超声波器件及其制造方法、超声波探测器及电子设备的制造方法_2

文档序号:8444626阅读:来源:国知局
部分截面示意图。
[0040]图4是超声波图像装置的控制框图。
[0041]图5的(a)是示出超声波器件的构造的示意俯视图,图5的(b)是示出声透镜的形状的示意俯视图,图5的(C)?图5的(e)是示出声透镜的形状的侧截面示意图。
[0042]图6是示出超声波器件的构造的示意俯视图。
[0043]图7的(a)?⑷是用于说明超声波器件的制造方法的示意图。
[0044]图8的(a)?⑷是用于说明超声波器件的制造方法的示意图。
[0045]图9是示出第二实施方式涉及的超声波器件构造的示意俯视图。
[0046]图10是示出第三实施方式涉及的超声波器件构造的示意俯视图。
[0047]图11是示出第四实施方式涉及的超声波图像装置的构成的简要立体图。
[0048]符号说明
[0049]1、50…作为电子设备的超声波图像装置;3…超声波探测器;5…显示部;9…超声波器件;13…作为电缆的FPC ; 14…作为基板的超声波元件阵列基板;14a…第一边;14b…第二边;15…声匹配部;16...声透镜;17a…超声波元件;22、40…突起部;24…作为驱动电路的处理电路;30...处理部;34...作为树脂的粘接剂;42…作为开口部的第一开口部。
【具体实施方式】
[0050]本实施方式中,根据附图对超声波器件和设置有该超声波器件的超声波图像装置的典型例子进行说明。另外,由于使各附图中的各部件为在各图面上可识别的大小,因此,对每个部件采用不同的比例尺进行图示。
[0051](第一实施方式)
[0052]本实施方式中,作为电子设备的一个例子,按照图1?图8的(a)?(d),对例如检测人体内部的超声波图像装置进行说明。图1是示出超声波图像装置的构成的简要立体图。图2是示出超声波探测器的构造的局部侧截面示意图,图3是示出超声波探测器的构造的主要部分截面示意图。
[0053]如图1所示,作为电子设备的超声波图像装置I具备装置主体2和超声波探测器3。装置主体2和超声波探测器3通过电缆4连接,装置主体2和超声波探测器3可以通过电缆4进行电信号的交换。并且,在装置主体2中组装有显示面板等显示部5。显示部5是触摸面板型的显示器,兼作操作者将信息输入装置主体2的用户接口部。以下,将用户接口部称为UI部。
[0054]装置主体2中,根据超声波探测器3所检测出的超声波生成图像,图像化的检测结果显示在显示部5的画面上。超声波探测器3具有大致长方体形状的壳体6,壳体6的长度方向的一端连接有电缆4。并且,电缆4的相反侧的壳体6中容纳有进行超声波收发的头部7。另外,本实施方式的超声波图像装置I为通过电缆4连接装置主体2和超声波探测器3的形式,但也可以是不使用电缆4,而通过无线的方式在装置主体2与超声波探测器3之间进行信号的交换的形式。
[0055]如图2所示,在超声波探测器3中,壳体6中容纳有固定于支撑部件8的超声波器件9。超声波器件9从壳体6的头部7中露出,从超声波器件9对目标物输出超声波。并且,由超声波器件9接收来自目标物的超声波的反射波。反射波也称为回波。壳体6为圆筒形,是操作者易于握持的形状。壳体6的一端设置有超声波器件9,另一端设置有电缆4。将从超声波器件9朝向电缆4的方向作为Z方向。将与Z方向垂直的两个方向作为X方向和Y方向。超声波器件9为大致板状的形状,在X方向和Y方向上延伸。超声波器件9为X方向比Y方向长的形状。
[0056]如图3所示,超声波器件9与壳体6的头部7之间有间隙,在该间隙中设置有填充有硅系密封材料的密封部10。该密封部10可防止水分等侵入超声波器件9的内部。支撑部件8位于超声波器件9的Z方向侧,支撑部件8与头部7之间设置有密封结构物。该密封结构物具备粘接部件11和粘接部件12。粘接部件11是粘贴在超声波器件9的支撑部件8的外周部、具有弹性的双面胶等部件。粘接部件12是粘贴在壳体6上、具有弹性的双面胶等部件。
[0057]并且,在该密封结构物的一部分中夹有作为连接超声波器件9和处理电路的电缆的FPC13(柔性印刷电路)。FPC13夹在粘接部件11和粘接部件12之间而被固定。FPC13也称为柔性印刷配线基板。作为粘接部件11和粘接部件12,例如,可以使用在聚乙烯或聚氨酯等独立气泡体上涂布有丙烯酸系粘接剂的双面胶。由此,超声波探测器3采用双重的密封结构,密封部10、粘接部件11和粘接部件12防止水分等侵入壳体6中。
[0058]超声波器件9包括:作为基板的超声波元件阵列基板14、声匹配部15、声透镜16及FPC13。超声波元件阵列基板14具有元件基板17和背板18。元件基板17是由多个超声波元件17a配置成阵列状的基板,在从Z方向观察到的俯视观察中呈X方向长的长方形。超声波元件17a只要能够进行超声波的发送和接收即可,超声波元件17a的方式不受特别限定。超声波元件17a可以是薄膜的PZT (锆钛酸铅)或块状的PZT,也可以是利用静电力使薄膜振动的方式的元件。本实施方式中,例如可以将薄膜的PZT用于超声波元件17a。
[0059]该元件基板17使用娃基板制成,厚度大约为150 μπι?200 μπι。并且,在与朝向-Z方向的元件基板17的元件形成面相反的面上,粘接有与元件基板17同样为平板状的背板18。背板18起着抑制元件基板17的多余的振动的作用,可使用厚度为500 ym?600 ym的硅基板。该背板18除了硅基板,也可以使用金属板。此外,当从元件基板17向Z方向行进的超声波影响小时,也可以不使用背板18而构成超声波器件9。
[0060]在元件基板17的形成有超声波元件的面上,在俯视观察中沿着沿X方向延伸的长边,设置有与多个超声波元件连接的多个端子。该端子与FPC13的端子连接,从而实现电连接。超声波元件的端子与FPC13的端子的连接方法不受特别限定,在本实施方式中,例如,是通过各向异性导电膜连接。
[0061]在元件基板17的形成有超声波元件的表面上,设置有从-Z方向观察到的平面形状为与超声波元件阵列基板14相同形状的声透镜16。在声透镜16的-Z方向侧的表面上设置有以规定曲率在厚度方向凸起的透镜部21。并且,在+ Z方向侧的表面上设置有形成于声透镜16的外缘部并在厚度方向上突出的突起部22。声透镜16由有机硅树脂等树脂形成。通过对该有机硅树脂添加二氧化硅等改变比重,可以调整有机硅树脂的声阻抗。
[0062]在超声波元件阵列基板14与声透镜16之间形成有声匹配部15。声匹配部15使用硅系粘接剂,通过粘接剂固化,使超声波元件阵列基板14与声透镜16粘合(粘接),固化的粘接剂(树脂)作为声匹配部15起作用。
[0063]声透镜16起着有效地将元件基板17的超声波元件所发送的超声波引导至目标物,并将目标物反射回来的回波有效地引导至超声波元件的作用。声匹配部15起着缓和超声波元件与声透镜16之间的声阻抗不匹配的作用。超声波器件9在背板18处通过粘接剂23固定在支撑部件8上。
[0064]图4是超声波图像装置的控制框图。如图4所示,超声波图像装置具备装置主体2和超声波探测器3。超声波探测器3具有超声波器件9和作为驱动电路的处理电路24。处理电路24具有选择电路25、发送电路26、接收电路27和控制部28。处理电路24进行超声波器件9的发送处理和接收处理。
[0065]发送电路26在发送期间通过选择电路25对超声波器件9输出发送信号VT。具体而言,发送电路26基于控制部28的控制生成发送信号VT,并向选择电路25输出。然后,选择电路25基于控制部28的控制,输出来自发送电路26的发送信号VT0发送信号VT的频率和振幅电压由控制部28设走。
[0066]接收电路27进行从超声波器件9接收接收信号VR的接收处理。具体而言,接收电路27在接收期间通过选择电路25接收来自超声波器件9的接收信号VR0然后,接收电路27进行接收信号的放大、增益设定、频率设定、A/D转换(模拟/数字转换)等接收处理。接收电路27将进行的接收处理结果作为检测数据(检测信息)输出至装置主体2。接收电路27可以由例如低噪声放大器、电压控制衰减器、可编程增益放大器、低通滤波器、A/D转换器等构成。
[0067]控制部28控制发送电路26和接收电路27。具体而言,控制部28对发送电路26进行发送信号VT的生成及输出处理的控制,并对接收电路27进行接收信号VR的频率设定和增益等的控制。选择电路25根据控制部28的控制,将所选择的发送信号VT对超声波器件9输出。
[0068]装置主体2具备显示部5、主控制部29、处理部30和Π部31 (用户接口部)。主控制部29对超声波探测器3进行超声波的收发控制,对处理部30进行检测数据的图像处理等控制。处理部30接收来自接收电路27的检测数据,并进行去除噪声的图像处理和显示用图像数据的生成等。Π部31根据用户进行的操作
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