超声波传感器、探测器、以及电子设备的制造方法
【专利说明】超声波传感器、探测器、以及电子设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]于2014年9月30日提交的日本专利申请JP2014-201934其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
[0003]本发明涉及超声波传感器、利用该传感器的探测器、电子设备、以及超声波图像装置等。
【背景技术】
[0004]例如超声波诊断装置中使用的超声波器件一般已广为人知。超声波器件具备振动板。下电极层叠于振动板。压电体层叠于下电极。上电极层叠于压电体。压电体扩展到下电极的轮廓的外侧，防止上电极和下电极的短路。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2000-183413号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的技术问题
[0009]在专利文献1中公开了位移元件。位移元件具备层叠于振动板上的压电元件。指定压电元件的宽度相对于振动板的宽度的比率。这样，提出了相对于驱动电压的位移的最佳化。但是，在专利文献1中并未言及在振动板的位移时输出的电位。而且，压电体膜的宽度与电极的宽度一致。因此，完全未研究下电极的宽度对压电体膜的影响。
[0010]根据本发明的至少一个方面，可提供一种能随着下电极的宽度的调整充分确保接收时的生成电压的超声波传感器。
[0011]用于解决技术问题的方案
[0012](1)本发明一方面涉及一种超声波传感器，具备:振动板；下电极，层叠于所述振动板，沿着所述振动板的表面在第一方向上具有长度L，并沿着所述振动板的表面在与所述第一方向正交的第二方向上具有所述长度L以下的宽度Wbe ;压电体，层叠于所述下电极，在所述第二方向上具有宽度Wpz ;以及上电极，层叠于所述压电体，下电极的宽度Wbe与压电体的宽度Wpz之比Wbe/Wpz为0.1以上0.8以下。
[0013]当超声波作用于振动板时，振动板进行振动。随着振动板的振动，在压电体上产生形变，压电体的形变生成电压。从下电极和上电极取出生成的电压。由此检测超声波。由于将下电极的宽度Wbe与压电体的宽度Wpz之比Wbe/Wpz设定为0.1以上0.8以下，因此，能够充分确保接收时的生成电压。另一方面，当比Wbe/Wpz低于0.1时，下电极的电阻将增大。当比Wbe/Wpz超过0.8时，根据情况，电压将低于最大电压值的60%，生成电压脱离使用范围。
[0014](2)上述的比Wbe/Wpz为0.5以下即可。即使条件发生变化，也能获得良好的生成电压。
[0015](3)在与所述振动板的表面正交的俯视观察中，从所述压电体的轮廓沿着所述第二方向至所述振动板的轮廓的距离为所述振动板的宽度的0.02倍以上0.3倍以下即可。能够获得充分的接收灵敏度。
[0016](4)在所述第一方向上，所述上电极也可以具有比所述压电体小的宽度。压电体防止上电极相对于下电极短路。
[0017](5)所述振动板在所述第一方向上的长度Lcav与所述振动板在所述第二方向上的宽度Wcav的纵横比Lcav/Wcav为1以上2以下即可。能够充分获得接收灵敏度，而不管纵横比如何。
[0018](6)在与所述振动板的表面正交的俯视观察中，所述上电极与所述下电极重叠的面积相对于所述俯视观察中以轮廓限定的所述振动板的面积在1%以上20%以下的范围即可。根据这样的设定，能够提高接收灵敏度。
[0019](7)所述振动板的轮廓也可以为圆形、六角形以及椭圆形中任一种。可充分获得接收灵敏度，而不管振动板的形状如何。
[0020](8)超声波传感器可以组装于探测器中加以利用。探测器可以具备超声波传感器以及支撑所述超声波传感器的壳体。
[0021](9)超声波传感器可以组装于电子设备中加以利用。电子设备可具备:超声波传感器；以及处理部，与所述超声波传感器连接，处理所述超声波传感器的输出。
[0022](10)超声波传感器可以组装于超声波图像装置中加以利用。超声波图像装置可具备:超声波传感器；处理部，与所述超声波传感器连接，处理所述超声波传感器的输出，生成图像；以及显示装置，显示所述图像。
【附图说明】
[0023]图1是简要示出一实施方式涉及的电子设备的一个具体例子、即超声波诊断装置的外观图。
[0024]图2是超声波器件的放大俯视图。
[0025]图3是沿图1的A-A线的截面图。
[0026]图4是简要示出仿真模型的概念图。
[0027]图5是示出在仿真软件上构成的仿真模型的示图。
[0028]图6的(a)和(b)是示出发送时以及接收时在X方向上的形变ε的分布的曲线图。
[0029]图7的(a)和(b)是示出发送时以及接收时在X方向上的z方向位移的分布的曲线图。
[0030]图8的(a)和(b)是示出发送时以及接收时在y方向上的z方向位移的分布的曲线图。
[0031]图9是简要示出仿真模型的构成的概念图。
[0032]图10是沿着图9的B-B线的截面图。
[0033]图11是沿着图9的C-C线的截面图。
[0034]图12是示出随着比Wbe/Wpz的变化的“发送时的位移”以及“接收时的生成电压”
的曲线图。
[0035]图13的(a)和(b)是示出当振动板的宽度Wcav被设定为60 [ μ m]时由仿真模型生成的“接收时的生成电压”的曲线图。
[0036]图14的(a)和(b)是示出当振动板的宽度Wcav被设定为45 [ μ m]时由仿真模型生成的“接收时的生成电压”的曲线图。
[0037]图15的(a)和(b)是示出当振动板的宽度Wcav被设定为30 [ μ m]时由仿真模型生成的“接收时的生成电压”的曲线图。
[0038]图16的(a)和(b)是示出当振动板的宽度Wcav被设定为60 [ μ m]时由仿真模型生成的“发送时的位移”的曲线图。
[0039]图17的(a)和(b)是示出当振动板的宽度Wcav被设定为45 [ μ m]时由仿真模型生成的“发送时的位移”的曲线图。
[0040]图18的(a)和(b)是示出当振动板的宽度Wcav被设定为30 [ μ m]时由仿真模型生成的“发送时的位移”的曲线图。
[0041]图19是简要示出纵横比Lcav/Wcav = 1的仿真模型的概念图。
[0042]图20的(a)和(b)是示出当纵横比Lcav/Wcav = 1或2时由仿真模型生成的归一化(規格化)的“接收时的生成电压”的曲线图。
[0043]图21的(a)和(b)是示出当纵横比Lcav/Wcav = 1或2时由仿真模型生成的归一化的“发送时的位移”的曲线图。
[0044]图22是简要示出具有圆形轮廓的振动板的仿真模型的概念图。
[0045]图23是简要示出具有六角形轮廓的振动板的仿真模型的概念图。
[0046]图24是简要示出具有椭圆形轮廓的振动板的仿真模型的概念图。
[0047]图25的(a)和(b)是示出随着比Warm/Wcav的变化的“接收时的生成电压”的曲线图。
[0048]图26是基于实测示出比Warm/Wcav与共振频率的关系的曲线图。
[0049]图27是基于仿真示出比Warm/Wcav与接收时的生成电压的关系的曲线图。
[0050]图28是简要示出定义上电极和下电极的重合情况的仿真模型的概念图。
[0051]图29的(a)和(b)是基于仿真示出上电极和下电极的重合情况与接收时的生成电压的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0052]下面，参照【附图说明】本发明的一实施方式。需要注意的是，下面说明的本实施方式并非不当限定记载于权利要求书中的本
【发明内容】
，在本实施方式中说明的构成并非全部都是作为本发明的解决手段而必须的。
[0053](1)超声波诊断装置的整体构成
[0054]图1简要示出本发明一实施方式涉及的电子设备的一个具体例子、即超声波诊断装置(超声波图像装置)11的构成。超声波诊断装置11包括装置终端