜3的通過孔21C,電纜3從通過孔21C連接于殼體21內部的配線基板23。另外,向電纜3和通過孔21C之間的縫隙中填充例如樹脂材料等,從而確保防水性。
需要說明的是,在本實施方式中,示出了利用電纜3連接超聲波探測器2和控制裝置10的構成例,但并不限定于此,例如,既可以通過無線通信連接超聲波探測器2和控制裝置10,也可以在超聲波探測器2內設置控制裝置10的各種構成。
[超聲波單元22的構成]
圖4是從密封板42側觀察超聲波單元22中的元件基板41時的俯視圖。圖5是沿圖4中的B-B線截取的超聲波器件24的截面圖。
如圖3和圖4所示,構成超聲波器件24的超聲波單元22具備元件基板41、密封板42、聲音整合層43(參照圖5)及聲透鏡44(參照圖5)。
(元件基板41的構成)
如圖5所示,元件基板41具備基板主體部411、層疊于基板主體部411的振動膜412、以及層疊于振動膜412的壓電元件413。這里,在元件基板41上,與密封板42相對的背面41A是本發明中的第一面,背面41A的相反側的工作面41B是本發明中的第二面。另外,由振動膜412和壓電元件413構成本發明的超聲波換能器51。
這里,如圖4所示,在從厚度方向觀察元件基板41的俯視時,在元件基板41的中心區域內設置有呈陣列狀配置多個超聲波換能器51而成的超聲波換能器陣列(壓電元件陣列)50。以后,將設置有該超聲波換能器陣列50的區域稱作“陣列區域Ar1”。如下文所述,在元件基板41的背面41A側的至少與陣列區域Ar1重疊的位置處配置有密封板42。
另外,如圖5所示,元件基板41具有從配置為與陣列區域Ar1重疊的密封板42向X方向的兩側突出的突出部41C。如圖4所示,在突出部41C的背面41A側的端子區域Ar2內設置有沿Y方向配置的多個第一電極墊414P和第二電極墊416P。這些第一電極墊414P和第二電極墊416P相當于本發明的元件端子部。需要說明的是,如下文所述,元件基板41在突出部41C處通過接合部件45(圖4中用雙點劃線示出其配置位置)接合于配線基板23。
基板主體部411例如是Si等的半導體基板。在該基板主體部411的陣列區域Ar1內設置有對應于各個超聲波換能器51的開口部411A。另外,各開口部411A由基板主體部411的背面41A側設置的振動膜412堵塞。
振動膜412由例如SiO2、SiO2和ZrO2的層疊體等構成,以完全覆蓋基板主體部411的背面41A側的方式設置。該振動膜412的厚度尺寸是相對于基板主體部411足夠小的厚度尺寸。在用Si構成基板主體部411、用SiO2構成振動膜412的情況下,例如通過對基板主體部411的背面41A側進行氧化處理,能夠容易地形成期望的厚度尺寸的振動膜412。另外,在這種情況下,通過將SiO2的振動膜412作為蝕刻終止層而對基板主體部411進行蝕刻處理,能夠容易地形成開口部411A。
另外,如圖5所示,在堵塞各開口部411A的振動膜412上設置有各自作為下部電極414、壓電膜415及上部電極416的層疊體的壓電元件413。在此,由振動膜412和壓電元件413構成本發明的超聲波換能器51。
在這樣的超聲波換能器51中,通過對下部電極414和上部電極416之間施加規定頻率的矩形波電壓,從而能夠使開口部411A的開口區域內的振動膜412振動而送出超聲波。另外,如果振動膜412因從對象物反射的超聲波而產生振動,則壓電膜415的上下之間產生電位差。因此,能夠通過檢測下部電極414和上部電極416之間產生的上述電位差,來檢測所接收的超聲波。
另外,在本實施方式中,如圖4所示,配置有多個上述那樣的超聲波換能器51沿X方向和正交于X方向的Y方向配置于元件基板41的陣列區域Ar1內。
在此,下部電極414形成為沿X方向的直線狀。即,下部電極414跨沿X方向排列的多個超聲波換能器51設置,并由位于壓電膜415和振動膜412之間的下部電極主體414A、連結相鄰的下部電極主體414A的下部電極線414B、以及向陣列區域Ar1外的端子區域Ar2引出的下部端子電極線414C構成。因此,在沿X方向排列的超聲波換能器51中,下部電極414成為同電位。
另外,下部端子電極線414C延伸至陣列區域Ar1外的端子區域Ar2,在端子區域Ar2內構成連接于下文所述的配線端子部231的第一電極墊414P。
另一方面,如圖4所示,上部電極416具有:跨沿Y方向排列的多個超聲波換能器51而設置的元件電極部416A;以及連結相互平行的元件電極部416A的端部彼此的共通電極部416B(構成本發明的第二電極線的一部分)。元件電極部416A具有:層疊于壓電膜415上的上部電極主體416C;連結相鄰的上部電極主體416C的上部電極線416D(構成本發明的第二電極線的一部分);以及從配置于Y方向的兩端部的超聲波換能器51沿Y方向延伸至外側的上部端子電極416E(構成本發明的第二電極線的一部分)。
共通電極部416B分別設置于陣列區域Ar1以外的外周區域Ar3的Y方向的兩側。+Y側的共通電極部416B連接從沿Y方向設置的多個超聲波換能器51中的設置于+Y側端部的超聲波換能器51向+Y側延伸的上部端子電極416E彼此。-Y側端部的共通電極部416B連接向-Y側延伸的上部端子電極416E彼此。因此,在陣列區域Ar1內的各超聲波換能器51中,上部電極416成為同電位。另外,該一對共通電極部416B沿X方向設置,其端部從陣列區域Ar1引出至端子區域Ar2。而且,共通電極部416B在端子區域Ar2內構成連接于下文所述的配線端子部231的第二電極墊416P。
在上述那樣的超聲波換能器陣列50中,通過由下部電極414連結的沿X方向排列的超聲波換能器51構成由同一驅動信號驅動的一個超聲波換能器組51A,從而構成該超聲波換能器組51A沿Y方向排列多個而成的二維陣列結構。
(密封板42的構成)
圖6是從元件基板41側觀察密封板42時的俯視圖。
密封板42相當于本發明的陣列對置板,如圖6所示,從厚度方向觀察密封板42時,其平面形狀形成為例如矩形,由硅基板等的半導體基板、絕緣體基板構成。如圖3所示,密封板42在俯視觀察下至少與陣列區域Ar1重疊且在X方向上配置于成為兩個端子區域Ar2之間的位置處,在陣列區域Ar1以外的外周區域Ar3內,通過接合膜、粘結劑等接合于元件基板41。由此,能夠通過密封板42提高元件基板41的基板強度。
需要說明的是,由于密封板42的材質、厚度影響超聲波換能器51的頻率特性,因此,優選地,根據超聲波換能器51接收和發送的超聲波的中心頻率進行設定。
該密封板42在元件基板41的與陣列區域Ar1相對的陣列對置區域Ar4(參照圖4)內形成有超聲波換能器51各自對應的多個凹槽(凹部)421。在鄰接的凹槽421之間,由該凹槽421形成的內部空間被隔壁部422隔開。
通過形成該凹槽421,在振動膜412的被超聲波換能器51振動的區域(開口部411A內),在與元件基板41之間設置規定尺寸的間隙421A,不妨礙振動膜412振動。
另外,隔壁部422配置于基板主體部411的與超聲波換能器51之間的開口部411A以外的區域(支承部411B;參照圖5)重疊的位置處,并支承基板主體部411。通過利用該隔壁部422隔出內部空間S,能夠抑制來自一個超聲波換能器51的背面波射入另一鄰接的超聲波換能器51的不良情況(串擾)。
需要說明的是,也可以接合基板主體部411的開口部411A以外的區域(支承部411B)和密封板42的隔壁部422。
另外,如果振動膜412產生振動,則除了開口部411A側(工作面41B側),密封板42側(背面41A側)也釋放作為背面波的超聲波。該背面波通過密封板42反射,經由間隙421A再次釋放至振動膜412側。這時,如果反射背面波和從振動膜412向工作面41B側放出的超聲波的相位發生了偏移,則超聲波衰減。因此,在本實施方式中,以使間隙421A內的聲音距離成為超聲波的波長λ的四分之一(λ/4)的奇數倍的方式設定各凹槽421的槽深。換言之,考慮從超聲波換能器51發出的超聲波的波長λ,設定元件基板41、密封板42的各部分的厚度尺寸。
(聲音整合層43和聲透鏡44的構成)
如圖5所示,聲音整合層43設置于元件基板41的工作面41B側。具體而言,聲音整合層43填充在元件基板41的開口部411A內,且從基板主體部411的工作面41B側以規定的厚度尺寸形成。
聲透鏡44設置于聲音整合層43上,如圖1所示,從殼體21的傳感器窗21B露出至外部。
該聲音整合層43、聲透鏡44將從超聲波換能器51發送的超聲波高效傳播至作為測定對象的生物體,另外,將生物體內反射的超聲波高效傳播至超聲波換能器51。因而,聲音整合層43和聲透鏡44被設定為元件基板41的超聲波換能器51的聲阻抗和生物體的聲阻抗的中間的聲阻抗。
[配線基板23的構成]
圖7是從元件基板41側觀察配線基板23時的俯視圖。
配線基板23相當于本發明的支承基板,接合有元件基板41。如圖5和圖7所示,該配線基板23具備配線端子部231和貫通孔232。
配線端子部231相當于本發明的電路端子部,設置于在元件基板41的突出部41C的端子區域Ar2內設置的各電極墊414P、416P對應的位置處。該配線端子部231通過例如焊錫等具有導電性的接合部件45接合于相應的電極墊414P、416P。即,元件基板41的突出部41C通過接合部件45接合于配線基板23。需要說明的是,配線端子部231和接合部件45由樹脂覆膜45A覆蓋。
貫通孔232相當于本發明的插入部,如圖4所示,密封板42插入于貫通孔232內。在圖示的例中,貫通孔232在俯視觀察下具有對應于密封板42的形狀(圖示的例中為矩形),以可插入該密封板42的方式構成,并沿厚度方向貫通配線基板23。在密封板42插入于該貫通孔232內的狀態下,配線端子部231和各電極墊414P、416P通過接合部件45接合,元件基板41接合于配線基板23。
另外,配線基板23設置有用于驅動超聲波單元22的驅動電路等。具體而言,如圖2所示,配線基板23具備選擇電路233、發送電路234、接收電路235及連接部236(參照圖3)。
選擇電路233基于控制裝置10的控制,對連接超聲波單元22和發送電路234的發送連接、以及連接超聲波單元22和接收電路235的接收連接進行切換。
在控制裝置10的控制下切換為發送連接時,發送電路234經由選擇電路233輸出用于向超聲波單元22發送超聲波的發送信號。
在控制裝置10的控制下切換為接收連接時,接收電路235經由選擇電路233向控制裝置10輸出從超聲波單元22輸入的接收信號。接收電路235構成為包括例如低噪聲放大器、電壓控制衰減器、可編程增益放大器、低通濾波器、A/D轉換器等,在對接收信號實施轉換成數字信號、消除噪聲成分、放大至期望信號電平等的各種信號處理之后,將處理后的接收信號輸出至控制裝置10。
連接部236連接于發送電路234、接收電路235。另外,在連接部236上連接有電纜3,如上所述,該電纜3從殼體21的通過孔21C引出并連接于控制裝置10。
[超聲波單元22安裝于配線基板23的方法]
圖8是示出本實施方式中的超聲波單元22安裝于配線基板23的方法的圖。
在本實施方式中,超聲波單元22和配線基板23的連接首先如圖8的(A)所示,在設置于元件基板41的各電極墊414P、416P相對的位置處的配線端子部231,設置例如焊錫等具有導電性的接合部件45。需要說明的是,雖省略圖示,但配線基板23放置于平坦面上。
然后,如圖8的(B)和圖8的(C)所示,從配線基板23的法線方向(厚度方向)疊置超聲波單元22,并利用按壓部件等進行按壓。由此,各電極墊414P、416P和配線端子部231通過接合部件45接合。然后,利用樹脂覆膜45A覆蓋電極墊414P、416P和配線端子部231,從而能夠容易地將超聲波單元22安裝于配線基板23。
圖9是示意性示出使用FPC 71電連接超聲波單元22和配線基板23的現有例的構成的截面圖。在圖9所示的現有例中,密封板72在俯視觀察下具有與元件基板41大致相同的外形,在與各電極墊414P、416P重疊的位置處設置有開口73。另外,FPC 71的一端插入于該開口73內,并連接于414P、416P。該FPC 71在開口73的角部附近以使該FPC 71的另一端朝向配線基板23的外周部的方式沿配線基板23折曲。并且,FPC 71的另一端連接于配線基板23的配線端子部231。在這樣的現有例中,FPC 71和密封板72上的開口73的角部接觸可能導致FPC 71斷線(參照圖9的區域I)。另外,由于FPC 71的折曲部分的角度變化、FPC 71的張力,超聲波單元22可能浮起(參照圖9的區域II)。
與此相對,在采用本實施方式那樣的倒裝法安裝的構成中,不會像圖9所示的現有例那樣,由于FPC 71和密封板72上的開口73的角部接觸而導致斷線,提高了配線可靠性。另外,由于超聲波單元22不會因FPC 71的張力而浮起,因此能夠將超聲波從超聲波換能器陣列50高精度地發送至期望方向,另外,能夠從期望方向高精度地接收超聲波。
另外,在將FPC 71的一端連接于超聲波單元22,設置樹脂覆膜74之后,將另一端連接于配線基板23的情況下,經加熱的FPC 71、樹脂覆膜74可能因熱收縮等發生變形。
與此相對,在本實施方式中,在連接了電極墊414P、416P和配線端子部231并用樹脂覆膜45A覆蓋后,不對其進行加熱。因而,能夠抑制樹脂覆膜45A因熱收縮等發生變形從而應力作用于超聲波單元22,能夠抑制元件基板41因該應力而發生變形等不良情況的出現。
[控制裝置10的構成]
如圖2所示,控制裝置10構成為具備操作部11、顯示部12、存儲部13及運算部14。該控制裝置10可以使用例如平板終端、智能電話、個人計算機等終端裝置,也可以是用于操作超聲波探測器2的專用終端裝置。
操作部11是便于用戶操作超聲波測定裝置1的UI(user interface,用戶界面),可以由例如設置于顯示部12上的觸摸面板、操作按鈕、鍵盤、鼠標等構成。
顯示部12由例如液晶顯示器等構成,用于顯示圖像。
存儲部13存儲用于控制超聲波測定裝置1的各種程序、各種數據。
運算部14由例如CPU(Central Processing Unit,中央處理器)等運算電路、存儲器等存儲電路構成。而且,運算部14通過讀取并執行存儲于存儲部13中的各種程序,從而對發送電路234進行發送信號的生成和輸出處理的控制,對接收電路235進行接收信號的頻率設定、增益設定等的控制。
[第一實施方式的作用効果]
配線基板23具有在元件基板41側開口并從元件基板41側插入密封板42的貫通孔232。在超聲波器件24中,在密封板42插入于該貫通孔232內的狀態下,元件基板41通過接合部件45接合于配線基板23。
在這樣的構成中,與沿基板厚度方向依次層疊各自具有規定厚度尺寸的支承基板、密封板及元件基板的以往的構成相比,能夠將超聲波器件24的厚度尺寸縮小相當于插入于貫通孔232內的密封板42的厚度尺寸的量,能夠實現超聲波器件24的小型化。另外,能夠抑制為了實現超聲波器件24的小型化而縮小密封板的尺寸從而導致的密封板的剛性下降。這樣,根據本實施方式,能夠提供具有期望的剛性且小型的超聲波器件24。另外,能夠提供具有期望的強度且小型的超聲波測定裝置1。
貫通孔232設置為貫通配線基板23。在這樣的構成中,即使是具有配線基板23的厚度尺寸以上的厚度的密封板42,也能夠將陣列對置板以期望的插入量插入到貫通孔232中。也就是說,不管密封板42的厚度尺寸是大是小,都能夠設定元件基板41的位置,能夠擴展超聲波器件24內的設計自由度。例如,在將配線基板23配置于平坦面的狀態下,通過將元件基板41接合于配線基板23,也能夠進行使密封板42的與元件基板41相反側的面、和配線基板23的與元件基板41相反一側的面在厚度方向上位于同一位置的配置。需要說明的是,在這種情況下,能夠將元件基板41相對于配線基板23配置于基板厚度方向上的期望位置處。
元件基板41具有突出部41C,并在突出部41C處接合于配線基板23。在本實施方式中,在將密封板42插入于貫通孔232中的狀態下,元件基板41的突出部41C和配線基板23接合。在這樣的構成中,在將密封板42插入于貫通孔232中的狀態下,在俯視觀察下,容易調整元件基板41相對于配線基板23的位置,能夠實現定位精度的提高。
接合部件45由導電性材料形成,通過直接接合設置于元件基板41的各電極墊414P、416P和設置于配線基板23的配線端子部231,來接合其和配線基板23(倒裝法安裝)。由此,能夠簡化超聲波單元22的安裝階段的操作工序,能夠提高制造效率。
另外,在安裝時,如圖9所示,在使用焊錫接合各電極墊414P、416P及配線端子部231、柔性基板的情況下,對柔性基板進行一端側加熱和另一端側加熱的這兩次加熱,加熱工序數量增加。在這種情況下,擔心在進行第二次加熱之前,覆蓋柔性基板的接合部分的樹脂覆膜等樹脂材料熱收縮或變形,從而應力作用于元件基板41,該元件基板41發生變形。與此相對,在本實施方式中,利用倒裝法安裝,通過一次加熱就能夠接合各電極墊414P、416P和配線端子部231,能夠抑制上述元件基板41發生變形。
密封板42具備設置于與各超聲波換能器51重疊的位置處的凹槽421和在超聲波換能器51之間的除形成有振動膜412的區域之外的區域內支承元件基板41且隔開凹槽421的隔壁部422。在這樣的構成中,由于對應于各超聲波換能器51的凹槽421被隔壁部422隔開,因此能夠抑制超聲波換能器之間的串擾。另外,由于配線基板23由隔壁部422支承,因此能夠抑制元件基板41撓曲。
[第二實施方式]
接著,說明本發明的第二實施方式。
圖10是第二實施方式的超聲波器件的截面圖。
如圖10所示,相對于第一實施方式的超聲波器件,第二實施方式的超聲波器件24A還具備作為將密封板42固定于配線基板23的固定部件的樹脂部件46。第二實施方式的超聲波器件24A除具備樹脂部件46這一點之外,其余基本上與第一實施方式的超聲波器件24大致相同地構成。需要說明的是,進行下面的說明時,對與第一實施方式相同的構成標注相同的標號,并省略或簡化其說明。
樹脂部件46相當于本發明的固定部件,其填充在超聲波單元22和配線基板23之間。即,樹脂部件46填充在貫通孔232的內表面和密封板42之間的間隙、夾在元件基板41和配線基板23之間的區域內。通過該樹脂部件46,密封板42接合于配線基板23。需要說明的是,作為樹脂部件46,可以使用例如環氧類的粘結劑。
[第二實施方式的作用效果]
在本實施方式中,密封板42在插入于貫通孔232中的狀態下,通過樹脂部件46固定于配線基板23。由此,例如,即使在測定時等從工作面41B朝背面41A的方向的應力產生作用的情況下,也能夠抑制由于密封板42在貫通孔232內移動而元件基板41發生變形、或者由于變形量超出允許范圍而元件基板41破損。
另外,在本實施方式中,使用粘結劑作為樹脂部件46。因而,在將密封板42插入到貫通孔232中的狀態下,通過使粘結劑流入到貫通孔232的內表面和密封板42之間的間隙內并使其固化等的簡單方法,就能將密封板42固定于配線基板23。
[第三實施方式]
接著,說明本發明的第三實施方式。
在第一實施方式的超聲波器件中,在配線基板23上設置有沿基板厚度方向貫通該配線基板23的貫通孔232。與此相對,第三實施方式的超聲波器件的區別點在于:設置槽部來代替上述貫通孔232。
圖11是第三實施方式的超聲波器件的截面圖。
如圖11所示,超聲波器件24B中的配線基板23A具有槽部237。
槽部237相當于本發明的第一槽部,在俯視觀察下,設置于與第一實施方式的貫通孔232(參照圖5)相同的位置,密封板42插入于槽部237內。該槽部237具有與元件基板41相對的底面(第一底面)237A,元件基板41的相反側的密封板42的端部423(即,密封板42的與元件基板41相反側的端面)抵接于底面237A。在這樣的構成中,由于密封板42的端部423由底面237A支承,因此能夠抑制密封板42朝元件基板41的相反側移動,進而能夠抑制元件基板41在應力的作用下朝密封板42側翹曲。
需要說明的是,在本實施方式中,密封板42的端部423和槽部237的底面237A相抵接,但并不限定于此,端部423和底面237A也可以分開。在這種情況下,優選地,以使元件基板41的翹曲量(密封板42的移動量)處于允許范圍內的方式設定基板厚度方向上的端部423和底面237A之間的間隙的尺寸。由此,能夠抑制由于元件基板41向密封板42側翹曲而導致驅動精度下降、元件基板41破損等的不良情況。
[第三實施方式的作用效果]
槽部237用于密封板42插入。該槽部237的底面237A抵接于密封板42的端部423。在這樣的構成中,如上所述,能夠抑制元件基板41翹曲,能夠抑制由于該翹曲而導致驅動精度下降、元件基板41破損等的不良情況的出現。
另外,在本實施方式中,能夠在密封板42的端部423抵接于底面237A的狀態下,將元件基板41接合于配線基板23A。由此,能夠在基板厚度方向上對密封板42即元件基板41進行定位。即,由于能夠根據槽部237的厚度方向的尺寸設定密封板42的插入量,因此能夠對元件基板41進行定位,也容易進行定位。
[第三實施方式的變形例]
圖12是第三實施方式的一變形例的超聲波器件24C的截面圖。
在圖12所示的超聲波器件24C中,在槽部237的內表面和密封板42之間的間隙、夾在元件基板41和配線基板23A之間的區域內填充有樹脂部件46。
在這樣的構成中,除了上述第三實施方式的作用效果,同時還能得到第二實施方式的作用效果。即,能夠相對于配線基板23A容易地對元件基板41進行定位。另外,能夠將密封板42固定于配線基板23A,能夠抑制元件基板41變形、破損。
[第四實施方式]
接著,說明本發明的第四實施方式。
圖13是第四實施方式的超聲波器件的截面圖。
如圖13所示,相對于第一實施方式的超聲波器件,第四實施方式的超聲波器件24D還具備覆蓋配線基板23的貫通孔232的加強板47。
加強板47在沿厚度方向觀察的俯視時是矩形部件,在元件基板41的相反側接合于配線基板23。該加強板47配置于在沿厚度方向觀察的俯視時至少與貫通孔232重疊的位置處,并堵塞貫通孔232的一端(密封板42插入一側的相反側的開口)。加強板47具有高于配線基板23、密封板42的剛性,使用例如42合金等金屬材料形成。
另外,加強板47的面對貫通孔232的面(元件基板41側的面)抵接于密封板42的端部423。在這樣的構成中,由于密封板42的端部423由加強板47支承,因此能夠抑制密封板42朝元件基板41的相反側移動,進而能夠抑制元件基板41在應力的作用下朝密封板42側翹曲。
上述超聲波器件24D可以通過與圖8所示的第一實施方式的超聲波器件24的安裝方法基本相同的方法安裝于配線基板23。即,在將加強板47接合于配線基板23之后,通過倒裝法安裝將超聲波單元22安裝于該配線基板23。在這種情況下,通過使密封板42抵接于加強板47,能夠在厚度方向上相對于配線基板23對超聲波單元22和密封板42進行定位。
需要說明的是,超聲波器件24D的安裝方法并不限定于上述方法,也可以是,在將超聲波單元22安裝于配線基板23之后,將加強板47接合于配線基板23。
這里,在本實施方式中,密封板42的端部423和加強板47相抵接,但并不限定于此,與第三實施方式相同,端部423和加強板47也可以分開。在這種情況下,優選地,以使元件基板41的翹曲量處于允許范圍內的方式設定基板厚度方向上的端部423和加強板47之間的間隙的尺寸。由此,能夠抑制由于元件基板41向密封板42側翹曲而導致驅動精度下降、元件基板41破損等的不良情況。
[第四實施方式的作用效果]
在本實施方式中,在配線基板23的與元件基板41相反一側的面上接合加強板47,密封板42抵接于該加強板47的面對貫通孔232的面。在這樣的構成中,能夠在使密封板42抵接于加強板47的狀態下,將元件基板41接合于配線基板23。由此,能夠在基板厚度方向上對密封板42即元件基板41進行定位。另外,能夠利用加強板47加強配線基板23,能夠提高超聲波器件24D(超聲波單元22)的強度。
[第四實施方式的變形例]
圖14是第四實施方式的一變形例的超聲波器件24E的截面圖。
如圖14所示,相對于第四實施方式的超聲波器件24D,超聲波器件24E還具備將密封板42接合于配線基板23和加強板47的樹脂部件46。
樹脂部件46填充在由貫通孔232的內表面、密封板42和加強板47包圍的空間、夾在元件基板41和配線基板23之間的區域內。密封板42通過該樹脂部件46接合于配線基板23、加強板47。
在這樣的構成中,除了上述第四實施方式的作用效果,同時還能得到第二實施方式的作用效果。即,能夠相對于配線基板23容易地對元件基板41進行定位。另外,能夠將密封板42固定于配線基板23,能夠抑制元件基板41變形、破損。
[第五實施方式]
接著,說明本發明的第五實施方式。
在第四實施方式的超聲波器件中,在配線基板23上設置有沿基板厚度方向貫通該配線基板23的貫通孔232,平板狀的加強板47以覆蓋該貫通孔232的方式接合于配線基板23。與此相對,第五實施方式的超聲波器件的區別點在于:在上述加強板的與貫通孔232重疊的位置處設置有第二槽部。
圖15是第五實施方式的超聲波器件的截面圖。
如圖15所示,超聲波器件24F中的加強板47A具有第二槽部471。
第二槽部471設置于在俯視時與貫通孔232重疊的位置處,密封板42的端部423插入于第二槽部471中。即,在本實施方式中,基板厚度方向上的密封板42的尺寸大于配線基板23。因此,密封板42的端部423在基板厚度方向上的元件基板41的相反側從貫通孔232突出。該密封板42的端部423插入于第二槽部471中,與該第二槽部471的第二底面471A相抵接。
[第五實施方式的作用效果]
在本應用例中,在厚度方向上,元件基板41的相反側的密封板42的端部423從配線基板23突出,并插入到設置于加強板47A的第二槽部471中。于是,在上述密封板42的端部423抵接于第二槽部471的第二底面471A的狀態下,元件基板41和配線基板23接合。由此,能夠在密封板42支承于第二底面471A的狀態下,將元件基板41接合于配線基板23。由此,能夠在基板厚度方向上對密封板42即元件基板41進行定位。而且,能夠根據第二槽部471的厚度方向的尺寸設定密封板42的插入量,能夠進一步擴展超聲波器件24F內的設計自由度。
另外,通過將第二槽部471的平面形狀(從板厚方向觀察加強板的俯視時的形狀)設定為對應于密封板42的平面形狀的形狀,能夠適當實施密封板42的校準調整,并且能夠抑制其向平面方向的位移。
[第五實施方式的變形例]
如圖16所示,相對于第五實施方式的超聲波器件24F,超聲波器件24G還具備將密封板42接合于配線基板23和加強板47的樹脂部件46。
樹脂部件46填充在由貫通孔232的內表面、密封板42和加強板47的第二槽部471包圍的空間、夾在元件基板41和配線基板23之間的區域內。即,密封板42通過該樹脂部件46接合于配線基板23、加強板47。
在這樣的構成中,除了上述第五實施方式的作用效果,同時還能得到第二實施方式的作用效果。即,能夠相對于配線基板23容易地對元件基板41進行定位。另外,能夠將密封板42固定于配線基板23,能夠抑制元件基板41變形、破損。
[第六實施方式]
接著,說明本發明的第六實施方式。
在第一實施方式的超聲波器件中,密封板42形成有對應于各超聲波換能器51的凹槽421。與此相對,第六實施方式的超聲波器件的區別點在于:形成有包括多個超聲波換能器51的超聲波換能器組51A各自對應的凹槽。
圖17是第六實施方式的超聲波器件的截面圖。另外,圖18是從元件基板41側觀察密封板42A時的俯視圖。
如圖17所示,超聲波器件24H具備密封板42A。
如圖18所示,該密封板42A在陣列對置區域Ar4(參照圖4)內形成有超聲波換能器組51A各自對應的多個凹槽(凹部)424。該多個凹槽424在基板厚度方向的俯視時由沿X方向設置的多個隔壁部425彼此隔開。即,在沿Y方向鄰接的凹槽424之間,由該凹槽424形成的內部空間SA被隔壁部425隔開。
[第六實施方式的作用效果]
密封板42A形成有設置于與各超聲波換能器組51A重疊的位置處的凹槽424,由該凹槽424形成的內部空間SA被隔壁部425隔開。在這樣的構成中,由于對應于各超聲波換能器組51A的凹槽424被隔壁部425隔開,因此能夠抑制超聲波換能器組51A之間的串擾。
另外,隔壁部425在超聲波換能器組51A之間的除形成有振動膜412的區域之外的區域內支承元件基板41。在這樣的構成中,通過利用隔壁部425支承元件基板41,能夠抑制該元件基板41撓曲。
[變形例]
需要說明的是,本發明并不限于上述的各實施方式,通過能達到本發明的目的的范圍內的變形、改良及適當組合各實施方式等而得到的構成都包含在本發明中。
在上述各實施方式中,作為插入部的貫通孔232、槽部237在俯視觀察下具有對應于密封板42的形狀,構成為僅能插入元件基板41和密封板42中的密封板42。但是,本發明并不限定于此,也可以采用元件基板41和密封板42這兩者構成為插入到插入部中、該元件基板41和密封板42中的至少一個支承于配線基板23的構成。例如,也可以是,在基板厚度方向的俯視觀察下,元件基板41和密封板42的外形一致,元件基板41和密封板42這兩者構成為能插入其中。另外,并不限定于像上述各實施方式那樣元件基板41支承于配線基板23的構成,也可以采用僅密封板42通過例如樹脂部件46等的固定部件固定、支承于配線基板23的構成。
在上述第一實施方式和第二實施方式中,例示了密封板42的與元件基板41相反側的端部和貫通孔232的開口端在基板厚度方向上配置于同一位置的構成,但本發明并不限定于此。也可以是,例如,雖省略圖示,但上述密封板42的端部和貫通孔232的開口端配置于基板厚度方向上的不同位置。也可以是,例如,在安裝時,利用用于在基板厚度方向上將該密封板42定位于配線基板23的與貫通孔232重疊的位置處的具有凸部、凹部的夾具,對密封板42的插入量進行調整,從而進行定位。這樣,通過采用貫通孔232貫通配線基板23的構成,利用例如使用上述夾具等的簡單方法,就能相對于配線基板23對元件基板41和密封板42進行定位。
在上述第三實施方式中,例示了密封板42抵接于槽部237的底面237A的構成,但本發明并不限定于此。也可以是,例如,密封板42和底面237A分開配置。另外,也可以是,在密封板42和底面237A之間填充樹脂部件46,該密封板42的端部423和底面237A接合。在上述第四實施方式和第五實施方式中也同樣,既可以將密封板和加強板分開配置,也可以在密封板的端部和加強板之間填充樹脂部件。
在上述第二實施方式、第三至第五實施方式的變形例中,例示了作為固定密封板42和配線基板23、23A的固定部件的樹脂部件46還填充在配線基板23、23A和元件基板41之間的構成,但本發明并不限定于此。例如,也可以采用樹脂部件46僅填充在密封板42和配線基板23、23A(插入部的內表面)之間,而不對元件基板41和配線基板23、23A之間進行填充的構成。在這樣的構成中,由于樹脂部件46不接觸元件基板41,因此即使樹脂部件46固化收縮,該固化收縮產生的應力也不直接作用于元件基板41。因而,能夠更適當地抑制由應力引起的元件基板41的變形。
在上述各實施方式中,例示了元件基板41接合于配線基板23、23A,并由該配線基板23、23A支承的構成,但本發明并不限定于此。也可以是,例如,超聲波單元配置于元件基板41和配線基板23、23A之間,并具備支承該元件基板41的支承基板(中繼基板)。需要說明的是,支承基板也可以構成為,在基板厚度方向的俯視觀察下,在元件基板41側的與電極墊414P、416P重疊的位置處和配線基板一側的與配線端子部231重疊的位置處具備貫通電極,并能通過該貫通電極導通電極墊414P、416P和配線端子部231。
在上述各實施方式中,例示了在超聲波換能器陣列50中,由沿X方向排列的多個超聲波換能器51構成超聲波換能器組51A,該超聲波換能器組51A沿Y方向排列而成的一維陣列結構,但本發明并不限定于此。也可以是,例如,各超聲波換能器51的下部電極414各自單獨引出并引出至端子區域Ar2,各自單獨連接于配線基板23。在這種情況下,能夠單獨驅動各超聲波換能器51,能夠將超聲波換能器陣列50作為二維陣列進行驅動。
在上述各實施方式中,例示了使用導電部件作為接合部件45來連接元件基板41側的電極墊414P、416P和配線基板23、23A側的配線端子部213,同時接合元件基板41和配線基板23、23A的構成,但本發明并不限定于此。也可以是,例如,將接合元件基板41和配線基板23、23A的接合部件和連接電極墊414P、416P及配線端子部213的連接部件分別分開設置。
作為超聲波測定裝置1,例示了用于測定生物體的內部斷層結構的構成,此外,也可以用作例如檢查混凝土建筑物等的混凝土內部結構的測定儀等。
另外,例示了具備超聲波單元22的超聲波測定裝置1,但也可以應用于其他電子設備。例如,可以用于將超聲波送出至清洗對象,對清洗對象進行超聲波清洗的超聲波清洗器等。
圖19是示出超聲波清洗器的簡要構成的圖。
圖19所示的超聲波清洗器8具備清洗槽81和設置于清洗槽81的例如底面的超聲波模塊82。
超聲波模塊82具備與上述各實施方式相同的超聲波單元22和控制超聲波單元22的配線基板83。即,超聲波單元22具備工作面41B面對清洗槽81的內表面的元件基板41、和設置于元件基板41的背面41A側的密封板42,在元件基板41的背面41A側具備由多個超聲波換能器51(圖19中省略圖示)構成的超聲波換能器陣列50(圖19中省略圖示)和引出至超聲波換能器陣列50的陣列區域Ar1(圖19中省略圖示)的外側的電極線。并且,電極線在陣列區域Ar1外的端子區域Ar2內電連接于設置于配線基板83的配線端子部(省略圖示)。
在這樣的構成中,能夠容易地通過倒裝法安裝將超聲波單元22安裝于配線基板83。另外,由于元件基板41的工作面41B側面對清洗槽81側,因此能夠提高設置于背面41A側的超聲波換能器51、電極線的防水性。
在上述各實施方式中,采用在元件基板41上設置開口部411A的構成,但也可以采用例如不在元件基板41上設置開口部411A,而是超聲波換能器51利用元件基板41自身的振動以送出超聲波,并利用元件基板41的振動檢測超聲波的接收的構成等。在這種情況下,作為陣列對置板,也可以將本發明適當應用于在超聲波換能器51中的超聲波的送出面的相反側配置作為陣列對置板的背面板的構成。
另外,例示了在開口部411A的背面41A側設置振動膜412的構成,但也可以采用例如振動膜412設置于開口部411A的工作面41B側,構成超聲波換能器51的壓電元件413設置于該振動膜412的背面41A側的構成。
在上述各實施方式中,采用了在設置有開口部411A的基板主體部411的背面41A側設置振動膜412的構成,但并不限定于此。例如,也可以采用在基板主體部411的工作面41B側設置對應于各超聲波換能器51的多個凹槽,并將該凹槽的底面作為振動膜的構成。
在上述各實施方式中,示出了由下部電極、壓電膜、上部電極沿厚度方向層疊而得到的層疊體構成壓電元件的例子,但并不限定于此。例如,也可以采用將一對電極彼此對向地配置于壓電膜的正交于厚度方向的一面側的構成等。另外,也可以在壓電膜的沿厚度方向的側面以夾持壓電膜的方式配置電極。
此外,本發明實施時的具體結構在能夠達成本發明的目的的范圍內,可以通過適當組合上述各實施方式及變形例而構成,也可以適當變更為其他結構等。