压电器件、压电模块以及电子设备的制作方法

本发明涉及压电器件、压电模块以及电子设备。

背景技术：

以往，已知具备安装于传感器基板上的多个超声波换能器的超声波传感器(例如专利文献1)。

上述专利文献1中记载的超声波传感器例如具有4个超声波换能器沿着x轴和y轴按均等的间隔配置在传感器基板上的矩阵状的二维阵列结构。然而，在这样的二维阵列结构中，存在与各超声波换能器连接的布线复杂化的问题。

为了解决上述技术问题，已知一种用到贯通电极的超声波探头(例如专利文献2)。

上述专利文献2中记载的超声波探头具有机电耦合系数或灵敏度根据偏压而变化的多个振动部分，各振动部分具备：基板、设于基板上的第一膜体、设于第一膜体内的下部电极、设于第一膜体上的框体、设于框体上的第二膜体、以及设于第二膜体内的上部电极。另外，在框体上设有开口，通过该开口在第一膜体与第二膜体之间形成内部空间(真空)。该cmut芯片通过在下部电极与上部电极之间施加脉冲电压而使面向内部空间的第二膜体振动，从而向与基板相反的一侧发送超声波。

并且，与cmut芯片的上部电极和下部电极各自对应地设有贯通基板的通孔、即贯通电极，该贯通电极经由基板与设于柔性基板上的信号图案连接。通过这样的构成实现布线的简化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-152319号公报

专利文献2：国际公开第2009/139400号

然而，在上述专利文献2中记载的超声波探头中，虽然通过贯通电极实现了布线简化，但由于在基板上设置贯通电极，因此该元件基板的强度降低，易于破损。对此，也考虑有设置加强板(密封板)进行强化的构成，但在上述那样的cmut芯片中，由于是使第二膜体侧振动来输出超声波的构成，因此无法在该第二膜体侧设置加强板。因而，在设置加强板的情况下，需要设置在基板的与第一和第二膜体相反的一侧。这种情况下，结果要在加强板和基板双方上设置贯通电极，存在强度不充分的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供具有合适的强度的压电器件、压电模块以及电子设备。

本发明的一应用例的压电器件的特征在于，具备：元件基板，具有第一面和与所述第一面相反一侧的第二面，并具有设于所述第一面的凹状开口部和包围所述凹状开口部的支撑部；压电体，设于所述凹状开口部的所述第二面；多个连接电极，与所述压电体连接，并从所述压电体引出至所述支撑部的所述第二面；加强板，与所述元件基板的所述第二面一侧接合；以及多个贯通电极，设于所述加强板的与所述支撑部相对的位置，在厚度方向上贯通所述加强板，并分别与所述多个连接电极连接。

在本应用例中，在元件基板的第一面设有凹状开口部和支撑部，在该凹状开口部的第二面设有压电体。并且，在厚度方向上贯通加强板的多个贯通电极分别与和压电体连接的多个连接电极连接，该加强板接合于该元件基板的第二面侧。

在这样的构成中，能够通过多个贯通电极分别单独地控制多个连接电极。另外，由于是将贯通电极设于加强板而不是元件基板的构成，因此，例如与在元件基板设置贯通孔、贯通电极的构成相比，元件基板的强度强，能抑制由碰撞等导致的破损。另外，虽是在加强板设置贯通电极的构成，但该加强板与元件基板相比强度足够强，因此能够抑制压电器件的破损。进而，由于是使用贯通电极的构成，因此例如与通过引线接合法等将连接电极连接于布线基板的构成相比，还能抑制断线等不良情况。

另外，设于元件基板的连接电极与贯通电极电连接，该贯通电极贯通至加强板的与元件基板相反的一侧。这种情况下，能通过焊料等将贯通电极的与元件基板相反一侧的一端直接接合于布线基板的希望位置(所谓的面朝下安装)。因而，例如在将该压电器件用作超声波器件的情况下，能简化该压电器件在安装阶段中的操作工序，能提高制造效率。

除此之外，例如无需将连接电极引至元件基板的外周端部，可实现布线构成的简化。另外，在元件基板的外周端部无需用于进行连接电极与布线基板的连接的端子区域，因此可实现元件基板的小型化。

本发明的一应用例的压电模块的特征在于，具备：压电元件基板和输入输出电路，所述压电元件基板具备：元件基板，具有第一面和与所述第一面相反一侧的第二面，并具有设于所述第一面的凹状开口部和包围所述凹状开口部的支撑部；压电体，设于所述各凹状开口部的所述第二面；多个连接电极，与所述各压电体连接，并从所述压电体引出至所述支撑部的所述第二面；加强板，与所述元件基板的所述第二面一侧接合；以及多个贯通电极，设于所述加强板的与所述支撑部相对的位置，在厚度方向上贯通所述加强板，并分别与所述多个连接电极连接，由所述凹状开口部和所述压电体构成的元件部呈阵列状配置于所述压电元件基板，所述输入输出电路与所述贯通电极各自之间独立地进行信号的输入和输出。

本应用例的压电模块与上述压电器件同样地能抑制元件基板的强度降低，能增强压电元件基板的强度。

除此之外，构成为输入输出电路与贯通电极各自之间独立地进行信号的输入和输出，从而能单独地控制各元件，并能以高精度驱动各元件部。

也就是说，在记载于上述专利文件1中那样的构成中，多个元件共用com(公共电极)(相互结线)，sig(驱动电极)也是共用的，将这多个元件作为1个元件组来驱动。然而，对于这样的构成，在共用com、sig的多个元件中，离信号的输入位置远的元件将发生信号的电压降落，驱动精度降低。

相对于此，在本实施方式中，针对各元件部分别设有贯通电极，能分别独立地驱动各元件部。因而，不会发生上述那样的信号的电压降落，能以高精度驱动各元件部。另外，由于各元件部是独立的，因此能作为二维阵列结构发挥功能。即，能按每一元件部进行超声波的送出控制，因此例如即使不使用声透镜等也能控制超声波的发送方向。

在本应用例的压电模块中，优选地，在从所述第一面和所述第二面的法线方向观察的俯视观察中，所述元件部沿着第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向配置为阵列状，所述连接电极具备从所述压电体沿着所述第一方向引出的第一连接电极和从所述压电体沿着所述第二方向引出的第二连接电极。

在本应用例的压电模块中，第一连接电极沿着第一方向引出，第二连接电极沿着与第一方向交叉的第二方向引出，因此，与第一连接电极和第二连接电极双方沿着同一方向(例如仅是第一方向或仅是第二方向)分别引出的情况相比，能紧密地配置压电模块中的元件部。为此，能缩小阵列间隔，能促进压电元件基板、压电模块的小型化。

在本应用例的压电模块中，优选地，在从所述第一面和所述第二面的法线方向观察的俯视观察中，所述元件部沿着第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向配置为阵列状，所述连接电极具备向所述压电体的所述第一方向的一端侧引出的第三连接电极和向所述压电体的所述第一方向的另一端侧引出的第四连接电极，所述第三连接电极位于所述第二方向的一端侧，所述第四连接电极位于所述第二方向的另一端侧。

在本应用例的压电模块中，在各元件部的第一方向的一端侧且第二方向的一端侧引出第三连接电极，并在各元件部的第一方向的另一端侧且第二方向的另一端侧引出第四连接电极。例如，在规定了通过各元件部的中心的xy轴的情况下，若在第一象限设置第三连接电极，则在第三象限设置第四连接电极。此外，在各元件部中，在第二象限设置第三连接电极的情况下，将第四连接电极设于第四象限即可。

对于这样的构成，在相邻的元件部中，能使一元件部的第三连接电极与另一元件部的第四连接电极沿着第二方向排列配置。根据该构成，例如与相邻的元件部的各连接电极沿着第一方向或第二方向排列的情况相比，能够紧密地配置压电模块中的元件部。

在本应用例的压电模块中，优选地，在从所述第一面和所述第二面的法线方向观察的俯视观察中，所述元件部沿着第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向配置为阵列状，与多个所述元件部中的第一元件部连接的所述连接电极从所述压电体沿着所述第一方向引出，与和所述第一元件部相邻的第二元件部连接的所述连接电极从所述压电体沿着所述第二方向引出。

在本应用例的压电模块中，第一元件部的连接电极与第二元件部的连接电极的引出方向不同。因而，没有使第一元件部的连接电极和第二元件部的连接电极沿着第一方向或第二方向排列，能紧密地配置压电模块中的元件部。

本发明的一应用例的电子设备的特征在于，具备：压电元件基板、输入输出电路和控制部，所述压电元件基板具备：元件基板，具有第一面和与所述第一面相反一侧的第二面，并具有设于所述第一面的凹状开口部和覆盖所述凹状开口部的支撑部；压电体，设于所述各凹状开口部的所述第二面；多个连接电极，与所述各压电体连接，并从所述压电体引出至所述支撑部的所述第二面；加强板，与所述元件基板的所述第二面一侧接合；以及多个贯通电极，设于所述加强板的与所述支撑部相对的位置，在厚度方向上贯通所述加强板，并分别与所述多个连接电极连接，由所述凹状开口部和所述压电体构成的元件部呈阵列状配置于所述压电元件基板，所述输入输出电路与所述贯通电极各自之间独立地进行信号的输入和输出，所述控制部控制所述压电体。

在本应用例的电子设备中，与上述压电器件同样地能抑制元件基板的强度降低，能增强压电元件基板的强度，并与上述压电模块同样地构成为输入输出电路与贯通电极各自之间独立地进行信号的输入和输出，从而能单独地控制各元件，并能以高精度驱动各元件部。这样，通过高精度地驱动元件部，从而能高精度地实施电子设备中的各种处理(例如超声波的送出或接收、压力的检测、压力的施加等)。

在本应用例的电子设备中，优选地，所述控制部执行驱动所述压电体来发送超声波的超声波发送处理和通过所述元件部接收超声波的超声波接收处理，并基于所述超声波的发送接收定时(时机)来测定被测定物。

在本应用例中，控制部控制元件部，由此实施超声波的发送接收处理，并基于发送接收定时对被测定物实施测定(超声波测定)。在本应用例中，如上所述，能通过各元件部高精度地实施超声波发送处理、超声波接收处理，因此，可在超声波测定中实现测定精度的提高。

附图说明

图1是示出第一实施方式的超声波测定装置的概略构成的立体图。

图2是示出第一实施方式的超声波测定装置的概略构成的框图。

图3是示出第一实施方式的超声波探测器中的超声波传感器的概略构成的平面图。

图4是放大示出第一实施方式的超声波传感器的元件基板的局部的平面图。

图5是第一实施方式中的超声波传感器的局部截面图。

图6是放大示出第二实施方式中的超声波测定装置的超声波传感器的元件基板的局部的平面图。

图7是放大示出第三实施方式中的超声波测定装置的超声波传感器的元件基板的局部的平面图。

图8是放大示出第四实施方式中的超声波测定装置的超声波传感器的元件基板的局部的平面图。

图9是示出其它实施方式中的一例电子设备的图。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，基于附图说明作为本发明的第一实施方式的电子设备的超声波测定装置。

[超声波测定装置1的构成]

图1是示出本实施方式的超声波测定装置1的概略构成的立体图。

如图1所示，本实施方式的超声波测定装置1具备超声波探测器2和经由电缆3与超声波探测器2电连接的控制装置10。

该超声波测定装置1通过使超声波探测器2与生物体(例如人体)的表面抵接而从超声波探测器2向生物体内送出超声波。另外，通过超声波探测器2接收被生物体内的器官反射的超声波，并基于该接收信号例如取得生物体内的内部断层图像、或测定生物体内的器官的状态(例如血压和血流等)。

[控制装置10的构成]

图2是示出超声波测定装置1的概略构成的框图。

如图2所示，控制装置10构成为具备例如操作部11、显示部12、存储部13以及运算部14。该控制装置10例如既可以采用平板终端、智能手机、个人计算机等终端装置，也可以是用于操作超声波探测器2的专用终端装置。

操作部11是用于用户操作超声波测定装置1的ui(userinterface：用户界面)，例如可以由设于显示部12上的触摸面板、操作按钮、键盘、鼠标等构成。

显示部12例如由液晶显示器等构成，用于显示图像。

存储部13存储用于控制超声波测定装置1的各种程序、各种数据。

运算部14例如由cpu(centralprocessingunit：中央处理器)等运算电路、存储器等存储电路构成。并且，运算部14通过读入并执行存储于存储部13中的各种程序而对超声波探测器2的发送电路234进行发送信号的生成和输出处理的控制，对接收电路235进行接收信号的频率设定、增益设定等控制。

[超声波探测器2的构成]

图3是示出超声波探测器2中的超声波传感器24的概略构成的平面图。

如图1～图3所示，超声波探测器2具备壳体21、设于壳体21内部的超声波器件22、以及设有用于控制超声波器件22的驱动电路等的布线基板23。需要说明的是，通过超声波器件22和布线基板23构成超声波传感器24，该超声波传感器24构成本发明的超声波模块。

[壳体21的构成]

如图1所示，壳体21形成为俯视观察时为矩形的箱状，在与厚度方向正交的一面(传感器面21a)上设有传感器窗21b，超声波器件22的局部露出。另外，在壳体21的局部(图1所示的例子中的侧面)设有电缆3的通过孔21c，电缆3从通过孔21c连接到壳体21内部的布线基板23。另外，电缆3与通过孔21c的间隙填充有例如树脂材料等，从而确保防水性。

需要说明的是，在本实施方式中，如图3所示，示出了使用电缆3将超声波探测器2与控制装置10连接的构成例，但不限于此，例如既可以通过无线通信将超声波探测器2与控制装置10连接，也可以在超声波探测器2内设有控制装置10的各种构成。

如上所述，超声波器件22与布线基板23一起构成超声波传感器24。如图2和图3所示，该超声波器件22具备多个超声波换能器51(参照图4)呈阵列状配置的超声波换能器阵列50。

需要注意的是，后述超声波器件22的详细构成。

[布线基板23的构成]

如图2和图3所示，布线基板23具备布线端子部231、接合部件232(参照图5)、选择电路233、发送电路234、接收电路235和连接器部236。其中，选择电路233、发送电路234、接收电路235和连接器部236构成用于驱动超声波器件22的驱动电路等、即集成电路ic(参照图5)。该集成电路ic相当于本发明的输入输出电路。

布线端子部231在布线基板23上配置有多个，其分别与上述集成电路ic电连接。上述多个布线端子部231各自经由接合部件232而与超声波换能器51、更具体地与后述的第一贯通电极423和第二贯通电极424连接。

选择电路233基于控制装置10的控制对连接超声波器件22与发送电路234的发送连接、以及连接超声波器件22与接收电路235的接收连接进行切换。

发送电路234在通过控制装置10的控制而切换为发送连接时，经由选择电路233向超声波器件22输出旨在发送超声波的发送信号。

接收电路235在通过控制装置10的控制而切换为接收连接时，将经由选择电路233从超声波器件22输入的接收信号输出到控制装置10。接收电路235构成为包括例如低噪声放大电路、电压控制衰减器、可编程增益放大器、低通滤波器、a/d转换器等，在实施了接收信号向数字信号的转换、噪声成分的去除、放大至希望的信号电平等各信号处理后，将处理后的接收信号输出到控制装置10。

连接器部236与发送电路234、接收电路235连接。另外，电缆3与连接器部236连接，如上所述，该电缆3从壳体21的通过孔21c引出而与控制装置10连接。

[超声波器件22的构成]

图4是将本实施方式的超声波探测器2的元件基板41的局部放大示出的平面图，图5是沿b－b线截断图4中的元件基板41的局部后的元件基板41(超声波传感器24)的截面图。

如图3和图4所示，构成超声波传感器24的超声波器件22包括元件基板41、密封板42和声匹配层43(参照图5)。

需要说明的是，密封板42相当于本发明的加强板。

(元件基板41的构成)

如图5所示，元件基板41具备：基板主体部411、层叠于该基板主体部411的振动膜412、以及层叠于振动膜412的压电元件413。在此，在元件基板41中，与密封板42相对的背面41a为本发明中的第二面，与背面41a相反一侧的成为超声波的发送接收方向的工作面41b为本发明中的第一面。另外，通过振动膜412和压电元件413构成本发明的超声波换能器51。

而且，如图4所示，在从厚度方向观察元件基板41的俯视观察中，在元件基板41的中心区域设有多个超声波换能器51配置成阵列状的超声波换能器阵列50。下面，将设置该超声波换能器阵列50的区域称为阵列区域ar1(参照图3)。

基板主体部411例如为si等半导体基板。在该基板主体部411的阵列区域ar1内设有与各个超声波换能器51对应的开口部411a。另外，通过设于基板主体部411的背面41a侧的振动膜412堵塞各开口部411a。

振动膜412例如由sio2、或者sio2与zro2的层叠体等构成，设置为覆盖基板主体部411的整个背面41a侧。该振动膜412的厚度尺寸是比基板主体部411足够小的厚度尺寸。在用si构成基板主体部411、用sio2构成振动膜412的情况下，例如通过对基板主体部411的背面41a侧进行氧化处理而能容易地形成期望的厚度尺寸的振动膜412。并且，在这种情况下，通过将sio2的振动膜412作为蚀刻停止层来对基板主体部411进行蚀刻处理，从而能够容易地形成所述开口部411a。

需要说明的是，通过开口部411a和振动膜412中堵住该开口部411a的区域构成本发明的凹状开口部。另外，元件基板41中的未设有开口部411a的部分在俯视观察时成为包围开口部411a的支撑部411b。

另外，如图5所示，在堵住各开口部411a的振动膜412上分别设有独立的作为下部电极414、压电膜415及上部电极416的层叠体的压电元件413。需要说明的是，该压电元件413相当于本发明的压电体。另外，通过这些振动膜412和压电元件413构成超声波换能器51，该超声波换能器相当于本发明中的元件部。

在这样的超声波换能器51中，通过向各自的下部电极414与上部电极416之间施加规定频率的矩形波电压，从而能够使开口部411a的开口区域内的振动膜412振动而送出超声波。另外，当振动膜412因从对象物反射的超声波而振动时，在压电膜415的上下产生电位差。因此，通过检测产生于下部电极414与上部电极416之间的所述电位差而能检出接收到的超声波。

另外，下部电极414对应每个压电元件413各自分别独立地而设置，上部电极416与上述下部电极414同样地对应每个压电元件413各自分别独立地而设置。

需要说明的是，后述的第一贯通电极423与下部电极414各自电连接，后述的第二贯通电极424与上部电极416各自电连接。

另外，在本实施方式中，如图4所示，在元件基板41的阵列区域ar1内沿着x方向(第一方向)和与x方向正交的y方向(第二方向)配置有多个上述那样的超声波换能器51。

具体地，如图4所示，在构成超声波换能器51的压电元件413中，下部连接电极414a(相当于本发明的第三连接电极)从与压电膜415重叠的下部电极414的－x侧的端边中的－y侧端部被引向－x侧。另外，上部连接电极416a(相当于本发明的第四连接电极)从与压电膜415重叠的上部电极416的+x侧的端边中的+y侧端部被引向+x侧。即，在沿着y方向观察压电元件413的情况下，于沿着x方向相邻的2个压电元件413之间，位于－x侧的压电元件413的上部电极416与位于+x侧的压电元件413的下部电极414重叠地配置。

通过这样的构成，例如与从压电元件413的－x侧的端边的中央部向－x侧引出下部连接电极414a并从+x侧的端边的中央部向+x侧引出上部连接电极416a的情况(在沿着y方向观察时下部电极414与上部电极416不重叠)相比，能使压电元件413的配置变得紧密。

(密封板42的构成)

密封板42从厚度方向观察时的平面形状例如形成为与元件基板41相同的形状，其由硅基板等半导体基板、绝缘体基板构成。需要注意的是，由于密封板42的材质、厚度会对超声波换能器51的频率特性带来影响，因此优选基于在超声波换能器51发送接收的超声波的中心频率而设定。

而且，该密封板42在与元件基板41的阵列区域ar1相对的阵列相对区域ar3(参照图3)上形成有对应于元件基板41的开口部411a的多个凹槽421。由此，在振动膜412中的通过超声波换能器51而振动的区域(开口部411a内)中，与元件基板41之间设有规定尺寸的间隙421a，由此，不会阻碍振动膜412的振动。并且，能够抑制来自一个超声波换能器51的背面波射入其它相邻的超声波换能器51的不良情况(串扰)。

需要注意的是，基板主体部411的开口部411a以外的区域(支撑部411b；参照图5)与密封板42的凹槽421以外的区域也可以抵接或接合。

并且，当振动膜412振动时，除了向开口部411a侧(工作面41b侧)发出作为背面波(backwave)的超声波以外，还向密封板42侧(背面41a侧)发出作为背面波的超声波。该背面波被密封板42反射，并再次经由间隙421a而向振动膜412侧发出。此时，如果反射背面波与从振动膜412向工作面41b侧发出的超声波的相位错开，则超声波会发生衰减。因此，本实施方式中，以间隙421a中的声程(声学距离(音響的な距離))为超声波波长λ的四分之一(λ/4)的奇数倍的方式设定各凹槽421的槽深。换句话说，考虑从超声波换能器51发出的超声波的波长λ来设定元件基板41、密封板42的各部的厚度尺寸。

另外，密封板42中的与支撑部411b相对的加强部422与元件基板41接合来加强元件基板41。在该加强部422中的与各下部连接电极414a和各上部连接电极416a相对的位置上分别设有贯通孔，在该贯通孔中设有贯通电极(第一贯通电极423、第二贯通电极424)。

第一贯通电极423在厚度方向上贯通密封板42而与下部连接电极414a连接。该第一贯通电极423与多个下部连接电极414a各自对应地设置。因而，能从各第一贯通电极423经由各下部连接电极414a向各下部电极414分别输入独立的信号、或从各下部电极414经由各下部连接电极414a向各第一贯通电极423分别输出独立的信号。

同样，第二贯通电极424在厚度方向上贯通密封板42而与上部连接电极416a连接。该第二贯通电极424与多个上部连接电极416a各自对应地设置，能从各第二贯通电极424经由各上部连接电极416a向各上部电极416分别输入独立的信号、或从各上部电极416经由各上部连接电极416a向各第二贯通电极424分别输出独立的信号。

第一贯通电极423与下部连接电极414a的连接以及第二贯通电极424与上部连接电极416a的连接例如经由焊料等导电性接合部件(省略图示)接合即可，除此以外，也可以使用各向异性导电膜(acf：anisotropicconductivefilm)、各向异性导电浆料(acp：anisotropicconductivepaste)进行接合。在使用acf、acp的情况下，例如在密封板42的加强部422的与元件基板41相对的面形成acf膜或涂覆acp。然后，使密封板42与元件基板41重合并在厚度方向上施加负荷。由此，在acf(或acp)的负荷施加方向(厚度方向)保持导电性，在与负荷施加方向正交的方向保持绝缘性。即，第一贯通电极423和下部连接电极414a被电连接，第二贯通电极424和上部连接电极416a被电连接，且元件基板41与密封板42通过acf(或acp)而接合。

另外，上述各第一贯通电极423和各第二贯通电极424的另一端侧(与元件基板41相反的一侧)例如经由焊料等导电性的接合部件232而与布线基板23的布线端子部231连接。这些布线端子部231分别独立地形成在布线基板23上，并分别被上述集成电路ic独立地控制。即，在本实施方式中，能经由各第一贯通电极423和各第二贯通电极424分别独立地控制各超声波换能器51。换句话说，能从各超声波换能器51的cav面(元件基板41上的开口部411a开口一侧的面)在各自的定时下发送超声波。

这种情况下，将与x方向和y方向正交的方向设为z方向(元件基板41的基板面的法线方向(基板厚度方向))，例如通过使从排列在x方向上的超声波换能器51发送的超声波的发送定时(时机)延迟，从而能在xz平面中控制超声波的发送方向。并且，例如通过使从排列在y方向上的超声波换能器51发送的超声波的发送定时延迟，从而能在yz平面中控制超声波的发送方向。即，能使超声波换能器阵列50作为二维阵列发挥功能，能向任意的方向发送超声波。为此，在本实施方式中，不具备使超声波折射而将发送方向控制为规定方向的声透镜。

(声匹配层43的构成)

如图5所示，声匹配层43设于元件基板41的工作面41b侧。具体而言，声匹配层43填充于元件基板41的开口部411a内、且从基板主体部411的工作面41b侧起形成有规定的厚度尺寸。

该声匹配层43将从超声波换能器51发送的超声波高效地传播至作为测定对象的生物体，并且，将在生物体内反射的超声波高效地传播至超声波换能器51。为此，声匹配层43设定为元件基板41的超声波换能器51的声阻抗与生物体的声阻抗中间的声阻抗。

[第一实施方式的作用效果]

本实施方式中，在基板主体部411上设有开口部411a，在基板主体部411的背面41a侧(第二面侧)设有堵住开口部411a的振动膜412。即，在元件基板41的工作面41b(第一面)上设有由开口部411a和振动膜412构成的凹状开口部。另外，在作为该凹状开口部的底面的振动膜412的背面41a侧设有压电元件413。与压电元件413的下部电极414连接的下部连接电极414a和与上部电极416连接的上部连接电极416a被引出到元件基板41的支撑部411b(元件基板41中的设置开口部411a的区域以外)。并且，这些下部连接电极414a和上部连接电极416a与在厚度方向上贯通密封板42的第一贯通电极423和第二贯通电极424连接，该密封板42接合于元件基板41的背面41a侧。

在这样的构成中，通过从第一贯通电极423和第二贯通电极424向各超声波换能器51输入输出信号，从而能单独地控制各超声波换能器51。并且，由于是在密封板42而不是在元件基板41设置第一贯通电极423和第二贯通电极424的构成，因此无需在元件基板41中设置贯通孔，能够抑制由碰撞等导致的元件基板41的破损。

在本实施方式中，设于元件基板41的下部电极414和上部电极416经由下部连接电极414a和上部连接电极416a而与第一贯通电极423和第二贯通电极424电连接，这些第一贯通电极423和第二贯通电极424贯通至密封板42的与元件基板41相反的一侧。

在这样的构成中，由于是第一贯通电极423、第二贯通电极424设于超声波换能器阵列50内的构成，因此无需使布线绕来绕去等，能使超声波器件22小型化，能促进超声波传感器24、超声波探测器2的小型化。

在本实施方式中，当在集成电路ic与第一贯通电极423和第二贯通电极424各自之间独立地输入输出信号时，能单独地控制各压电元件413(各超声波换能器51)。并且，这些超声波换能器51沿着x方向和y方向配置为二维阵列结构。为此，通过控制各超声波换能器51的驱动定时(时机)，从而能向任意的方向发送超声波，能够无需声透镜等构成。

在本实施方式中，下部连接电极414a从压电元件413的－x侧的端边中的ーy侧向－x侧引出。并且，上部连接电极416a从压电元件413的+x侧的端边中的+y侧向+x侧引出。因此，在x方向上相邻的压电元件413(超声波换能器51)中，配置于－x侧的压电元件413的上部连接电极416a和配置于+x侧的压电元件413的下部连接电极414a能沿着y方向排列配置。通过采用这样的构成，能将超声波换能器51紧密地配置在超声波换能器阵列50中，能使超声波换能器阵列50、超声波器件22更小型，能促进超声波传感器24、超声波探测器2的进一步小型化。

本实施方式中的超声波探测器2是从所谓的cav(cavity：腔)面送出超声波的腔面出射方式(キャブ面出射方式)的超声波探测器，压电元件413、下部连接电极414a、上部连接电极416a配置于振动膜412的与超声波射出侧相反的一侧。在使用超声波探测器2对生物体实施超声波测定的情况下，通常在声匹配层43与生物体之间涂覆凝胶等，但有时水滴会侵入声匹配层43与振动膜412之间。然而，如上所述，在本实施方式中，由于压电元件413、下部连接电极414a、上部连接电极416a配置于振动膜412的背面41a侧，因此它们不会与水滴接触，能够抑制短路、生锈等不良情况。

[第二实施方式]

接着，说明本发明的第二实施方式。

本实施方式的超声波测定装置除了具备与上述超声波测定装置1大致相同的构成以外，与超声波测定装置1的不同点在于，构成超声波换能器的压电元件413的局部构成不同。

需要注意的是，在以下的说明中，对于与第一实施方式的超声波测定装置1相同或大致相同的构成标注相同的符号，并省略或简化其说明。

图6是将本实施方式中的超声波测定装置的超声波传感器的元件基板的局部放大示出后的平面图。

在本实施方式中，如图6所示，上述那样的超声波换能器51b在元件基板41的阵列区域ar1内沿着x方向(第一方向)和与x方向正交的y方向(第二方向)配置有多个。

并且，本实施方式中，于图6中，下部连接电极414b向与压电膜415重叠的下部电极414的－x侧引出。另一方面，上部连接电极416b向与压电膜415重叠的上部电极416的+y侧引出。在本实施方式中，下部连接电极414b相当于本发明的第一连接电极，上部连接电极416b相当于本发明的第二连接电极。

需要注意的是，在上述例子中示出了将下部连接电极414b向下部电极414的－x侧引出、而将上部连接电极416b向上部电极416的+y侧引出的例子，但不限于此。

例如，既可以将下部连接电极414b向下部电极414的－x侧引出、而将上部连接电极416b向上部电极416的－y侧引出，也可以将下部连接电极414b向下部电极414的+x侧引出、而将上部连接电极416b向上部电极416的－y侧引出，还可以将下部连接电极414b向下部电极414的+x侧引出、而将上部连接电极416b向上部电极416的+y侧引出。

另外，也可以调换下部连接电极414b和上部连接电极416b的引出方向。例如，既可以将下部连接电极414b向下部电极414的－y侧引出、而将上部连接电极416b向上部电极416的+x侧引出，也可以将下部连接电极414b向下部电极414的－y侧引出、而将上部连接电极416b向上部电极416的－x侧引出，还可以将下部连接电极414b向下部电极414的+y侧引出、而将上部连接电极416b向上部电极416的－x侧引出，还可以将下部连接电极414b向下部电极414的+y侧引出、而将上部连接电极416b向上部电极416的+x侧引出。

[第二实施方式的作用效果]

在本实施方式中，构成超声波换能器51b的压电元件413b具备向－x侧引出的下部连接电极414b和向+y侧引出的上部连接电极416b。这种情况下，当沿着x方向和y方向排列压电元件413c时，在沿x方向排列的压电元件413b之间分别配置1个下部连接电极414b，在沿y方向排列的压电元件413b之间分别配置1个上部连接电极416b。因而，例如与在压电元件之间配置多个(例如2个)连接电极的情况相比，能够紧密地配置压电元件413b(超声波换能器51b)。由此，与上述第一实施方式同样地能使超声波换能器阵列50、超声波器件22更小型，能促进超声波传感器24、超声波探测器2的进一步小型化。

[第三实施方式]

接着，说明本发明的第三实施方式。

本实施方式的超声波测定装置除了具备与上述超声波测定装置1大致相同的构成以外，与超声波测定装置1的不同点在于，构成超声波换能器的压电元件413的局部构成不同。

需要注意的是，在以下的说明中，对于与第一实施方式的超声波测定装置1相同或大致相同的构成标注相同的符号，并省略或简化其说明。

图7是将本实施方式中的超声波测定装置的超声波传感器的元件基板的局部放大示出后的平面图。

本实施方式中，如图7所示，上述那样的超声波换能器51c、51d在元件基板41的阵列区域ar1内沿着x方向(第一方向)和与x方向正交的y方向(第二方向)交替地配置有多个。

具体地，如图7所示，在构成超声波换能器51c的压电元件413c中，下部连接电极414c向与压电膜415重叠的下部电极414的－y侧引出，而上部连接电极416c向与压电膜415重叠的上部电极416的+y侧引出。

另一方面，在构成超声波换能器51d的压电元件413d中，下部连接电极414d向与压电膜415重叠的下部电极414的－x侧引出，而上部连接电极416d从与压电膜415重叠的上部电极416向+x侧引出。在本实施方式中，压电元件413d相当于本发明的第一压电元件，压电元件413c相当于本发明的第二压电元件。

需要注意的是，上述例子中，在压电元件413c中，将下部连接电极414c向－y侧引出，而将上部连接电极416c向+y侧引出，但也可以将下部连接电极414c向+y侧引出，而将上部连接电极416c向－y侧引出。同样地，在压电元件413d中，将下部连接电极414d向－x侧引出，而将上部连接电极416d向+x侧引出，但也可以将下部连接电极414d向+x侧引出，而将上部连接电极416d向－x侧引出。

[第三实施方式的作用效果]

本实施方式中，在构成超声波换能器51c、51d中的超声波换能器51c的压电元件413c中，沿着y方向引出下部连接电极414c和上部连接电极416c，在构成超声波换能器51d的压电元件413d中，沿着x方向引出下部连接电极414d和上部连接电极416d。并且，超声波换能器51c、51d在x方向和y方向上交替配置。这样的构成中，在沿x方向排列的压电元件413c与压电元件413d之间分别配置1个下部连接电极414d或上部连接电极416d，在沿y方向排列的压电元件413c与压电元件413d之间分别配置1个下部连接电极414c或上部连接电极416c。因而，例如与在压电元件之间配置多个(例如2个)连接电极的情况相比，能紧密地配置压电元件413c、413d(超声波换能器51c、51d)。由此，与上述第一实施方式同样地能使超声波换能器阵列50、超声波器件22更小型，能促进超声波传感器24、超声波探测器2的进一步小型化。

[第四实施方式]

接着，说明本发明的第四实施方式。

本实施方式的超声波测定装置除了具备与上述超声波测定装置1大致相同的构成以外，与超声波测定装置1的不同点在于，构成超声波换能器的压电元件413的局部构成不同。

需要注意的是，在以下的说明中，对于与第一实施方式的超声波测定装置1相同或大致相同的构成标注相同的符号，并省略或简化其说明。

图8是将本实施方式中的超声波测定装置的超声波传感器的元件基板的局部放大示出后的平面图。

在本实施方式中，如图8所示，上述那样的超声波换能器51g在元件基板41的阵列区域ar1内沿着x方向(第一方向)和与x方向正交的y方向(第二方向)配置有多个。

具体地，在构成超声波换能器51g的压电元件413g中，下部连接电极414g如图8所示地向－x侧引出，而上部连接电极416g向+x侧引出。

[第四实施方式的作用效果]

在本实施方式中的构成超声波换能器51g的压电元件413g中，下部电极414相对于压电膜415位于压电膜415的－x方向侧，上部电极416相对于压电膜415位于+x方向侧，因此，例如与上述第一～第三实施方式中的压电元件413、413b～413d相比，能够使构成简单。

另外，能增大与相邻的压电元件413g之间的距离。例如在作为收发对象的超声波的频率是低频率的情况下，需要增大开口部411a的开口直径，这种情况下，若与相邻的开口部411a之间的距离短，则元件基板41的强度降低。相对于此，在本实施方式中，由于压电元件413g之间的距离大，因此支撑部411b的强度也强，能抑制元件基板41的破损。

[变形例]

需要说明的是，本发明并不限定于上述各实施方式，在能达到本发明目的范围内的变形、改良以及通过适当组合各实施方式等而得到的构成均包含在本发明中。

另外，作为压电元件413，示出了通过下部电极414、压电膜415、上部电极416在厚度方向上层叠的层叠体构成的例子，但不限于此。例如也可以采用使一对电极彼此相对地配置于压电元件413的与厚度方向正交的一面侧的构成等。另外，也可以在压电膜的沿着厚度方向的侧面以夹着压电膜的方式配置电极。

在上述各实施方式中例示了将集成电路ic设于布线基板23的构成，但不限于此。例如也可以采用将集成电路ic设于控制装置10内并在布线基板23上设置汇总来自各布线端子部231的布线的连接器部的构成。这种情况下，将电缆线连接于连接器部并经由电缆线将控制装置10的集成电路ic与超声波探测器2连接即可。

作为超声波测定装置1，虽然例示了用于测定生物体的内部断层结构的构成，但是，除此以外，例如还可以用作用于检查混凝土建筑物等的混凝土内部结构的测量仪等。

另外，虽然例示了具备超声波器件22的超声波测定装置1，但是，也可以应用于其它电子设备。例如，可以用于对清洗对象发出超声波来对清洗对象进行超声波清洗的超声波清洗机等。

图9为示出超声波清洗机的概略构成的图。

图9所示的超声波清洗机8具备清洗槽81、和设置于清洗槽81的例如底面的超声波模块82。

超声波模块82具备：与上述实施方式同样的超声波器件22、和控制超声波器件22的布线基板83。即，超声波器件22具备：工作面41b面向清洗槽81的内表面的元件基板41、和设于元件基板41的背面41a侧的密封板42，在元件基板41的背面41a侧具备包括多个超声波换能器51(图9中省略图示)的超声波换能器阵列50(图9中省略图示)。而且，构成超声波换能器51的压电元件413的上部电极416与设于密封板42的第一贯通电极423连接，下部电极414与第二贯通电极424连接。这些第一贯通电极423和第二贯通电极424与设于布线基板83的布线端子部(省略图示)电连接。

在这样的构成中，能够通过正面朝下安装而容易地将超声波器件22安装于布线基板83。并且，由于元件基板41的工作面41b侧面向清洗槽81侧，因而能够提高设于背面41a侧的超声波换能器51、电极线的防水性。

在上述各实施方式中，虽然采用了在元件基板41上设置开口部411a的构成，但是，例如也可以采用在元件基板41上不设置开口部411a，而是通过元件基板41本身振动来从超声波换能器51发出超声波并通过元件基板41振动来检测超声波的接收的构成等。

在上述各实施方式中，采用了将振动膜412设于设有开口部411a的基板主体部411的背面41a侧的构成，但不限定于此。例如，也可以采用在基板主体部411的工作面41b侧设置对应于各超声波换能器51的多个凹槽并将该凹槽的底面作为振动膜的构成。

另外，虽然例示了将振动膜412设于开口部411a的背面41a侧的构成，但是，例如也可以采用在开口部411a的工作面41b侧设置振动膜412并在该振动膜412的背面41a侧设置构成超声波换能器51的压电元件413的构成。

除此之外，实施本发明时的具体结构也可以在能达到本发明目的的范围内通过适当组合上述各实施方式和变形例来构成，并且还可以适当变更为其它结构等。