超声波单元以及超声波内窥镜制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波单元以及超声波内窥镜
本专利技术涉及将在半导体基板上形成有静电电容型的超声波构件(cell)的超声波元件(element)隔着绝缘部件配置在封装部件上而成的超声波单元(unit)以及具备所述超声波单元的超声波内窥镜。
技术介绍
对被检物照射超声波并根据回波信号将体内的状态进行图像化而诊断的超声波诊断法正在普及。用于超声波诊断法的诊断装置之一有超声波内窥镜系统。超声波内窥镜在向体内插入的插入部的前端部配置有超声波单元。超声波单元具有如下功能，即：将电信号变换为超声波后向体内发送、而且接收在体内反射后的超声波并将其变换为电信号。作为超声波单元的超声波构件，在日本特开2006－50314号公报中，公开了使用MEMS技术制造的静电电容型超声波振子(CapacitiveMicro－machinedUltrasonicTransducer，：cMUT(电容微机械超声换能器))。cMUT的超声波构件通过振动片(membrane)的振动，来进行超声波的收发，所述振动片包括隔着腔体而与下部电极对置配置的上部电极。若在发送时在电极间施加电压，则上部电极通过静电力而被向下部电极牵引，因此包括上部电极的振动片发生变形。若去掉电压施加，则振动片通过弹性力而恢复为原来的形状。通过该振动片的变形/恢复而产生超声波。另一方面，在接收时，振动片通过接收到的超声波能量而变形，上部电极与下部电极的距离发生变化。利用由上部电极和下部电极构成的电容器的电容C1变化ΔC这一点，接收到的超声波能量被变换为电信号。
技术实现思路
用于解决课题的手段本专利技术的实施方式的超声波单元具备：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的第三电容器的电容比所述第二电容器的电容小。此外，另一个实施方式的超声波内窥镜具备：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(universalcord)，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。附图说明图1是包括实施方式的超声波内窥镜的内窥镜系统的构成图。图2是实施方式的超声波内窥镜的前端部的立体图。图3是实施方式的超声波单元的立体图。图4是实施方式的超声波单元的分解图。图5是第一实施方式的超声波单元的沿着图4的V－V线的剖视图。图6是以往的超声波单元的构成图。图7是以往的超声波单元的等效电路图。图8是第一实施方式的超声波单元的构成图。图9是第一实施方式的超声波单元的等效电路图。图10是第二实施方式的超声波单元的构成图。图11是第二实施方式的超声波单元的等效电路图。具体实施方式＜第一实施方式＞以下，参照附图对第一实施方式的超声波单元30以及具备超声波单元30的超声波内窥镜2(以下，称为“超声波单元30等”)进行说明。另外，图都是用于说明的示意图，构成要素的数目、大小以及大小的比率等与实际不同。＜超声波内窥镜的构成＞如图1所示，超声波内窥镜2与超声波观测装置(Ultrasoundobservationapparatus)3以及监视器(Monitor)4一起构成超声波内窥镜系统1。超声波内窥镜2具备向体内插入的细长的插入部41、配置在插入部41的基端的操作部42、及从操作部42伸出的通用管线(universalcord)43。在通用管线43的基端部，配置有与光源装置(未图示)连接的连接器44A。从连接器44A延伸出线缆45和线缆46，所述线缆45经由连接器45A而与摄影机控制单元(未图示)连接，所述线缆46经由连接器46A而与超声波观测装置3连接。监视器4与超声波观测装置3连接。插入部41构成为，从前端侧起依次连接设置有前端硬性部(以下，称为“前端部”)47、位于前端部47的后端的弯曲部48、及位于弯曲部48的后端且到达操作部42的、细径并且长条且具有可挠性的可挠管部49。并且，如图2所示，在插入部41的前端部47，配设有由多个超声波元件20辐射状地配置而成的超声波单元30。另外，超声波单元也可以是多个超声波元件20配置成凸形状的凸面扫描型或者是多个超声波元件20配置在平面上的线性扫描型。＜超声波单元的构成＞接下来，使用图3、图4以及图5对超声波单元30的构成进行说明。另外，在图4等中将封装部件60图示为平板状。如图3所示，超声波单元30是在圆筒形的封装部件60的外周面由多个俯视矩形的超声波元件20长边平行地以规定间隔配置成圆筒状而成的辐射型振子。如图4所示，在超声波元件20与封装部件60之间，配设有由衬垫材料61以及接合层62A、62B构成的绝缘部件63。作为收发超声波的基本单位的超声波元件20以具有第一主面20SA及与第一主面20SA对置的第二主面20SB的硅基板(基板)11为基体。并且，在超声波元件20的第一主面20SA的大致中央部形成有收发超声波的收发部21，在第一主面20SA的两端部配设有外部电极22A、22B。如图3所示，外部电极22A、22B分别与线缆80的导线81A、81B连接。导线81B是接地电位线，也可以是多个超声波元件20的共用布线。例如，能够使用线缆80的屏蔽线作为导线81B。线缆80插通到前端部47、弯曲部48、可挠管部49、操作部42、通用管线43及线缆46，并经由连接器46A而与超声波观测装置3连接。在收发部21，多个静电电容型的超声波构件10配置成矩阵状。另外，在图4中，仅示意地示出了一部分超声波构件10。此外，超声波构件10也可以配置成嵌入到形成于基板的凹部。如图5所示，在形成在硅基板11之上的超声波构件10中，构成振动片的上部电极16隔着腔体(空隙部)14A与下部电极12对置配置。腔体(空隙部)14A通过电极间绝缘层14的蚀刻而形成。另外，在上部电极16之上形成有上部绝缘层以及保护膜，但未图示。此外，在由半导体构成的硅基板11的表面形成有由氧化硅构成的绝缘层15，但在绝缘层15有贯通孔，因此下部电极12与硅基板处于导通状态。换言之，能够看作与未形成有绝缘层15是相同的。另外，超声波元件20的外部电极22A是多个超声波构件10的下部电极12的共用电极，外部电极22B是多个超声波构件10的上部电极16的共用电极。因此，一个超声波元件20中包括的多个超声波构件10同时驱动。封装部件60是由导电材料例如不锈钢等构成的导电性部件。封装部件60也可以是在树脂等的非导体基材的至少一面形成有导体层的导电性部件。向生物体内插入的导电性部件为了安全而被保持在接地电位。即，封装部件60经由未图本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.07 JP 2012-1974071.一种超声波单元，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被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，所述超声波单元中，与所述第二电容器串联连接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，所述基板在表面具有极性与所述基板的基材不同且与所述基材相比低阻抗的扩散层，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1所述的超声波单元，其特征在于，所述绝缘部件包括由弹性部件构成的衬垫材料。4.如权利要求1所述的超声波单元，其特征在于，所述第三电容器的电容C3≤所述第二电容器的电容C2×0.5。5.如权利要求1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。6.一种超声波内窥镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐谷浩一，宫原秀治，松本一哉，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP