超声波探头及超声波图像诊断装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超声波探头以及超声波图像诊断装置。上述超声波探头具有压电元件，压电元件具备：基板，具有开口部；支撑膜，设置在基板上并设置为堵塞开口部的状态；下部电极层，在支撑膜上以连续开口部内与开口部外的状态设置；第一压电体层，设置在开口部内的下部电极层上；上部电极层，设置在第一压电体层上；以及第二压电体层，在下部电极层上配置在开口部外，并且与第一压电体层分开地配置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用在薄膜上形成了压电体的压电元件的超声波探头以及具备该超声波探头的超声波图像诊断装置。
技术介绍
现有技术中已知有如下的压电元件(超声波元件)在支撑膜上层积压电体，通过向压电体施加电压使其振动，从而使支撑膜振动，输出超声波(例如，参照专利文献I)。该专利文献I的超声波元件具备在膜片上由电极金属膜夹持着压电体薄膜而形成的压电振动子。这种超声波元件通过向上层以及下层的电极金属膜施加电压使压电体薄·膜振动，从而使形成有压电体薄膜的膜片也振动，输出超声波。在先技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2006-229901号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题但是，在制造上述专利文献I这样的超声波元件时，通常，在膜片上形成下层的电极金属膜，接着在其上层形成压电体薄膜之后，通过对该压电体薄膜进行蚀刻处理而图案化(patterning)为规定的形状。在形成上层的电极金属层时也同样，在下层的电极金属膜或压电体薄膜的上层形成电极金属层，然后通过对该电极金属层进行蚀刻处理从而图案化为规定的形状。然而，在如上述那样反复进行蚀刻的方法中，在进行压电体薄膜的蚀刻以及上层侧的电极金属层的蚀刻时，甚至连下层侧的电极金属层也被蚀刻(过蚀刻)，从而导致下层的电极金属膜的膜厚尺寸变小。如果电极金属膜的膜厚尺寸变小则电阻增大。因此，在将这种现有技术的压电元件用于超声波探头时，就会产生例如消耗电力增大、输出的超声波声压变小、在高频区域难以控制的问题。鉴于上述问题，本专利技术目的在于提供一种使用电极电阻小的压电元件的超声波探头以及超声波图像诊断装置。解决技术问题的技术手段本专利技术的超声波探头具有压电元件，所述压电元件具备基板，具有开口部；支撑膜，设置于所述基板上，在从所述基板的厚度方向观察的俯视观察中，设置成堵塞所述开口部的一侧开口的状态；下部电极层，在所述俯视图中，在所述支撑膜上，以连续的状态设在所述开口部内与所述开口部外；第一压电体层，在所述俯视图中，设置在所述开口部内的所述下部电极层上；上部电极层，设置于所述第一压电体层上；以及第二压电体层，在所述俯视图中，在所述下部电极层上配置在所述开口部外并且与所述第一压电体层分开地配置。本专利技术中，第一压电体层层积在下部电极层的下部电极本体部上，并且第二压电体层层积在下部电极层的下部电极线部。由此，下部电极层被第一压电体层或者第二压电体层覆盖而被保护，从而在形成压电元件的压电体层和上部电极层时，下部电极层不会被过蚀刻，能够抑制下部电极层的电阻增大并能够提供低电阻的压电元件。关于这种低电阻的压电元件，在下部电极层和上部电极层之间施加电压使移位部振动时，能够在低功率下获得大振幅的振动，从而能够促进节能化。而且，在通过第一压电体层输出的电流值检测出支撑膜的移位量时，由于下部电极线部的电阻小，因而也能够抑制第一压电体层输出的电流损失，进而能够高精度地检测支撑膜的移位。另外，考虑到上述的下部电极层的过蚀刻，也可以考虑事先增大下部电极层的厚度尺寸，但在该情况中，层积压电膜的部分由于未被过蚀刻，因而存在下部电极层的厚度尺寸增大，并且压电膜以及上部电极层的层积部分的总厚度尺寸也增大的问题。与此相对，本专利技术中可以设定下部电极层的膜厚尺寸，而不需要预先估计由下部电极层的过蚀刻引起的电阻增大和膜厚不均匀，也能够实现压电元件的薄型化。并且，也可以在下部电极线部上形成与第一压电体层材料相同的第二压电体层， 这种情况中，能够在形成第一压电体层的同时形成第二压电体层。因此，与另外使用用于保护下部电极线部的保护层等的情况相比，压电元件的制造也简化，从而能够削减制造成本。并且，本专利技术的超声波探头优选是所述第二压电体层设置在所述俯视观察中不与所述开口部重叠的位置的结构。在使覆盖开口部的支撑膜与第一压电体层的振动联动而使其移位时，或者由于来自外部的应力而使支撑膜移位时,通过较小地形成支撑膜产生移位的移位部的边缘部分的膜厚尺寸，从而能够增大该移位部的移位量。在此，本专利技术中由于第二压电体层被设置在不与移位部的边缘部分重叠的位置，因而移位部的边缘部分附近的厚度不会增大。因此，无论是由于第一压电体层的振动而使移位部移位的情况，还是由于外力而使移位部移位的情况，都能够增大其移位量。为此，例如通过使移位部振动而输出超声波的情况，与例如第二压电体层也被层积在移位部的边缘上的情况相比，能够在低功率下增大移位部的振幅，并能够输出更大声压的超声波。而且，在接收超声波的情况下，由于能够通过接收到的超声波使移位部产生较大振动，因而能够提高接收灵敏度并能够高精度地检测超声波。 并且，本专利技术的超声波探头也可以是在所述第二压电体层上设有与所述下部电极层连接的配线层的结构。本专利技术中通过在压电元件上形成配线层，能够将该配线层与下部电极层分开。另外，在一个平面基板上形成多个配线图案的情况，由于基板尺寸等原因，各配线图案的线宽受到限制，电阻也有可能增大。对此，本专利技术中，通过在第二压电体层上也形成配线层，能够在基板上以及第二压电体层上，通过两段结构形成配线图案。因此，与通过在一个基板上形成多个配线图案的情况相比，能够减小基板尺寸，还能够防止电阻增大。另外，本专利技术的超声波探头也可以是在所述第二压电体层上设有与所述上部电极层连接的配线层的结构。本专利技术中，能够无需另外形成绝缘体层而使上部电极配线部与下部电极配线部交叉。配线图案的自由度提高，其结果也能够防止电阻增大。另外，优选地，在本专利技术的超声波探头中，所述下部电极配线部具备元件连接线， 在所述俯视观察中，以连续的状态设在所述开口部内与所述开口部外，并与所述下部电极本体部连接；以及下部电极配线，与所述元件连接线相连，并以比所述元件连接线的线宽窄的线宽设置，并且在所述俯视观察中位于所述开口部的外侧，所述第二压电体层以覆盖所述下部电极配线的方式设置。本专利技术中，第二压电体层覆盖在下部电极线部中线宽小的下部电极配线上。由于线宽尺寸越增大下部电极线部的电阻越降低，因而优选较大地形成下部电极线部的线宽。然而，将压电元件实际配置在基板上时，由于其它元件或者其配线图案的关系等，导致不能够充分确保下部电极配线的线宽，有时变得比元件连接线的线宽还小。在这种情况下，如果在压电体层或者上部电极图案化时下部电极配线被过蚀刻，则导致下部电极配线的电阻更加增大。与此相对，本专利技术中，在这种线宽减小的下部电极配线上层积有第二压电体层。因此，在压电体层或者上部电极图案化时，下部电极配线不会发生过蚀刻，从而能够防止电阻增大。另外，本专利技术的超声波探头的特征在于所述超声波探头具备多个所述压电元件，所述压电元件在第一方向以一定的间距排列，并且在与所述第一方向正交的第二方向以一定的间距配置。本专利技术中，超声波探头包括沿两个方向阵列状设置的多个压电元件。在此，如上所述，各压电元件的下部电极层的一部分被第二压电体层覆盖，因而能够抑制由过蚀刻引起的电阻增大。因此，在例如使支撑膜振动输出超声波时，能够在低功率下输出声压大(振幅大的)的超声波，在例如用支撑膜接收超声波，以检测超声波信号时，能够输出较大电信号(电流值)，从而能够提闻检测精度。另外，这种超声波探头需要与各压电元件连接的下部电极线部，在形成小型超声波探头时，各下部电极线部的线宽也受到限制而变小。这种情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波探头，所述超声波探头具有压电元件，其特征在于，所述压电元件具备：基板，具有开口部；支撑膜，设置于所述基板上，在从所述基板的厚度方向俯视观察时，设置成堵塞所述开口部的一侧开口的状态；下部电极层，在所述俯视观察中，在所述支撑膜上，以连续的状态设在所述开口部内与所述开口部外；第一压电体层，在所述俯视观察中，设置在所述开口部内的所述下部电极层上；上部电极层，设置于所述第一压电体层上；以及第二压电体层，在所述俯视观察中，在所述下部电极层上配置在所述开口部外并且与所述第一压电体层分开地配置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松田洋史，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：