超声波传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供能够实现超声波传感器元件的高密度化，并维持良好的声音特性的超声波传感器。在将相互正交的两个轴设为X轴以及Y轴，并将由X轴以及Y轴形成的平面设为XY平面时，具备：基板(10)，其沿着XY平面；多个空间(12)，它们沿着X轴方向以及Y轴方向的至少一个方向被形成于基板(10)；振动板(50)，其以堵住空间(12)的方式被设置在基板(10)上，且具有基板(10)侧的第一面(50a)以及与该第一面(50a)对置的第二面(50b)；以及压电元件(300)，其被设置在振动板(50)的第二面(50b)侧中与空间(12)对应的部分，并发送和/或接收超声波，空间(12)的至少一部分被形成为交错状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波传感器及其制造方法。
技术介绍
以往，有利用了压电元件的电机械转换特性的超声波传感器。例如，存在具备支承部件(沿由X轴以及Y轴形成的XY平面的基板)、被设置在基板上的可动膜(振动板)、被设置在振动板上的电机械转换元件(压电元件)、以及被形成在与振动板的压电元件相反的一侧的基板的开口部(空间)的超声波传感器(参照专利文献1以及2)。专利文献1以及2均使包含上述的压电元件、振动板以及空间的超声波传感器元件沿X轴以及Y轴以网格状有规律地邻接。在这种超声波传感器中，基于超声波传感器元件的压电元件的位移收发超声波。只要能够实现压电元件的位移特性的提高，则对超声波的收发效率有利，进而还对声音特性的提高有利。专利文献1：日本特开2011－255024号公报(段落[0047]，图5等)专利文献2：日本特开2011－259274号公报(段落[0044]，图5等)然而，近年单方面寻求超声波传感器元件的高密度化，而在专利文献1以及2中，存在虽然实现超声波传感器元件的高密度化，但难以维持良好的声音特性这样的问题。即，在专利文献1以及2中，由于使超声波传感器元件沿X轴方向以及Y轴方向以网格状有规律地邻接，所以不能够确保超声波传感器元件的空间的壁厚。该情况下，基板整体容易受到各个压电元件的位移的影响，起因于各个压电元件的位移，产生引起振动板的整体的挠曲(结构串扰)的可能性。若上述的结构串扰产生，则各个压电元件的位移特性产生偏差，另外，压电元件整体的位移效率降低，它们的结果，声音特性容易降低。这样的问题并不限定于专利文献1以及2的超声波传感器，只要是利用了压电元件的电机械转换特性的超声波传感器则同样存在。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述的情况，目的在于提供一种能够实现超声波传感器元件的高密度化，并维持良好的声音特性的超声波传感器及其制造方法。解决上述课题的本专利技术的方式是超声波传感器，其特征在于，在将相互正交的两个轴设为X轴以及Y轴，并将由上述X轴以及上述Y轴形成的平面设为XY平面时，具备：基板，其沿着上述XY平面；多个空间，它们沿着上述X轴方向以及上述Y轴方向的至少一个方向被形成于上述基板；振动板，其以堵住上述空间的方式被设置在上述基板上，且具有上述基板侧的第一面以及与该第一面对置的第二面；以及压电元件，其被设置在上述振动板的上述第二面侧中与空间对应的部分，并发送和/或接收超声波，上述空间的至少一部分被形成为交错状。根据这样的方式，在空间被形成为交错状的部分，能够确保该空间的壁厚。因此，能够抑制基板整体受到各个压电元件的位移的影响，即使在使超声波传感器元件高密度地集合的情况下，也能够防止上述的结构串扰的产生。因此，能够实现超声波传感器元件的高密度化，并维持良好的声音特性。另外，优选上述压电元件通过包含第一电极、上述第一电极上的压电体层、以及上述压电体层上的第二电极而构成，上述第一电极是能够在上述X轴方向上按照每一列或者多列进行驱动的独立电极，上述第二电极是在上述Y轴方向上延伸的每一列共用的共用电极，上述空间的至少一部分以向上述X轴方向偏移间距的方式被形成。在这样的方式中，在作为独立电极的第一电极延伸的方向，空间的间距被偏移地形成。换句话说，根据这样的方式，容易在振动板的第二面侧中与空间对应的部分配置第一电极。因此，容易构成能够实现超声波传感器元件的高密度化，并能够维持良好的声音特性的超声波传感器。另外，优选向上述X轴方向上偏移间距而形成的上述空间的处于上述Y轴方向侧的空间在第一方向隔着隔壁被并列设置，在以通过向上述X轴方向上偏移间距而形成的上述空间的中心的方式向Y轴方向描画虚拟线时，上述虚拟线通过上述隔壁。根据这样的方式，在空间被形成为交错状的部分，能够合适地确保该空间的壁厚。因此，能够实现超声波传感器元件的高密度化，并可靠地维持良好的声音特性。解决上述课题的本专利技术的其它的方式是超声波传感器的制造方法，其特征在于，其为在将相互正交的两个轴设为X轴以及Y轴，并将由上述X轴以及上述Y轴形成的平面设为XY平面时，具备：基板，其沿着上述XY平面；多个空间，它们沿着上述X轴方向以及上述Y轴方向的至少一个方向被形成于上述基板；振动板，其以堵住上述空间的方式被设置在上述基板上，且具有上述基板侧的第一面以及与该第一面对置的第二面；以及压电元件，其被设置在上述振动板的上述第二面侧中与空间对应的部分，并发送和/或接收超声波的超声波传感器的制造方法，将上述空间的至少一部分形成为交错状。根据这样的方式，能够制造能够实现超声波传感器元件的高密度化，并维持良好的声音特性的超声波传感器。附图说明图1是表示超声波设备的构成例的剖视图。图2是表示超声波传感器的构成例的分解立体图。图3是表示超声波传感器的构成例的立体图。图4是说明超声波传感器元件的空间的配置等的俯视图以及剖视图。图5是说明超声波传感器的空间的配置等的变形例的俯视图。图6是说明超声波传感器的空间的配置等的变形例的俯视图。图7是说明超声波传感器的空间的配置等的变形例的俯视图。图8是说明超声波传感器的制造方法的一个例子的图。图9是说明超声波传感器的制造方法的一个例子的图。图10是说明超声波传感器的制造方法的一个例子的图。图11是表示比较例的构成例的立体图。图12是表示试验例的结果的图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。以下的说明示出本专利技术的一方式，在本专利技术的范围内能够任意地变更。在各图中，附加了相同的符号的部分表示同一部件，并适当地省略说明。实施方式1超声波设备图1是表示安装了超声波传感器的超声波设备的构成例的剖视图。如图示那样，超声波探测器I通过具备超声波传感器1、与超声波传感器1连接的柔性印刷电路基板(FPC基板2)、从装置终端(未图示)引出的电缆3、对FPC基板2以及电缆3进行中继的中继基板4、保护超声波传感器1、FPC基板2以及中继基板4的壳体5、以及被填充在壳体5以及超声波传感器1之间的耐水性树脂6等而构成。从超声波传感器1发送超声波。另外，从测定对象物反射的超声波被超声波传感器1接收。基于这些超声波的波形信号，在超声波探测器I的装置终端中，检测与测定对象物有关的信息(位置、形状等)。根据超声波传感器1，如后述那样，能够实现超声波传感器元件的高密度化，并维持良好的声音特性。因此，通过安装超声波传感器1，成为各种特性优异的超声波设备。本专利技术也能够应用于对超声波的发送最优化的发送专用型、对超声波的接收最优化的接收专用型、对超声波的发送以及接收最优化的收发一体型等任意的超声波传感器。能够安装超声波传感器1的超声波设备并不限定于超声波探测器I。超声波传感器整体构成图2是表示超声波传感器的构成例的分解立体图。图3中的(a)～(b)是表示图2的超声波传感器的构成例的放大图。其中，图3中的(a)是表示图2的超声波传感器元件的构成例的放大图，图3中的(b)是表示图2的基板的构成例的放大图。超声波传感器1通过包含超声波传感器元件310、声音匹配层13、透镜部件20、以及包围板40而构成。超声波传感器元件310通过包含被形成在基板10的空间12、振动板50、以及压电元件300而构成。在将相互正交的两个轴设为X轴以及Y轴，将由X轴以及Y轴形成的平面设为XY平面时，基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波传感器，其特征在于，在将相互正交的两个轴设为X轴以及Y轴，并将由上述X轴以及上述Y轴形成的平面设为XY平面时，具备：沿着上述XY平面的基板；沿着上述X轴方向以及上述Y轴方向的至少一个方向被形成于上述基板的多个空间；振动板，其以堵住上述空间的方式被设置在上述基板上，且具有上述基板侧的第一面以及与该第一面对置的第二面；以及压电元件，其被设置在上述振动板的上述第二面侧中与空间对应的部分，并发送和/或接收超声波，上述空间的至少一部分被形成为交错状。

【技术特征摘要】
2015.03.25 JP 2015-0633241.一种超声波传感器，其特征在于，在将相互正交的两个轴设为X轴以及Y轴，并将由上述X轴以及上述Y轴形成的平面设为XY平面时，具备：沿着上述XY平面的基板；沿着上述X轴方向以及上述Y轴方向的至少一个方向被形成于上述基板的多个空间；振动板，其以堵住上述空间的方式被设置在上述基板上，且具有上述基板侧的第一面以及与该第一面对置的第二面；以及压电元件，其被设置在上述振动板的上述第二面侧中与空间对应的部分，并发送和/或接收超声波，上述空间的至少一部分被形成为交错状。2.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，上述压电元件构成为包含第一电极、上述第一电极上的压电体层、以及上述压电体层上的第二电极，上述第一电极是能够在上述X轴方向上按照每一列或者多列进行驱动的独立电极，上述第二电极是在上述Y轴方向上延伸的每一列共用的共用电极，上述空间的至少一部分以向上述X轴方向偏移间距的方式被形成。3.根据权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于，在上述X轴方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：大桥幸司，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP