接地电位。另外，超声波内窥镜2中，靠近外面的上部电极16是接地电位，因此安全性比对上部电极16施加电压的内窥镜更尚。
[0048]另一方面，在接收超声波时，通过超声波观测装置3的控制，经由外部电极22Α、22Β测定下部电极12与上部电极16之间的电容Cl。即，测定腔体14Α成为间隙、由下部电极12和上部电极16构成的第一电容器71的电容变化AC。此时，优选对下部电极12施加偏置电压。该偏置电压的极性设为与驱动电压的极性相同。
[0049]如图6以及图7所示，在以往的超声波单元130中，绝缘部件63成为间隙、在硅基板111 (下部电极12)和封装部件60之间构成的电容C2的第二电容器72与第一电容器71并联连接。并且，在下部电极12与上部电极16之间夹着电极间绝缘层14而成的重叠(交叠(overlap))区域成为电容值不变化的寄生电容，该交叠区域的电容Co与C2的合计成为总寄生电容Cp。
[0050]其结果是，如已说明过的那样，在第一电容器71的电容变化了 AC的情况下，经由外部电极22A、22B测定的电容变化率D(% )由于总寄生电容Cp而从AC/Cl减小为AC/(Cl+Cp) ο另外，在以下的数值计算(估计)中，将Co看作比其他的电容充分小。即看作Cp=C2，但即使Cp > C2，也能够充分发挥实施方式的效果。
[0051]例如，在Cl = 13pF，C2 = 5.3pF，AC = 1.3pF的情况下，电容变化率D从10.0%减小为7.1%。
[0052]与此相对，如图8以及图9所示，在超声波单元30中，对下部电极12施加正的电压时，扩散层18成为正电位，因此电子向硅基板11的扩散层侧移动。其结果是，在硅基板11的内部形成耗尽层19。耗尽层19没有导电性，因此构成以耗尽层19为间隙的第三电容器73。
[0053]在此，在作为p_半导体的硅基板11的受主密度为5 X 111CnT3、作为n+半导体的扩散层18的施主密度为5X 1019Cm_ 3、施加电压为100V时，耗尽层19的厚度、即第三电容器73的间隙长为大致500 μ m。因此，在设耗尽层19的介电常数为11.9时，第三电容器73的电容C3为1.2pFo
[0054]如图9所示，第三电容器73与由绝缘部件63作为间隙而构成的电容C2的第二电容器72串联连接，电容C2以及C3与交叠区域的电容Co的合计为总寄生电容Cp。串联连接的第二电容器72和第三电容器73的总电容ClO为C1 = (C2XC3)/(C2+C3)。即，C2>ClOo在此，也将Co处理为比其他的电容充分小的电容，设为Cp = C10，但本发明的实施并不限制于这种计算的方法。
[0055]S卩，在如公知那样、第二电容器72与第三电容器73串联连接时，合成电容ClO比第二电容器72的电容C2以及第三电容器73的电容C3小，并且，电容较小的电容器的电容成为支配性的。在此，第三电容器73的电容C3比第二电容器72的电容C2小。因此，C2>ClO0
[0056]寄生电容Cp从C2减小为C10，因此第一电容器71的电容变换了 AC的情况下，经由外部电极22A、22B测定的电容变化率D(% )与未构成第三电容器73的情况相比，从AC/(C1+C2)增加为 AC/(C1+C10) ο
[0057]例如，Cl= 13pF、C2 = 5.3pF、C3 = 1.2pF、AC = 1.3pF 的情况下，电容变化率 D从7.1 %增加为9.3%。
[0058]如以上的说明，在硅基板11上有极性与基板11不同的低阻抗的扩散层18，通过扩散层18而在基板11的内部形成的耗尽层19作为间隙而构成第三电容器73，具有构成有该第三电容器73的超声波元件20的超声波单元30的接收灵敏度较高。
[0059]另外，对下部电极12施加负电压的情况下，将硅基板设为n_半导体并将扩散层设为P+半导体，由此获得与超声波单元30相同的效果。
[0060]第三电容器的电容C3根据与第二电容器的电容C2的关系来选择，但为了进一步高灵敏度化，优选C3 ( 0.5 X C2，更优选的是C3 < 0.1XC2。
[0061]如以上的说明，为了减少寄生电容Cp，只要对绝缘部件63作为间隙而构成的第二电容器串联连接第三电容器即可。因此，并不限于在硅基板11的内部形成扩散层18以构成第三电容器的方法，例如，也可以是通过在连接封装部件60的接地电位线的中途配置小电容电容器来构成第三电容器的方法。
[0062]然而，事先形成实施方式的扩散层18的方法，其用于配设小电容电容器的制造工序非常容易，适于大量生产。即，超声波元件20是在一张硅晶片上制作多个后单片化而成的。因此，在制造工序的最初仅在硅片上形成扩散层即可。此外，超声波单元30的构成部件数也不会增加，因此是尤其优选的。
[0063]<第二实施方式>
[0064]以下，对第二实施方式的超声波单元30A以及具有超声波单元30A的超声波内窥镜2A(以下，称为“超声波单元30A等”)进行说明。超声波单元30A等与超声波单元30等类似，所以对相同功能的构成要素标注相同的符号并省略说明。
[0065]在超声波单元30A中，超声波元件20的绝缘层15中没有贯通孔，因此下部电极12与硅基板11处于绝缘状态。因此，如图10以及图11所示，构成以绝缘层15为间隙的第四电容器74(电容C4)。
[0066]在超声波单元30A中，对下部电极12施加正的电压时，扩散层18的绝缘层15侧成为负电位层，相反侧(封装部件侧)成为正电位层。因此，与超声波单元30同样地，在硅基板11的内部形成耗尽层19。耗尽层19没有导电性，因此构成以耗尽层19为间隙的第三电容器73。
[0067]如图11所示，第三电容器73以及第四电容器74与由绝缘部件63作为间隙而构成的电容C2的第二电容器72串联连接，交叠电容Co与C2、C3以及C4的合计成为总寄生电容Cp。串联连接的第二电容器72和第三电容器73和第四电容器74的合成电容Cll为，Cll= (C2XC3XC4) / (C2XC3+C2XC4+C3XC4) ο在绝缘层15较薄的情况下，第四电容器74的电容C4比较大，但C2 > Cllo在此，也将Co处理为比其他的电容充分小的电容，设为Cp = Cl I，但本发明的实施并不限制于这种计算的方法。
[0068]寄生电容从C2减少为C11，因此第一电容器71的电容变化了 AC的情况下，经由外部电极22A、22B测定的电容变化率D(% )与未构成第三电容器73的情况相比，从AC/(C1+C2)增加为 AC/(C1+C11) ο
[0069]即，在超声波单元30A等中也获得与超声波单元30等相同的效果。
[0070]另外，例如，在通过将绝缘层15形成得较厚来使下部电极12与基板11之间的电容比耗尽层电容低的情况下、或在连接封装部件60的接地电位线的中途配设有比耗尽层电容低的小电容电容器的情况下，在实施方式中，为了形成耗尽层电容而形成极性与基板11不同的扩散层18，但也可以不采用该组合而在基板上形成极性与基板11为相同型的扩散层。
[0071]本发明并不限定于上述的实施方式等，在不改变本发明的主旨的范围内，能够进行各种变更、改变等。此外，也可以将上述的实施方式及变形例的构成与其他的实施方式等组合。
[0072]本申请将2012年9月7日在日本国提出申请的特愿2012 — 197407号作为优先权主张的基础而申请，作为优先权主张的基础的申请的公开内容被引用于本申请说明书、权利要求书、说明书附图中。
【主权项】
1.一种超声波单元，其特征在于，具备: 超声波元件，在由半导体构成的基板之上形成有构成第一电容器的多个超声波构件，所述超声波构件通过将成为接地电位的上部电极与施加驱动信号的下部电极隔着腔体对置配置而成； 封装部件，配设所述多个超声波元件，并成为接地电位；以及 绝缘部件，配设在所述封装部件与所述超声波元件之间， 通过由所述绝缘部件作为间隙而构成第二电容器， 与所述第二电容器串联连接而构成的第三电容器的电容比所述第二电容器的电容小。
2.如权利要求1所述的超声波单元，其特征在于， 所述基板具有极性与所述基板不同的、低阻抗的扩散层， 所述第三电容器是通过将耗尽层作为间隙而构成的，所述耗尽层是通过所述扩散层而在所述基板的内部形成的。
3.如权利要求2所述的超声波单元，其特征在于， 所述超声波元件具有将所述基板与所述下部电极进行绝缘的绝缘层。
4.一种超声波内窥镜，其特征在于，具备: 插入部，在前端部配设有超声波单元； 操作部，配设在所述插入部的基端部侧；以及 通用管线，从所述操作部延伸设置， 所述超声波单元构成为， 具备: 超声波元件，在由半导体构成的基板之上形成有构成第一电容器的多个超声波构件，所述超声波构件通过将成为接地电位的上部电极与施加驱动信号的下部电极隔着腔体对置配置而成； 封装部件，配设所述多个超声波元件，并成为接地电位；以及 绝缘部件，配设在所述封装部件与所述超声波元件之间， 通过由所述绝缘部件作为间隙而构成第二电容器， 与所述第二电容器串联连接而构成的第三电容器的电容比所述第二电容器的电容小。
5.如权利要求4所述的超声波内窥镜，其特征在于， 所述基板具有极性与所述基板不同的、低阻抗的扩散层， 所述第三电容器是通过将耗尽层作为间隙而构成的，所述耗尽层是通过所述扩散层而在所述基板的内部形成的。
6.如权利要求5所述的超声波内窥镜，其特征在于， 所述超声波元件具有将所述基板与所述下部电极进行绝缘的绝缘层。
【专利摘要】超声波单元(30)具备：超声波元件(20)，在由半导体构成的基板(11)之上形成有构成第一电容器(71)的多个超声波构件(10)，所述超声波构件(10)通过将成为接地电位的上部电极(16)与施加驱动信号的下部电极(12)隔着腔体(14A)对置配置而成；封装部件(60)，配设所述多个超声波元件(20)，并成为接地电位；以及绝缘部件(63)，配设在所述封装部件(60)与所述超声波元件(20)之间，通过由所述绝缘部件(63)作为间隙而构成第二电容器(72)，与所述第二电容器(72)串联连接而构成的第三电容器(73)的电容比所述第二电容器(72)的电容小。
【IPC分类】H04R19-00, A61B8-12
【公开号】CN104582586
【申请号】CN201380043057
【发明人】盐谷浩一, 宫原秀治, 松本一哉
【申请人】奥林巴斯株式会社
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年4月17日
【公告号】EP2893881A1, US20150164470, WO2014038238A1