超声波设备、超声波探测器、电子设备及超声波图像装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103961136 A (43)申请公布日 2014.08.06 C N 1 0 3 9 6 1 1 3 6 A (21)申请号 201410033774.4 (22)申请日 2014.01.24 2013-012950 2013.01.28 JP A61B 8/00(2006.01) G01H 11/08(2006.01) (71)申请人精工爱普生株式会社 地址日本东京 (72)发明人清濑摄内 (74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人余刚 吴孟秋 (54) 发明名称 超声波设备、超声波探测器、电子设备及超声 波图像装置 (57) 摘。

2、要 提供超声波设备、超声波探测器、电子设备及 超声波图像装置。超声波设备的特征在于，具备： 超声波元件阵列基板，具备压电体并具有进行超 声波的发送和接收中的至少一方的多个超声波元 件；固定框，具有固定有所述超声波元件阵列基 板的凹部和所述凹部的底部平面的一部分被开口 而形成有贯通孔的贯通部，所述超声波元件阵列 基板的元件形成面朝向所述贯通部而固定于所述 凹部内；声透镜，覆盖所述固定框的所述贯通部 而与所述固定框粘合，具有使超声波聚集的透镜 部；以及声音匹配层，配置于所述超声波元件阵 列基板与所述声透镜之间，由将所述超声波元件 阵列基板与所述声透镜粘合的树脂形成，所述声 透镜与所述固定框接触，所。

3、述声音匹配层的厚度 保持一定。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书11页 附图14页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书11页 附图14页 (10)申请公布号 CN 103961136 A CN 103961136 A 1/2页 2 1.一种超声波设备，其特征在于， 具备： 超声波元件阵列基板，具备压电体，并具有进行超声波的发送和接收中的至少一方的 多个超声波元件； 固定框，具有固定有所述超声波元件阵列基板的凹部和所述凹部的底部平面的一部分 被开口而形成有贯通孔的贯通部，所述超声波元件阵列基板的元件形成面朝向所述贯。

4、通部 而固定于所述凹部内； 声透镜，覆盖所述固定框的所述贯通部而与所述固定框粘合，具有使超声波聚集的透 镜部；以及 声音匹配层，配置于所述超声波元件阵列基板与所述声透镜之间，由将所述超声波元 件阵列基板与所述声透镜粘合的树脂形成， 所述声透镜与所述固定框接触，所述声音匹配层的厚度保持一定。 2.根据权利要求1所述的超声波设备，其特征在于， 所述声音匹配层是填充于所述超声波元件阵列基板与所述声透镜之间，且粘合于所述 超声波元件阵列基板和所述声透镜的树脂。 3.根据权利要求1或2所述的超声波设备，其特征在于， 在所述固定框的一部分形成有第一突起部，所述第一突起部与所述声透镜接触，并且， 所述超声波。

5、元件阵列基板与所述声透镜之间的距离被规定。 4.根据权利要求1或2所述的超声波设备，其特征在于， 在所述声透镜的一部分形成有第二突起部，所述第二突起部与所述固定框接触，并且， 所述超声波元件阵列基板与所述声透镜之间的距离被规定。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的超声波设备，其特征在于， 在所述超声波元件阵列基板的与所述元件形成面相反的面固定有背板，树脂覆盖所述 背板而填充于所述固定框的所述凹部。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的超声波设备，其特征在于， 所述超声波元件阵列基板具有： 多个开口部配置为阵列状的底部基板； 覆盖所述开口部而形成并沿膜厚方向能够位移的振动膜；以及 设置于所述振。

6、动膜的压电体部， 所述压电体部具有： 设置于所述振动膜上的第一电极； 覆盖所述第一电极的至少一部分而设置的压电体层；以及 覆盖所述压电体层的至少一部分而设置的第二电极。 7.一种超声波探测器，其特征在于， 具备权利要求1至6中任一项所述的超声波设备；以及 支撑所述超声波设备的壳体。 8.一种电子设备，其特征在于， 具备权利要求1至6中任一项所述的超声波设备；以及 与所述超声波设备连接、并处理所述超声波设备的输出的处理电路。 权 利 要 求 书CN 103961136 A 2/2页 3 9.一种超声波图像装置，其特征在于， 具备： 权利要求1至6中任一项所述的超声波设备； 与所述超声波设备连接、。

7、处理所述超声波设备的输出并生成图像的处理电路；以及 显示所述图像的显示部。 权 利 要 求 书CN 103961136 A 1/11页 4 超声波设备、 超声波探测器、 电子设备及超声波图像装置 技术领域 0001 本发明涉及超声波设备、超声波探测器、电子设备及超声波图像装置。 背景技术 0002 一直以来，已知有收发超声波的超声波元件，使用该超声波元件的超声波设备被 用于各种用途。 0003 例如，在专利文献1中，公开有用于超声波探测器等的超声波设备，该超声波设备 设有：收发超声波的超声波振子（超声波元件）、使超声波聚集的声透镜、在超声波振子与声 透镜之间的声音匹配层。 0004 在这种结构。

8、的超声波设备中，为了防止超声波在通过的界面上的反射，声音匹配 层的厚度形成为规定的厚度。虽然为了高效地收发超声波，声音匹配层的厚度被要求高精 度的厚度，但是在使用树脂形成该声音匹配层时，难以将声音匹配层形成为所期望的厚度。 0005 在先技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献1：日本专利特开2012-100994号公报 发 明内容 0008 本发明是为了解决上述课题而完成的，可以作为下述的方式或应用例而实现： 0009 应用例1 0010 本应用例所涉及的超声波设备，其特征在于，具备：超声波元件阵列基板，具备压 电体，并具有进行超声波的发送和接收中的至少一方的多个超声波元件；固定框，。

9、具有固 定有所述超声波元件阵列基板的凹部和所述凹部的底部平面的一部分被开口而形成有贯 通孔的贯通部，所述超声波元件阵列基板的元件形成面朝向所述贯通部而固定于所述凹部 内；声透镜，覆盖所述固定框的所述贯通部而与所述固定框粘合，具有使超声波聚集的透镜 部；以及声音匹配层，配置于所述超声波元件阵列基板与所述声透镜之间，由将所述超声波 元件阵列基板与所述声透镜粘合的树脂形成，所述声透镜与所述固定框接触，所述声音匹 配层的厚度保持一定。 0011 根据该结构，超声波元件阵列基板的元件形成面以通过贯通部而露出的方式固定 于固定框的凹部内。而且，覆盖固定框的贯通部的声透镜与固定框接触而粘合。 0012 由此。

10、，能够规定超声波元件阵列基板的表面与声透镜的透镜部的距离，并能够将 形成于超声波元件阵列基板与声透镜之间的声音匹配层的厚度保持一定。并且，能够高精 度地形成声音匹配层的厚度，因而能够高效地收发超声波。 0013 应用例2 0014 在上述应用例所涉及的超声波设备中优选，所述声音匹配层是填充于所述超声波 元件阵列基板与所述声透镜之间，粘合于所述超声波元件阵列基板和所述声透镜的树脂。 0015 根据该结构，声音匹配层由树脂构成，能够使用树脂（粘合剂）将超声波元件阵列 说 明 书CN 103961136 A 2/11页 5 基板与声透镜粘合。 0016 因此，固化的树脂（粘合剂）能够将超声波元件阵列。

11、基板与声透镜粘合，并且能够 发挥作为声音匹配层的功能。 0017 应用例3 0018 在上述应用例所涉及的超声波设备中优选，在所述固定框的一部分形成第一突起 部，所述第一突起部与所述声透镜接触，并规定所述超声波元件阵列基板与所述声透镜之 间的距离。 0019 根据该结构，在声透镜接触的固定框的一部分形成有第一突起部。 0020 因此，由第一突起部承接声透镜，能够不产生固定面上的倾斜等而将声透镜高精 度地固定于固定框。 0021 应用例4 0022 在上述应用例所涉及的超声波设备中优选，在所述声透镜的一部分形成第二突起 部，所述第二突起部与所述固定框接触，并规定所述超声波元件阵列基板与所述声透镜。

12、之 间的距离。 0023 根据该结构，在与固定框接触的声透镜的一部分形成有第二突起部。 0024 因此，由第二突起部承接固定框，能够不产生固定面上的倾斜等而将声透镜高精 度地固定于固定框。 0025 应用例5 0026 在上述应用例所涉及的超声波设备中优选，在所述超声波元件阵列基板的与所述 元件形成面相反的面固定有背板，树脂覆盖所述背板而填充于所述固定框的所述凹部。 0027 根据该结构，在超声波元件阵列基板的与元件形成面相反的面固定有背板，树脂 填充于固定框的凹部。 0028 因此，能够将超声波元件阵列基板以及背板可靠地固定于固定框内。 0029 应用例6 0030 在上述应用例所涉及的超声。

13、波设备中优选，所述超声波元件阵列基板具有多个开 口部配置为阵列状的底部基板、覆盖所述开口部而形成并沿膜厚方向可位移的振动膜、以 及设于所述振动膜的压电体部，所述压电体部具有设于所述振动膜上的第一电极、覆盖所 述第一电极的至少一部分而设置的压电体层、以及覆盖所述压电体层的至少一部分而设置 的第二电极。 0031 根据该结构，超声波元件阵列基板具有多个开口部配置为阵列状的底部基板、覆 盖开口部而形成并沿膜厚方向可位移的振动膜、以及设于振动膜的压电体部，压电体部由 在振动膜上层压第一电极、压电体层、第二电极而构成。 0032 这种结构的超声波元件阵列基板可以小型化，能够实现超声波设备的小型化。 00。

14、33 应用例7 0034 本应用例所涉及的超声波探测器，其特征在于，具备上述应用例中的任一项所述 的超声波设备和支撑所述超声波设备的壳体。 0035 根据该结构，具备上述的超声波设备和支撑该超声波设备的壳体。 0036 本应用例的超声波探测器具备能够适当地设定声音匹配层的厚度、并进行高效的 超声波的收发的超声波设备，能够提供高精度的超声波探测器。 说 明 书CN 103961136 A 3/11页 6 0037 应用例8 0038 本应用例所涉及的电子设备，其特征在于，具备与所述超声波设备连接，并处理所 述超声波设备的输出的处理电路。 0039 根据该结构，具备上述的超声波设备，以及处理超声波。

15、设备的输出的处理电路。 0040 本应用例的电子设备具备能够适当地设定声音匹配层的厚度、并进行高效的超声 波的收发的超声波设备，能够提供高精度的电子设备。 0041 应用例9 0042 本应用例所涉及的超声波图像装置，其特征在于，具备：与所述超声波设备连接、 处理所述超声波设备的输出并生成图像的处理电路，和显示所述图像的显示部。 0043 根据该结构，具备上述的超声波设备、处理超声波设备的输出并生成图像的处理 电路、以及显示图像的显示部。 0044 本应用例的超声波图像装置具备能够适当地设定声音匹配层的厚度、并进行高效 的超声波的收发的超声波设备，能够提供高精度的超声波图像装置。 附图说明 0。

16、045 图1是第一实施方式的超声波图像装置的结构的简要外观图。 0046 图2是第一实施方式所涉及的超声波探测器的部分截面图。 0047 图3是第一实施方式所涉及的超声波探测器的头部的截面放大图。 0048 图4是第一实施方式的超声波图像装置的控制方框图。 0049 图5是第一实施方式所涉及的超声波设备的俯视图。 0050 图6是第一实施方式所涉及的超声波设备的截面图。 0051 图7是第一实施方式所涉及的超声波设备的截面图。 0052 图8是第一实施方式所涉及的超声波设备的将声透镜以及声音匹配层除去后的 俯视图。 0053 图9的（a）至（d）是表示第一实施方式所涉及的超声波设备的固定框的结。

17、构的说 明图。 0054 图10的（a）至（c）是表示第一实施方式所涉及的超声波设备的声透镜的结构的说 明图。 0055 图11是表示第一实施方式所涉及的超声波元件的简要结构的俯视图。 0056 图12是表示第一实施方式所涉及的超声波元件的简要结构的截面图。 0057 图13是表示第一实施方式所涉及的超声波元件阵列基板的简要结构的概念图。 0058 图14是表示第一实施方式所涉及的超声波设备的变形例的截面图。 0059 图15是表示第一实施方式所涉及的超声波设备的变形例的截面图。 0060 图16是第二实施方式所涉及的超声波设备的截面图。 0061 图17是第二实施方式所涉及的固定框的俯视图。。

18、 0062 图18是表示第三实施方式所涉及的超声波设备的结构的截面图。 0063 图19是第三实施方式所涉及的声透镜的俯视图。 0064 图20是表示其他超声波图像装置的结构的简要外观图。 0065 符号说明 说 明 书CN 103961136 A 4/11页 7 0066 1，2，3，4，5超声波设备、10超声波元件、11底部基板、12开口部、13振 动膜、14第一电极、15压电体层、16第二电极、18压电体部、19防湿层、20超声 波元件阵列基板、22背板、24树脂、30支撑部件、35粘合部件、40声音匹配层、50， 50a声透镜、51透镜部、52第二突起部、60柔性印刷电路板（FPC）、。

19、65粘合部件、 66防湿层、70，70a，70b固定框、71凹部、72贯通部、73缓和部、74底部平面、 75阶梯部、76第一突起部、77阶梯部、100，101超声波图像装置、110，111装置主 体（电子设备主体）、112，113显示部、115主控制部、116处理部、117用户界面部（UI 部）、120电缆、130超声波探测器、132壳体、134头部、135粘合部件、136密封 部、150处理电路、152选择电路、153发送电路、154接收电路、155控制部、t1粘 合部件的厚度、t2固定框的厚度、t3包括突起部的固定框的厚度、t4固定框的厚度、 t5声透镜的突起部的厚度、T声音匹配层的厚度。

20、。 具体实施方式 0067 以下，根据附图来说明有关将本发明具体化的实施方式。此外，在用于以下说明的 各附图中，为了使各部件成为可识别的大小，适当地变更了各部件的尺寸的比例。 0068 第一实施方式 0069 在本实施方式中，作为电子设备的一例，对例如检查人体内部的超声波图像装置 进行说明。 0070 （1）超声波图像装置的全体结构 0071 图1是本实施方式的超声波图像装置的简要外观图。图2是超声波探测器的部分 截面图，图3是超声波探测器的头部的截面放大图。 0072 如图1所示，超声波图像装置100具备装置主体110和超声波探测器130。装置主 体110和超声波探测器130由电缆120连接。

21、，能够在装置主体110与超声波探测器130之 间通过电缆120进行电信号的交换。 0073 而且，在装置主体110上，作为显示部112组装有显示面板等。在本实施方式中， 显示部112是触摸面板式的显示屏，兼用作用户界面部（UI部）。 0074 在装置主体110中，根据由超声波探测器130检测到的超声波生成图像，被图像化 的检测结果显示于显示部112的画面。 0075 超声波探测器130具备长方体状的壳体132，电缆120连接于壳体132的长度方向 的一端。而且，在其相反一侧具有进行超声波的收发的头部134。 0076 此外，本实施方式的超声波图像装置100是由电缆120连接装置主体110和超声。

22、 波探测器130的方式，但也可以是通过无线在装置主体110与超声波探测器130之间进行 信号的交换的方式。 0077 如图2、图3所示，在超声波探测器130中，固定于支撑部件30的超声波设备1被 容纳于壳体132内。超声波设备1的表面在壳体132的头部134的表面露出，能够从头部 134的表面对对象物输出超声波，并且能够接收从来自对象物的超声波的反射波（回波）。 0078 如图3所示，超声波探测器130在超声波设备1与壳体132的头部134之间具有 间隙，在该间隙中设有填充了硅胶类的密封材料的密封部136。通过该密封部136，防止水 分等侵入超声波探测器130的壳体132的超声波设备1。 说 。

23、明 书CN 103961136 A 5/11页 8 0079 并且，超声波探测器130在与超声波设备1的支撑部件30之间具有进行密封的密 封结构。此处的密封结构是在按压粘贴于超声波设备1的支撑部件30的外周部上的具有 弹性的双面胶等粘合部件35和粘贴于壳体132的具有弹性的双面胶等粘合部件135的状 态下保持的结构。 0080 另外，在该密封结构的一部分上存在有连接超声波设备1和处理电路的柔性印刷 电路板（以下，有时称为FPC（Flexible Printed Circuits）60，在该部分上，由粘合部件 35、135夹持并按压FPC60。 0081 此外，作为粘合部件35、135，使用在聚。

24、乙烯或聚氨酯等独立气泡体上涂布有丙烯 酸类粘合剂的双面胶。 0082 这样，在本实施方式的超声波探测器130中采用双重的密封结构，防止水分等侵 入壳体132内。 0083 图4是超声波图像装置100的控制方框图。 0084 超声波图像装置100如上所述具备装置主体110和超声波探测器130。 0085 超声波探测器130具备超声波设备1和处理电路150。 0086 处理电路150具有选择电路152、发送电路153、接收电路154、控制部155。该处 理电路150进行超声波设备1的发送处理以及接收处理。 0087 发送电路153在发送期间，经由选择电路152对超声波设备1输出发送信号VT。 具体。

25、而言，发送电路153根据控制部155的控制生成发送信号VT，输出至选择电路152。然 后，选择电路152根据控制部155的控制，输出来自发送电路153的发送信号VT。发送信号 VT的频率以及振幅电压能够由控制部155设定。 0088 接收电路154进行来自超声波设备1的接收信号VR的接收处理。具体而言，接收 电路154在接收期间，经由选择电路152接收来自超声波设备1的接收信号VR，进行接收信 号的放大、增益设定、频率设定、A/D转换（模拟/数字转换）等接收处理。接收处理的结果 作为检测数据（检测信息）输出至装置主体110的处理部116。接收电路154能够由例如低 噪音放大器、电压控制衰减器、。

26、可编程增益放大器、低通滤波器、A/D转换器等构成。 0089 控制部155控制发送电路153以及接收电路154。具体而言，控制部155对发送电 路153进行发送信号VT的生成以及输出处理的控制，对接收电路154进行接收信号VR的 频率设定和增益等的控制。 0090 选择电路152根据控制部155的控制，输出选择的发送信号VT。 0091 装置主体110包括：显示部112、主控制部115、处理部116、UI部（用户界面部） 117。 0092 主控制部115对超声波探测器130进行超声波的收发控制，对处理部116进行检 测数据的图像处理等的控制。 0093 处理部116接收来自接收电路154的检。

27、测数据，进行所需的图像处理和显示用图 像数据的生成等。 0094 UI部117根据用户进行的操作（例如触摸面板操作等）向主控制部115输出所需 的命令（指令）。 0095 显示部112例如是液晶显示器等，显示来自处理部116的显示用图像数据。 0096 此外，既可以使主控制部115进行的控制的一部分由处理电路150的控制部155 说 明 书CN 103961136 A 6/11页 9 进行，也可以使控制部155进行的控制的一部分由主控制部115进行。 0097 （2）超声波设备的结构 0098 接下来，对组装于超声波探测器的超声波设备的结构进行说明。 0099 图5是表示超声波设备的结构的俯视。

28、图，相当于从图3的超声波探测器的箭头H 方向观看到的图。图6是沿图5的A-A截线的截面图，图7是沿图5的B-B截线的截面图。 图8是将图5的声透镜以及声音匹配层除去后的俯视图。 0100 如图5、图6、图7所示，超声波设备1具备：超声波元件阵列基板20、声音匹配层 40、声透镜50、固定框70，并且还可以具备与超声波元件阵列基板20连接、实现与电路的连 接的柔性印刷电路板（以下，有时称为FPC）60。 0101 超声波元件阵列基板20是多个超声波元件配置为阵列状的基板，在俯视观察中 呈长方形的形状。该超声波元件阵列基板20使用硅基板而形成，厚度为大约150m 200m。而且，在超声波元件阵列基。

29、板20的与元件形成面相反的面上，粘合有形成为与超 声波元件阵列基板20相同的平面形状的背板22。背板22起抑制超声波元件阵列基板20 的多余的振动的作用，使用厚度大约为500m600m的硅基板。该背板22除了硅基板 以外，也可以使用金属板。并且，作为背板22，也可以在环氧树脂等树脂类材料中混合了声 音匹配用以及超声波衰减用的填充物。此时的背板22的厚度优选为5mm以上。 0102 此外，根据情况不同，也可以不使用背板22而构成超声波设备1。 0103 有关超声波元件阵列基板20的详细情况将在后面说明。 0104 如图7所示，固定于背板22的超声波元件阵列基板20经由粘合部件65固定于固 定框7。

30、0。 0105 在图9中示出固定框的结构。图9（a）是上俯视图，图9（b）是该图（a）的C-C截 面图，图9（c）是该图（a）的D-D截面图，图9（d）是下俯视图。 0106 固定框70是外形在俯视观察中比超声波元件阵列基板20大一圈的长方形的形 状。在固定框70上具有从一个面开始向下挖的凹部71，该凹部71形成为超声波元件阵列 基板20在俯视观察中能够配置于底部平面74上的大小。 0107 该凹部71的俯视观察中的大小优选形成为比超声波元件阵列基板20的外形尺寸 稍大。如果如此地形成，则能够将超声波元件阵列基板20定位在凹部71内，超声波设备1 的组装变得容易。 0108 另外，固定框70具。

31、有底部平面74的一部分被开口而形成有贯通孔的贯通部72。 贯通部72在固定框70的长度方向上保留底部平面74的两端部分而被开口。该被保留的 底部平面74成为粘合固定超声波元件阵列基板20的固定部。于是，通过将超声波元件阵 列基板20的元件形成面固定于该底部平面74，超声波元件阵列基板20的超声波元件能够 以从贯通部72露出的方式配置。 0109 并且，在固定框70的上平面的短边方向的两边上，形成有从上面向下挖的缓和部 73。该缓和部73以连接于超声波元件阵列基板20的柔性印刷电路板（FPC）60易于安装的 方式而形成，以与柔性印刷电路板60的厚度同等的尺寸（例如120m150m左右）向下 挖。。

32、 0110 此外，作为固定框70的材料，能够利用不锈钢等金属或丙烯酸树脂等。 0111 在超声波元件阵列基板20的元件形成面上，在俯视观察中沿相对的长边呈现出 说 明 书CN 103961136 A 7/11页 10 连接于多个超声波元件的多个端子（未图示）。如图6、图8所示，该端子与FPC60的端子（未 图示）连接而实现电连接。在该两者的连接中，使用各向异性导电胶、各向异性导电膜等，通 过施加热和压力，能够容易地将超声波元件阵列基板20的端子和FPC60的端子电连接。 0112 此外，虽然超声波元件阵列基板20的端子与外部电路的连接使用了FPC60，但不 限于此，作为其他的连接方法，也可以使。

33、用例如引线接合等连接方法。 0113 而且，如图5、图6、图7所示，在固定框70的形成有贯通部72的一侧，覆盖贯通部 72并与固定框70接触而配置有声透镜50。 0114 该声透镜的结构示于图10。图10（a）是俯视图，图10（b）是该图（a）的E-E截 面图，图10（c）是该图（a）的G-G截面图。 0115 声透镜50在俯视观察中为长方形的形状，在其中央部具备透镜部51。透镜部51 以规定的曲率沿厚度方向凸起的方式设置于声透镜50的一个面上。而且，该透镜部51以能 够覆盖与后述的超声波元件阵列基板20的多个超声波元件对应的范围的方式而设置。另 外，声透镜50的另一个面平坦地形成。 0116。

34、 该声透镜50起如下作用：将从超声波元件阵列基板20的超声波元件发送的超生 波高效地导向对象物，并且将从对象物反射回来的回波高效地导向超声波元件。 0117 该声透镜50由硅胶树脂等树脂形成，通过在该硅胶树脂中添加二氧化硅等改变 比重，能够调整声阻抗。 0118 如图6、图7所示，在超声波元件阵列基板20与声透镜50之间形成有声音匹配层 40。声音匹配层40使用硅胶类的粘合剂，通过粘合剂固化，使超声波元件阵列基板20与声 透镜50粘合（粘结），固化的粘合剂（树脂）作为声音匹配层而起作用。该声音匹配层40的 厚度就所利用的超声波的波长而言，例如设定为1/4。而且，声音匹配层40起缓和超 声波元件。

35、与声透镜50之间的声阻抗的不匹配的作用。 0119 另外，也可以是在声透镜50的与超声波元件相对的一侧热压接有用于提高耐湿 性的聚酰亚胺的结构。 0120 另外，也可以是在声透镜50的与超声波元件相对的一侧设有第二声音匹配层的 结构。 0121 在此，在本实施方式的超声波设备1中，如图7所示，声音匹配层40的厚度T（从 超声波元件阵列基板20的元件形成面到声透镜50的透镜部51的尺寸），由粘合部件65的 厚度t1和固定框70的厚度t2之和（T=t1t2）决定。 0122 这样，在本实施方式的超声波设备1中，声音匹配层40的厚度T通过固定框70和 声透镜50接触而能够适当地设定，其设定容易。于是。

36、，由于能够适当地设定声音匹配层40 的厚度，因而能够高效地收发超声波。 0123 另外，在本实施方式的超声波设备1中，由于超声波元件阵列基板20固定于固定 框70，因而即使施加掉落等大的撞击，超声波元件阵列基板20也不会破损，能够提高超声 波设备1的耐撞击性。并且，本实施方式的超声波设备1在超声波元件阵列基板20与声透 镜50之间配置有由树脂形成的声音匹配层40，来自声透镜50的撞击力能够由声音匹配层 40吸收，进而能够使耐撞击性提高。 0124 此外，在本实施方式中，通过使具有流动性的粘合剂硬化而利用了声音匹配层40， 但也能够使用片状材料来构成声音匹配层。另外，在本实施方式中，虽然由一层构。

37、成声音匹 说 明 书CN 103961136 A 10 8/11页 11 配层40，但也可以由多层构成声音匹配层40。 0125 并且，在固定框70的凹部71填充有覆盖粘合于超声波元件阵列基板20的背板22 的树脂24。该树脂24起保护超声波元件阵列基板20和背板22并将其固定于凹部71的作 用，以及通过与背板22一起使用而使从超声波元件阵列基板20泄露的振动衰减的作用。 0126 该树脂24只要可以取得背板22与声阻抗的匹配性，则可以是任何物质，并不特别 限定材料。 0127 此外，在防止振动泄露上能够由背板22充分地抑制振动的情况下，也可以不使用 树脂24。 0128 （3）超声波元件以及。

38、超声波元件阵列基板 0129 接下来，以由薄膜压电元件构成的超声波元件为例，说明有关本实施方式的超声 波元件以及超声波元件阵列基板。 0130 图11是本实施方式的超声波元件的简要俯视图。图12是表示沿图11的H-H截 线的截面的简要截面图。图13是表示本实施方式的超声波元件阵列基板的简要结构的说 明图。 0131 如图11、图12所示，超声波元件10具有底部基板11、形成于底部基板11的振动 膜（隔膜）13、以及设于振动膜13上的压电体部18。而且，压电体部18具有第一电极14、压 电体层15以及第二电极16。 0132 超声波元件10在硅等的底部基板11上具有开口部12，并具备覆盖且闭塞开。

39、口部 12的振动膜13。 0133 开口12通过从底部基板11的背面（未形成元件的面）利用反应性离子蚀刻（RIE） 等进行蚀刻而形成。 0134 振动膜13例如由SiO 2 膜与ZrO 2 层的双层结构构成。在此，SiO 2 层在底部基板11 为Si基板时，能够通过对基板表面进行热氧化处理而成膜。另外，ZrO 2 层通过例如溅射等 方法而在SiO 2 层上成膜。在此，ZrO 2 层是在作为后述的压电体层15而使用例如PZT时，用 于防止构成PZT的Pb扩散至SiO 2 层的层。另外，ZrO 2 层也具有提高针对压电体层的形变 的挠曲效率等的效果。 0135 在振动膜13上形成有第一电极14，在。

40、第一电极14上形成有压电体层15，并且在 压电体层15上形成有第二电极16。 0136 也就是说，形成在第一电极14与第二电极16之间夹着压电体层15的结构，构成 了压电体部18。 0137 在由金属薄膜形成并具备多个超声波元件时，如图11所示，第一电极14也可以是 向元件形成区域的外侧延长并连接于邻接的超声波元件的布线。 0138 压电体层15例如由PZT（锆钛酸铅）薄膜形成，以覆盖第一电极14的至少一部分 的方式而设置。此外，压电体层15的材料并非限于PZT，也可以使用例如钛酸铅（PbTiO 3 ）、 锆酸铅（PbZrO 3 ）、钛酸镧铅（(Pb、La)TiO 3 ）等。 0139 第二电。

41、极16由金属薄膜形成，以覆盖压电体层15的至少一部分的方式而设置。该 第二电极16在具备多个超声波元件时，如图11所示，也可以是向元件形成区域的外侧延长 并连接于邻接的超声波元件的布线。 0140 另外，如图12所示，具备有覆盖超声波元件10，防止从外部透潮的防湿层19。该 说 明 书CN 103961136 A 11 9/11页 12 防湿层19由氧化铝等材料形成，设于超声波元件10的整个面或一部分。此外，该防湿层19 可以根据所使用的状态和环境来适当设置，也可以是不设置防湿层19的结构。 0141 压电体层15通过在第一电极14与第二电极16之间即第一电极14与第二电极16 之间施加电压而。

42、向面内方向伸缩。因此，如果向压电体层15施加电压，则产生向开口部12 侧凸起的挠曲，使振动膜13挠曲。通过向压电体膜15施加交流电压，振动膜13相对于膜 厚方向振动，通过该振动膜13的振动，从开口部12发射超声波。施加于压电体层15的电 压（驱动电压）例如按照从峰值到峰值为10V30V，频率为例如1MHz10MHz。 0142 超声波元件10也作为接收射出的超声波被对象物反射回来的回波的接收元件而 工作。振动膜13由于回波而振动，通过该振动向压电体层15施加应力，在第一电极14与 第二电极16之间产生电压。能够将该电压作为接收信号而取出。 0143 接下来，将说明有关将上述的超声波元件10配置。

43、为阵列状的超声波元件阵列基 板。 0144 图13示出本实施方式的超声波元件阵列基板的结构。 0145 超声波元件阵列基板20包括：配置为阵列状的多个超声波元件10、驱动电极线 DL、公共电极线CL。 0146 多个超声波元件10配置为m行n列的矩阵状。在本实施方式中，配置成沿第一方 向D1为8行，并且沿交叉于第一方向D1的第二方向D2为12列。 0147 驱动电极线DL1DL12沿第一方向D1布线。 0148 在射出超声波的发送期间，所述处理电路150输出的发送信号VT1VT12经由 驱动电极线DL1DL12供给各超声波元件10。另外，在接收超声波回波信号的接收期间， 来自超声波元件10的接。

44、收信号VR1VR12经由驱动电极线DL1DL12输出至处理电路 150。 0149 公共电极线CL1CL8沿第二方向D2布线。 0150 公共电压VCOM被供给公共电极线CL1CL8。该公共电压VCOM只要是一定的直 流电压即可，也可以不是0V、即地电位（接地电位）。 0151 此外，超声波元件10的配置不限于图13所示的m行n列的矩阵配置。 0152 在发送期间，发送信号电压与公共电压之差的电压被施加于各超声波元件10，发 射规定频率的超声波。 0153 如上所述，本实施方式的超声波图像装置100以及超声波探测器130具备能够适 当地设定声音匹配层的厚度，进行高效的超声波的收发的超声波设备1。

45、，能够提供高精度的 超声波图像装置100以及超声波探测器130。 0154 第一实施方式的变形例 0155 接下来，将说明有关第一实施方式的超声波设备的变形例。 0156 图14以及图15是表示超声波设备的变形例的结构的截面图。在本变形例中，对 于与第一实施方式同样的结构赋予相同的符号并省略说明。 0157 图14所示的超声波设备2在声音匹配层40与声透镜50之间，具有防湿层66。 0158 防湿层66能够防止从外部透潮的水分到达超声波元件阵列基板20，从而提高超 声波设备2的可靠性。 0159 作为防湿层66的材料，可以使用聚苯硫醚（PPS）等薄膜材料，但不限于上述材料。 说 明 书CN 1。

46、03961136 A 12 10/11页 13 0160 图15所示的超声波设备3在固定框70的与声透镜50面对的部分设有阶梯部75。 将第一实施方式的图7所示的固定框与声透镜的接触部分的一部分向下挖而形成阶梯部 75。 0161 作为声音匹配层40使用具有流动性的粘合剂时，固化前的粘合剂可能向外溢出， 该阶梯部75能够吸收溢出的粘合剂。另外，在粘合剂含有气泡时，阶梯部75成为气泡的逃 逸场所，能够使气泡从声音匹配层40的有效部分分离。 0162 第二实施方式 0163 接下来，将说明有关第二实施方式的超声波设备。 0164 图16是表示本实施方式的超声波设备的结构的截面图。图17是表示固定框。

47、的结 构，从背面（与超声波元件阵列基板接触的面）观看到的俯视图。 0165 在本实施方式中，固定框的结构与第一实施方式不同，其他与第一实施方式的结 构相同。因此，对于与第一实施方式同样的结构赋予相同的符号并省略说明。 0166 图16所示的超声波设备4在固定框70a的与声透镜50接触的部分设有多个第一 突起部76。第一突起部76如图17所示设于固定框70a的长度方向的两侧。第一突起部 76形成于比固定框70a的上表面稍低的位置，并且，将第一突起部76的周边从第一突起部 76向下挖而形成阶梯部77。阶梯部77设置成声透镜50被嵌入定位的形状。 0167 这样，固定框70a的第一突起部76与声透镜。

48、50接触，声透镜50固定于固定框70a。 0168 在此，在本实施方式的超声波设备4中，如图16所示，声音匹配层40的厚度T（从 超声波元件阵列基板20的元件形成面的表面到声透镜50的透镜部51的尺寸），由粘合部件 65的厚度t1和固定框的厚度（包括第一突起部76的固定框的厚度）t3之和（T=t1t3） 决定。 0169 这样，在本实施方式的超声波设备4中，声音匹配层40的厚度T能够通过固定框 70a和声透镜50接触而适当地设定，其设定容易。于是，由于能够适当地设定声音匹配层 40的厚度，因而能够高效地收发超声波。 0170 另外，由第一突起部76承接声透镜50，能够不产生固定面上的倾斜等而将声透镜 50高精度地固定于固定框70a。 0171 并且，在固定框70a的第一突起部76的周边形成有阶梯部77，作为声音匹配层40 而使用具有流动性的粘合剂时，能够吸收溢出的粘合剂。另外，粘合剂含有气泡时，阶梯部 77成为气泡的逃逸场所，能够使气泡从声音匹配层40的有效部分分离。 0172 第三实施方式 0173 接下来，将说明有关第三实施方式的超声波设。