超声波元件以及超声波内窥镜制造技术

超声波元件（20）具备：硅衬底（11）；下部电极层（12），具有多个下部电极部（12A）和多个下部布线部（12B），与被施加驱动信号以及偏置信号的下部电极端子（52）连接；下部绝缘层（13）；上部绝缘层（15），形成有分别小于下部电极部（12A）的多个空腔（14）；上部电极层（16），具有隔着各个空腔（14）与各个下部电极部（12A）对置配置的、比下部电极部（12A）小而比空腔（14）大的多个上部电极部（16A）、和多个上部布线部（16B），与检测电容信号的接地电位的上部电极端子（51）连接；以及保护层（17）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波元件以及超声波内窥镜
[0001 ] 本专利技术涉及静电电容型的超声波元件以及具备上述超声波元件的超声波内窥镜。
技术介绍
向体内照射超声波、并根据回波信号将体内的状态图像化而进行诊断的超声波诊断法正在普及。超声波诊断法所使用的超声波诊断装置之一为超声波内窥镜(以下、称为“US内窥镜”)。US内窥镜为，在向体内导入的插入部的前端硬性部配设有超声波振子。超声波振子具有的功能为，将电信号变换为超声波而向体内发送，并且对在体内反射的超声波进行接收而变换为电信号。此前，超声波振子主要使用含有环境负担较大的铅的陶瓷压电材料、例如PZT (锆钦酸铅)等。与此相对，Caronti等公开了一种使用MEMS (Micro Electro MechanicalSystems:微机电系统)技术来制造的、材料不含铅的静电电容型超声波振子(CapacitiveMicromachined Ultrasonic Transducer:电容式微加工超声传感器；以下称为“c-MUT”)。c-MUT为，将上部电极部与下部电极部隔着空洞部(空腔)对置配置的超声波单元(以下称为“US单元”)作为单位元件。并且，将各个电极部通过布线部连接而成的多个US单元排列而构成超声波元件(以下称为“US元件”)。US单元为，通过对下部电极部与上部电极部之间施加电压，由此利用静电力来使包含上部电极部的膜(振动部)振动而产生超声波。此外，当从外部入射超声波时，两电极的间隔变化，因此根据静电电容的变化而将超声波变换为电信号。US单元具有层叠了多个功能层的构造。因此，当上下的功能层的图案的配设位置错位时，有损特性。例如，当下部电极部和上部电极部未被配设在正确的位置时，对置的电极面积、换言之有效电极面积减少，因此接收灵敏度有可能降低。在日本特开2007-301023号公报中公开有一种上部电极部的大小比空腔的大小小的c-MUT。上述c-MUT为，由于上部电极部的大小较小，因此对置的电极部的面积较小，但即使上部电极部的形成位置错位，只要处于空腔正上部则有效电极面积不变化。本专利技术的实施方式的目的在于提供特性稳定的超声波元件以及特性稳定的超声波内窥镜。
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元件为，具备:基体；下部电极层，与被施加驱动信号以及偏置信号的下部电极端子连接，具有多个下部电极部以及将上述多个下部电极部连接的多个下部布线部；下部绝缘层；上部绝缘层，形成有分别小于下部电极部的多个空腔；上部电极层，与检测电容信号的接地电位的上部电极端子连接，具有隔着各个空腔分别与下部电极部对置配置的、比上述下部电极部小而比上述空腔大的多个上部电极部、和将上述多个上部电极部连接的多个上部布线部；以及保护层。并且，本专利技术的其他实施方式的超声波内窥镜为，具有超声波元件，该超声波元件具备:基体；下部电极层，与被施加驱动信号以及偏置信号的下部电极端子连接，具有多个下部电极部以及将上述多个下部电极部连接的多个下部布线部；下部绝缘层；上部绝缘层，形成有分别小于下部电极部的多个空腔；上部电极层，与检测电容信号的接地电位的上部电极端子连接，具有隔着各个空腔分别与下部电极部对置配置的、比上述下部电极部小而比上述空腔大的多个上部电极部、和将上述多个上部电极部连接的多个上部布线部；以及保护层。【附图说明】图1是用于说明第一实施方式的超声波内窥镜的外观图。图2是用于说明第一实施方式的超声波内窥镜的前端部的立体图。图3是用于说明第一实施方式的超声波内窥镜的前端部的超声波阵列的构成的立体图。图4是用于说明第一实施方式的超声波元件的构造的俯视图。图5是用于说明第一实施方式的超声波元件的构造的沿着图4的V-V线的部分截面图。图6是用于说明第一实施方式的超声波单元的构造的分解图。图7是用于说明第一实施方式的超声波单元的动作的示意图。图8是用于说明比较例的超声波单元的层叠错位的示意图。图9是用于说明第一实施方式的超声波单元的层叠错位的示意图。图10是表示第二实施方式的超声波元件的下部电极层的图案的俯视图。图11是表示第二实施方式的超声波元件的上部电极层的图案的俯视图。图12是用于说明第二实施方式的超声波单元的构造的分解图。图13A是用于说明第二实施方式的超声波单元的制造方法的截面图。图13B是用于说明第二实施方式的超声波单元的制造方法的截面图。图13C是用于说明第二实施方式的超声波单元的制造方法的截面图。图13D是用于说明第二实施方式的超声波单元的制造方法的截面图。图13E是用于说明第二实施方式的超声波单元的制造方法的截面图。图13F是用于说明第二实施方式的超声波单元的制造方法的截面图。图14是表示第二实施方式的超声波单元的牺牲层的图案的俯视图。图15是表示第二实施方式的超声波单元的屏蔽电极部的图案的俯视图。图16是用于说明第二实施方式的超声波单元的动作的示意图。图17是用于说明第三实施方式的超声波单元的构造的截面图。【具体实施方式】以下，参照附图对第一实施方式的超声波元件20以及具有超声波元件20的超声波内窥镜2进行说明。<超声波内窥镜的构成>如图1所示那样，US内窥镜2与超声波观测装置3以及监视器4 一起构成超声波内窥镜系统I。US内窥镜2具备:向体内插入的细长的插入部21 ;配置在插入部21的基端的操作部22 ;以及从操作部22的侧部延伸出的通用塞绳(universal cord) 23。在通用塞绳23的基端部配设有与光源装置(未图示)连接的连接器24A。从连接器24A延伸出经由连接器25A与摄像机控制单元(未图示)能够装卸地连接的电缆25和经由连接器26A与超声波观测装置3能够装卸地连接的电缆26。超声波观测装置3与监视器4连接。插入部21构成为，从前端侧起按顺序连续设置有前端硬性部(以下称为“前端部”)37、位于前端部37的后端的弯曲部38、以及位于弯曲部38的后端而到达操作部22的细径且长尺寸且具有挠性的可挠管部39。并且，在前端部37的前端侧配设有超声波单元30。在操作部22上配设有将弯曲部38向所希望的方向弯曲控制的弯角钮22A、进行送气以及送水操作的送气送水按钮22B、进行吸引操作的吸引按钮22C、以及成为向体内导入的处置工具的入口的处置工具插入口 22D等。并且，如图2所示那样，超声波单元(US单元)30在所设置的前端部37上配设有:构成照明光学系统的照明用透镜罩31 ;观察光学系统的观察用透镜罩32 ;兼作吸引口的钳子口 33 ;以及未图示的送气送水喷嘴。如图3所示那样，US单元30的超声波阵列(US阵列)40是多个俯视矩形的超声波元件20的长边被连结、并弯曲配置为圆筒状的放射型振子组。即，在US阵列40中，例如在直径2mm的圆筒的侧面，在360度方向上配设有200个短边为0.1mm以下的US元件20。此外，US阵列40为放射型振子组，但US阵列也可以为弯折为凸形状的凸型振子组。在圆筒状的超声波阵列40的端部排列有多个下部电极端子52，其分别与同轴电缆束35的各个信号线62连接。此外，在超声波阵列40的另一个端部排列有多个上部电极端子51。上部电极端子51分别与同轴电缆束35的各个电容检测线61连接。S卩，同轴电缆束35由具有与多个信号线62以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波元件，其特征在于，具备：基体；下部电极层，与被施加驱动信号以及偏置信号的下部电极端子连接，具有多个下部电极部以及将上述多个下部电极部连接的多个下部布线部；下部绝缘层；上部绝缘层，形成有分别小于下部电极部的多个空腔；上部电极层，与检测电容信号的接地电位的上部电极端子连接，具有隔着各个空腔分别与下部电极部对置配置的、比上述下部电极部小而比上述空腔大的多个上部电极部、和将上述多个上部电极部连接的多个上部布线部；以及保护层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.11 JP 2011-1532771.一种超声波元件，其特征在于，具备: 基体； 下部电极层，与被施加驱动信号以及偏置信号的下部电极端子连接，具有多个下部电极部以及将上述多个下部电极部连接的多个下部布线部； 下部绝缘层； 上部绝缘层，形成有分别小于下部电极部的多个空腔； 上部电极层，与检测电容信号的接地电位的上部电极端子连接，具有隔着各个空腔分别与下部电极部对置配置的、比上述下部电极部小而比上述空腔大的多个上部电极部、和将上述多个上部电极部连接的多个上部布线部；以及保护层。2.如权利要求1记载的超声波元件，其特征在于， 上述上部布线部与上述下部布线部被配设为不对置配置。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本一哉，唐木和久，长谷川守，若琳胜裕，
申请(专利权)人：奥林巴斯医疗株式会社，奥林巴斯株式会社，
类型：
国别省市：