[发明专利]超声波探头

说明书

本发明提供一种超声波探头，其具有多个超声波换能器，超声波换能器(100)隔着空隙(4)而配置有基板(1)和隔膜(5)而形成，基板(1)在其内部或表面具有第一电极，隔膜(5)在其内部或表面具有第二电极。而且，在隔膜(5)或第二电极的表面或内部具备至少一个梁(7)。

本申请是申请号为200680028928.4、申请日为2006年8月2日、发明名称为“超声波换能器、超声波探头以及超声波摄像装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及隔膜型的超声波换能器、超声波探头以及超声波摄像装置。

背景技术

发送接收超声波的超声波换能器的主流是利用以PZT(lead zirconatetitanate；锆钛酸铅)为代表的陶瓷系的压电元件的压电效果以及逆压电效果进行超声波的发送以及接收型的超声波换能器。该压电陶瓷系超声波换能器现在也占实际使用的超声波换能器的一大半，但为了置换之，1990年开始进行具有利用半导体微型加工技术的微米等级的构造的微细的隔膜型的超声波换能器的研究(参照非专利文献1)。

该换能器(超声波换能器100p)的典型的构造如图40的剖面示意图所示，为夹着空隙4设于基板1和平坦的外侧隔膜层5b这两者上的下部电极2(基板侧的电极，也简称电极2)以及上部电极3(外侧隔膜层5b侧的电极，也简称电极3)形成电容器的构造。

另外，为了便于说明，设超声波换能器100p接收超声波的方向(图40中下方)为z方向，设图40中右手方向为x方向，另外，设相对图40的纸面的垂直下方向为y方向。

如图40所示，若在该电极2、3间施加电压，则在两电极上感应相反符号的电荷，相互作用引力，因此，外侧隔膜层5b发生位移。此时，若外侧隔膜层5b的外侧与水及生物体接触，则在这些介质中放射声波。这就是发送的电·声(超声波)转换的原理。另一方面，施加DC偏置电压，则在电极2、3上感应一定的电荷，从外侧隔膜层5b所接触的介质强制性地施加振动，当给予外侧隔膜层5b位移时，对应于位移的电压在两电极2、3间附加地生成。该接收的声(超声波)·电转换的原理与作为可听声域的麦克风使用的DC偏置型电容器麦克风的原理相同。

另外，在超声波波束的形成方面，将上述换能器排列多个，并如图43所示那样阵列化使用。图43中，通过超声波换能器间的接线13将多个六边形的超声波换能器100电连接，形成图示的虚线20划分的一个信道。在利用超声波换能器进行超声波脉冲的发送接收并根据回波信号将对象物的断层像图像化的情况下，超声波换能器的电·机械变换效率的频率特性越平坦，时间轴上的脉冲宽度越窄而越成为高分辨率。另外，其优点是，能够根据从超声波换能器到对象的距离选择不同的频率等，从而扩大装置的控制方法的自由度。因此，如图44所示，专利文献1中公开了一种方法，该方法将具有直径不同的隔膜的超声波换能器100用超声波换能器间的接线连结而作为一个元件14同时驱动，从而实现宽带域。

另外，专利文献2中提案有一种电容性超声波换能器，其通过增强层(stiffinglayer)增强膜的中央部分。

专利文献3中还提案有一种声响超声波换能器，其在腔的上方配置有在膜的厚度尺寸内配置了绝缘层部分和上部电极的部分。

非专利文献：“A surface micromachined electrostatic ultrasonic airtransducer(表面被精细加工的静电型超声波空气换能器)”，Proceedings of 1994 IEEEUltrasonics Symposium，PP.1241-1244

专利文献1：美国专利第5,870,351号说明书

专利文献2：美国专利第6,426,582号说明书

专利文献3：美国专利第6,271,620号说明书