本发明专利技术提供一种电容检测型超声波转换器(C?M?U?T)，其实现高发送声压和高接收灵敏度，且使长期驱动下的可靠性提高。其具备：下部电极(201)、形成在所述下部电极上且被绝缘膜(209、208)包围的空洞部(202)、形成在所述空洞部上的上部电极(205)、形成在所述空洞部(202)内的多个绝缘膜的突起(204)，其中，具备在所述空洞部上形成的多个刚性部件(203)，所述下部电极(201)和所述上部电极(205)之中的至少一方的电极通过对与所述绝缘膜的突起(204)重合的部分进行挖空，从而配置在俯视时不与所述绝缘膜的突起(204)重合的位置上，各个所述刚性部件(203)被配置成存在俯视时与所述绝缘膜的突起(204)重合的区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种超声波转换器(ultrasonic transducer)以及使用该超声波转换器的超声波诊断装置，尤其，涉及一种通过M E M S (Micro Electro Mechanical Systems)技术制造的超声波转换器。
技术介绍
超声波转换器通过发送、接收超声波，用于人体内的肿瘤等的诊断、或构造物的非破坏检查、流体的速度探测等。目前为止使用的是利用了压电体的振动的超声波转换器，但随着近年的ME M S技术的进步，正积极开发在硅基板上制作振动部的电容检测型超声波转换器(C M U T:Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)。例如，在专利文献1、专利文献2或专利文献3中对C M U T的动作可靠性提高有公开。另外，在专利文献4中，对控制C MUT的中心频率和带宽的方法有公开。在先技术文献专利文献专利文献1:美国专利申请公开第2005/0228285号说明书专利文献2:美国专利申请公开第2009/0322181号说明书专利文献3:日本特开2007-74263号公报专利文献4:国际公开第2007/046180号在所述专利文献I中公开了如下一种构造，在C MUT的空洞部形成突出的绝缘膜的突起，即使在施加崩溃(collapse)电压以上的直流电压、或施加交流电压的情况下，突起下表面虽然与空洞下表面接触，但膜片(membrane)下表面也不与空洞下表面接触。但是，由于是突起部被上下电极夹着的构造，因此，无法避免电荷向突起部的绝缘膜注入。另一方面，在所述专利文献2中，是一种对电极的一部分进行挖空，使得膜片下表面与空洞下表面接触的区域不被上下电极夹着的构造。在该构造的情况下，由于在接触区域的膜片绝缘膜中的电场强度降低，因此可以避免电荷注入，但相应地，上下电极的重合部的面积变小，导致C M U T的驱动电压的上升、接收灵敏度的下降。另外，在所述专利文献3中，是一种向空洞部突出的绝缘膜的突起不被上下电极夹着的构造。此时，与上述的理由同样，导致C M U T的驱动电压的上升、接收灵敏度的下降。所述专利文献4的内容是通过在膜片设置刚性部件，调整膜片整体的刚性，控制CM U T的中心频率与带宽。但是，刚性部件的导入带来驱动电压的上升，设备动作可靠性的确保变成问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种超声波转换器及使用其的超声波诊断装置，C MU T在空洞部具有突出的突起，上部电极和下部电极之中的至少一方的电极被配置在俯视时不与突起重合的位置，其中，确保突起下表面与空洞下表面接触后到膜片下表面与空洞下表面接触的期间的电压裕度(margin)，抑制电荷向膜片绝缘膜注入，具有高发送声压与高可靠构造。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的超声波转换器具备:下部电极、形成在所述下部电极上并被绝缘膜包围的空洞部、形成在所述空洞部上的上部电极、以及形成在所述空洞部内的多个绝缘膜的突起，其特征在于，所述超声波转换器具备形成在所述空洞部上的多个刚性部件，所述下部电极和所述上部电极之中的至少一方的电极通过对与所述绝缘膜的突起重合的部分进行挖空，从而被配置在俯视时不与所述绝缘膜的突起重合的位置，各个所述刚性部件被配置成存在俯视时与所述绝缘膜的突起重合的区域。在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述刚性部件是梁部件，在由所述绝缘膜、所述上部电极及所述梁部件构成的膜片中，配置有所述梁部件的部分的厚度比未配置梁部件的部分厚，厚的量是梁部件的厚度部分。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述超声波转换器具备以覆盖所述上部电极以及所述空洞部的方式形成的上部绝缘膜，所述梁部件配置在所述上部绝缘膜上。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述超声波转换器具备以覆盖所述上部电极以及所述空洞部的方式形成的上部绝缘膜，所述梁部件被埋入所述上部绝缘膜的内部。在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述刚性部件是杨氏模量比由所述绝缘膜、所述上部电极及所述梁部件构成的膜片高的高杨氏模量部件。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述超声波转换器具备以覆盖所述上部电极以及所述空洞部的方式形成的上部绝缘膜，所述高杨氏模量部件被埋入所述上部绝缘膜的内部。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述高杨氏模量部件通过埋入钨等金属材料或氧化铝等陶瓷材料而形成。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述高杨氏模量部件通过离子的打入而对所述上部绝缘膜进行改质而形成。在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述刚性部件的中心被配置成俯视时与所述绝缘膜的突起的中心一致。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:多个所述绝缘膜的突起相对于一个所述刚性部件重合配置。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述绝缘膜的突起配置在所述空洞部的上表面。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述绝缘膜的突起配置在所述空洞部的下表面。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述多个绝缘膜的突起与所述多个刚性部件在俯视时以等间隔配置。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述空洞部在俯视时是圆形或多边形。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述绝缘物的突起在俯视时是圆形或多边形。另外，在本专利技术的超声波转换器中，可以为:所述刚性部件在俯视时是圆形、十字型形状或多边形。本专利技术的超声波诊断装置采用上述任一个的超声波转换器以及偏压部。专利技术效果根据本专利技术，在电容检测型超声波转换器(C M U T)中，可以实现高发送声压与高接收灵敏度，另外，可以使长期驱动下的可靠性提高。附图说明图1是本专利技术的实施例1的超声波转换器的剖面图。图2是本专利技术的实施例1的超声波转换器的俯视图。图3是本专利技术人研究的CMUT超声波转换器的剖面图。图4是本专利技术人研究的、超声波转换器的突起与空洞下表面接触的状态的剖面图。图5是本专利技术人研究的、超声波转换器的膜片与空洞下表面接触的剖面图。图6是表示突起与空洞下表面接触的状态的剖面图。图7是以离突起中心的距离来标绘突起与空洞下表面接触的状态即将一定的外力施加于膜片的情况下的膜片的变形的图表。图8是表示在膜片上配置的刚性部件与突起的中心的错位量和突起附近的变形以及膜片接触电压之间的关系的图表。图9是在本专利技术的实施例1的超声波转换器中，刚性部件与突起的中心不一致的情况下的俯视图。图10是在本专利技术的实施例1的超声波转换器中，刚性部件与多个突起重合的情况下的俯视图。图11是在本专利技术的实施例1的超声波转换器中，刚性部件为十字形状的情况下的俯视图。图12是本专利技术的实施例1的其他的超声波转换器的剖面图。图13是本专利技术的实施例2的超声波转换器的剖面图。图14是本专利技术的实施例2的其他的超声波转换器的剖面图。图15是本专利技术的实施例3的超声波转换器的剖面图。图16是本专利技术的实施例3的超声波转换器的俯视图。图17是本专利技术的实施例4的超声波转换器的剖面图。图18是本专利技术的实施例5的超声波转换器的俯视图。图19是本专利技术的实施例6的超声波转换器的俯视图。图20是本专利技术的实施例7的超声波诊断装置的构成框图。具体实施例方式以下，基于附图详细说明本专利技术的实施例。在以下的实施例中，为了方便，在必要时，分成多个部分或实施例进行说明，但除了特别明示的情况外，它们不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.15 JP 2010-2326181.一种超声波转换器，其具备:下部电极、形成在所述下部电极上并被绝缘膜包围的空洞部、形成在所述空洞部上的上部电极、以及形成在所述空洞部内的多个绝缘膜的突起， 其特征在于， 所述超声波转换器具备形成在所述空洞部上的多个刚性部件， 所述下部电极和所述上部电极之中的至少一方的电极通过对与所述绝缘膜的突起重合的部分进行挖空，从而被配置在俯视时不与所述绝缘膜的突起重合的位置， 各个所述刚性部件被配置成存在俯视时与所述绝缘膜的突起重合的区域。2.如权利要求1所述的超声波转换器，其特征在于， 所述刚性部件是梁部件， 在由所述绝缘膜、所述上部电极及所述梁部件构成的膜片中，配置有所述梁部件的部分的厚度比未配置梁部件的部分厚，厚的量是梁部件的厚度部分。3.如权利要求2所述的超声波转换器，其特征在于， 所述超声波转换器具备以覆盖所述上部电极以及所述空洞部的方式形成的上部绝缘膜，所述梁部件配置在所述上部绝缘膜上。4.如权利要求2所述的超声波转换器，其特征在于， 所述超声波转换器具备以覆盖所述上部电极以及所述空洞部的方式形成的上部绝缘膜，所述梁部件被埋入所述上部绝缘膜的内部。5.如权利要求1所述的超声波转换器，其特征在于， 所述刚性部件是杨氏模量比由所述绝缘膜、所述上部电极及所述梁部件构成的膜片高的高杨氏模量部件。6.如权利要求5所述的超声波转换器，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹崎泰一，町田俊太郎，
申请(专利权)人：株式会社日立医疗器械，
类型：
国别省市：
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