[发明专利]超声波换能器及其制造方法、超声波诊断装置及超声波显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有驻极体的电容式超声波换能器、超声波换能器的制造方法、超声波诊断装置及超声波显微镜。 

背景技术

对被检体照射超声波、并利用其回波信号来诊断被检体状态的超声波诊断法正广为普及。该超声波诊断法所使用的超声波诊断装置之一有在医疗领域所使用的超声波内窥镜。 

超声波诊断装置不限于用于医疗领域，在工业领域中为了诊断是否存在产生于被检体(试样)上的伤痕、裂纹、空洞等缺陷也使用超声波诊断装置，这些用于工业领域的超声波诊断装置作为无损检查装置、无损探伤装置，这是公知的。 

此外，还公知如下这样的所谓的利用V(z)曲线的解析法：通过对被检体(试样)照射超声波来评价被检体的声音特性，从而来对被检体的弹性性质定量化、或评价薄膜构造。作为根据这样的V(z)曲线来解析被检体性质的装置，公知有超声波显微镜。 

在这些超声波诊断装置、超声波显微镜中，配设有用于将电信号转换为超声波并将其发送、或接收超声波并将其转换为电信号的超声波换能器。 

以往，作为超声波换能器，主要使用陶瓷压电材料PZT(锆钛酸铅)等的压电元件，但近年来，日本特表2005-510264号公报所公开那样的、使用微加工技术制造的电容式超声波换能器(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer；以 下称为c-MUT)受到关注。 

c-MUT具有夹着空隙部而相对的一对平板状电极(平行平板电极)，利用含有一方电极的膜(膜片membrane)的振动来进行超声波的收发。在接收超声波时，c-MUT为了基于一对电极之间的静电电容的变化而将超声波信号转换为电信号，必须在接收超声波期间在一对电极之间连续供给较高电压的DC偏压。 

为了解决该问题，日本特开平2-52599号公报中公开了一种通过在一对电极之间设置驻极体(驻极体绝缘膜)而不需要施加DC偏压的c-MUT(电容式超声波换能器)。此外，在日本特表2005-506783号公报中公开了一种将驻极体化了的膜设置在一对电极的正上方、即设置在发送超声波一侧的超声波换能器。 

c-MUT发送的超声波的声压和将接收的超声波转换为电压信号的灵敏度依存于一对电极之间的静电电容。例如，在平行平板电极之间配设了驻极体的情况下，通过配设驻极体而使平行平板电极之间距离变大，与不配设驻极体的情况相比，电极之间的静电电容降低了。 

即，在电极之间配设了驻极体的情况下，难以利用充分的声压和灵敏度来收发超声波。 

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而做成的，其目的在于提供一种通过具有驻极体而不需要施加DC偏压、同时可利用充分的声压和灵敏度来收发超声波的电容式超声波换能器、超声波换能器的制造方法、超声波诊断装置及超声波显微镜。 

为了达到上述目的，本发明的超声波换能器的特征在于， 该超声波换能器包括振子元件、第1导电层、第2导电层和驻极体， 

上述振子元件具有第1电极、隔着空隙部配设于该第1电极上的振动膜、支承在该振动膜上的第2电极， 

上述第1导电层与上述第1电极电连接， 

上述第2导电层与上述第1导电层相对配设，并与上述第2电极电连接， 

上述驻极体配设在上述第1导电层与上述第2导电层之间，且在从利用上述振动膜振动而产生的超声波的发送方向看时，该驻极体的至少一部分配设在与上述振子元件不重叠的区域，该驻极体保持电荷，对上述第1电极与上述第2电极之间赋予规定的电位差。 

通过以下参照附图的说明，本发明上述和其它目的、特征和优点将变得更容易理解。 

附图说明

图1是表示超声波内窥镜的概略结构的说明图。 

图2是表示超声波内窥镜前端部分的结构的立体图。 

图3是振子阵列的立体图。 

图4是从超声波的发送方向看振子元件的俯视图。 

图5是图4的V-V剖视图。 

图6是振子部件的等效电路图。 

图7是振子部件的形成有驻极体的区域的局部剖视图。 

图8是第1实施方式的变形例的形成有驻极体的区域的局部剖视图。 

图9是表示第1实施方式的振子阵列的变形例的图。 

图10是第2实施方式的振子部件的剖视图。 

图11是第3实施方式的振子部件的俯视图。