(57)【要約】      （修正有）【課題】配線電極が断線するとの課題を解決する配線信頼性の高い超音波センサーを提供する。【解決手段】超音波センサーは、開口部を有する基板と、開口部を覆う振動板と、振動板において平面視で開口部と重なる位置に設けられた圧電素子１３と、圧電素子に接続され、開口部と重なる位置から開口部と重ならない位置まで延設され、圧電素子の幅よりも小さい線幅を有する接続電極１４１と、を備える。圧電素子は、第一直線部Ｅ１、第二直線部Ｅ２、第一直線部及び第二直線部を接続する角部Ｃ１を含む輪郭を有し、圧電素子の重心点Ｏと角部とを結ぶ第一仮想直線Ｌ１と、圧電素子の輪郭に内接する仮想円との交点を第一交点Ｑ１とし、第一交点における仮想円の接線と第一直線部及び第二直線部との交点を第二交点Ｑ２及び第三交点Ｑ３とした際に、接続電極は、第二交点から角部を通り第三交点までの角部近傍範囲に接続されている。【選択図】図６
2020088554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一面、及び前記第一面とは表裏を為す第二面を有する基板であって、前記第一面から前記第二面までを貫通する開口部を有する前記基板と、
前記基板の前記第一面に設けられて前記開口部を覆う振動板と、
前記振動板において、前記第一面から前記第二面に向かう方向から見た平面視で前記開口部と重なる位置に設けられた圧電素子と、
前記圧電素子に接続され、前記平面視において、前記開口部と重なる位置から前記開口部と重ならない位置まで延設され、前記圧電素子の幅よりも小さい線幅を有する接続電極と、を備え、
前記圧電素子は、前記平面視において、第一直線部と、第二直線部と、前記第一直線部及び前記第二直線部を接続する角部と、を含む輪郭を有し、
前記平面視において、前記圧電素子の重心点と前記角部とを結ぶ第一仮想直線と、前記圧電素子の輪郭に内接する仮想円との交点を第一交点とし、前記第一交点における前記仮想円の接線と前記第一直線部との交点を第二交点とし、前記第一交点における前記仮想円の接線と前記第二直線部との交点を第三交点とした際に、前記接続電極は、前記圧電素子の輪郭において、前記第二交点から前記角部を通り前記第三交点までの角部近傍範囲に接続されている
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
前記振動板に設けられた第一電極と、
前記第一電極の前記振動板とは反対側に設けられて前記第一電極を覆う圧電体と、
前記圧電体の前記第一電極とは反対側に設けられた第二電極とを備え、
前記第一電極は、前記平面視で、前記第二電極の外周縁よりも内側に設けられ、
前記圧電素子は、前記平面視で、前記第一電極、前記圧電体、及び前記第二電極が、重なりあう部分により構成され、
前記接続電極は、前記第一電極に接続される電極である
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
前記振動板に設けられた第一電極と、
前記第一電極の前記振動板とは反対側に設けられる圧電体と、
前記圧電体の前記第一電極とは反対側に設けられた第二電極とを備え、
前記第二電極は、前記平面視で、前記第一電極の外周縁よりも内側に設けられ、
前記圧電素子は、前記平面視で、前記第一電極、前記圧電体、及び前記第二電極が、重なりあう部分により構成され、
前記接続電極は、前記第二電極に接続される電極である
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
前記振動板に設けられた第一電極と、
前記第一電極の前記振動板とは反対側に設けられる圧電体と、
前記圧電体の前記第一電極とは反対側に設けられた第二電極とを備え、
前記第二電極は、前記平面視で、前記第一電極と同一形状であって、前記第一電極と重なり合い、
前記圧電素子は、前記平面視で、前記第一電極、前記圧電体、及び前記第二電極が、重なりあう部分により構成され、
前記接続電極は、前記第一電極に接続される第一接続電極と、前記第二電極に接続される第二接続電極とを含む
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波センサーにおいて、
回路基板に接続される端子部と、
前記端子部と前記接続電極とを接続するバイパス電極と、をさらに、備え、
前記接続電極の線幅と、前記バイパス電極の線幅は、同一幅である
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波センサーと、
前記超音波センサーを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする超音波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサー、及び超音波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜状の振動板に圧電素子を配置した超音波センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波センサーは、矩形状の開口部を有する基板と、開口部を閉塞する振動板と、振動板に設けられて、圧電素子とを有する。この圧電素子は、基板、振動板、及び圧電素子の積層方向から見た平面視で矩形状を有する。また、圧電素子には、配線電極が接続され、圧電素子に対して信号の入出力が可能に構成されている。
このような超音波センサーでは、圧電素子に信号を入力することで、振動板を振動させて超音波を出力することができる。また、超音波を振動板で受信した際に、振動板の振動を圧電素子により電気信号に変換することで、超音波の受信を検出することができる。
また、超音波センサーでは、振動板を振動させる構成であるため、圧電素子に対して接続される配線電極の線幅が大きいと、振動板の振動が阻害され、振動板の振動特性に影響がでる。これに対して、特許文献１では、圧電素子に接続される配線電極の線幅が、圧電素子の幅に対して小さく構成されており、矩形状の圧電素子の辺の中央部に接続されている。これにより、振動板の振動阻害が抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１２２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような超音波センサーから超音波を出力する場合、振動板のうち、矩形状の圧電素子と重なる位置に振動板を振動させる応力が加わる。この場合、圧電素子の中心点の変形量が最も大きく、中心点から離れるにしたがって変形量が小さくなる。よって、矩形状の圧電素子の縁に着目すると、矩形の辺の中央部では、角部に比べて変形量が大きい。したがって、特許文献１のように、配線電極の線幅を圧電素子の幅よりも小さくし、配線電極を、矩形状の圧電素子の辺の中央部に接続する構成とすると、配線電極が断線するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第一適用例に係る超音波センサーは、第一面、及び前記第一面とは表裏を為す第二面を有する基板であって、前記第一面から前記第二面までを貫通する開口部を有する前記基板と、前記基板の前記第一面に設けられて前記開口部を覆う振動板と、前記振動板において、前記第一面から前記第二面に向かう方向から見た平面視で前記開口部と重なる位置に設けられた圧電素子と、前記圧電素子に接続され、前記平面視において、前記開口部と重なる位置から前記開口部と重ならない位置まで延設され、前記圧電素子の幅よりも小さい線幅を有する接続電極と、を備え、前記圧電素子は、前記平面視において、第一直線部と、第二直線部と、前記第一直線部及び前記第二直線部を接続する角部と、を含む輪郭を有し、前記平面視において、前記圧電素子の重心点と前記角部とを結ぶ第一仮想直線と、前記圧電素子の輪郭に内接する仮想円との交点を第一交点とし、前記第一交点における前記仮想円の接線と前記第一直線部との交点を第二交点とし、前記第一交点における前記仮想円の接線と前記第二直線部との交点を第三交点とした際に、前記接続電極は、前記圧電素子の輪郭において、前記第二交点から前記角部を通り前記第三交点までの角部近傍範囲に接続されている。
【０００６】
本適用例の超音波センサーは、前記振動板に設けられた第一電極と、前記第一電極の前記振動板とは反対側に設けられて前記第一電極を覆う圧電体と、前記圧電体の前記第一電極とは反対側に設けられた第二電極とを備え、前記第一電極は、前記平面視で、前記第二電極の外周縁よりも内側に設けられ、前記圧電素子は、前記平面視で、前記第一電極、前記圧電体、及び前記第二電極が、重なりあう部分により構成され、前記接続電極は、前記第一電極に接続される電極である。
【０００７】
本適用例の超音波センサーにおいて、前記振動板に設けられた第一電極と、前記第一電極の前記振動板とは反対側に設けられる圧電体と、前記圧電体の前記第一電極とは反対側に設けられた第二電極とを備え、前記第二電極は、前記平面視で、前記第一電極の外周縁よりも内側に設けられ、前記圧電素子は、前記平面視で、前記第一電極、前記圧電体、及び前記第二電極が、重なりあう部分により構成され、前記接続電極は、前記第二電極に接続される電極であってもよい。
【０００８】
本適用例の超音波センサーにおいて、前記振動板に設けられた第一電極と、前記第一電極の前記振動板とは反対側に設けられる圧電体と、前記圧電体の前記第一電極とは反対側に設けられた第二電極とを備え、前記第二電極は、前記平面視で、前記第一電極と同一形状であって、前記第一電極と重なり合い、前記圧電素子は、前記平面視で、前記第一電極、前記圧電体、及び前記第二電極が、重なりあう部分により構成され、前記接続電極は、前記第一電極に接続される第一接続電極と、前記第二電極に接続される第二接続電極とを含む構成としてもよい。
【０００９】
本適用例の超音波センサーにおいて、回路基板に接続される端子部と、前記端子部と前記接続電極とを接続するバイパス電極と、をさらに、備え、前記接続電極の線幅と、前記バイパス電極の線幅は、同一幅である。
【００１０】
第二適用例の超音波装置は、上述した第一適用例の超音波センサーと、前記超音波センサーを制御する制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態の超音波装置の一例である距離測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第一実施形態の超音波センサーの一部を示す平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線で超音波センサーを切断した際の断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線で超音波センサーを切断した際の断面図。
【図５】第一実施形態の超音波センサーの配線構成の一例を示す平面図。
【図６】第一実施形態の第一配線電極の圧電素子への接続位置を説明するための平面図。
【図７】第一実施形態の超音波センサーを製造する際の各工程を示す図。
【図８】第二実施形態に係る超音波センサーの一部を拡大した平面図。
【図９】第三実施形態に係る超音波センサーの一部を拡大した平面図。
【図１０】変形例２に係る超音波センサーの一部を拡大した平面図。
【図１１】変形例２に係る他の超音波センサーの圧電素子と接続電極との位置関係を示す図。
【図１２】変形例２に係る他の超音波センサーの圧電素子と接続電極との位置関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第一実施形態］
以下、第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態の超音波装置の一例である距離測定装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の距離測定装置１００は、超音波センサー１０と、超音波センサー１０を制御する制御部２０とを備える。この距離測定装置１００では、制御部２０は、駆動回路３０を介して超音波センサー１０を制御し、超音波センサー１０から超音波を送信する。そして、対象物により超音波が反射され、超音波センサー１０により反射波が受信されると、制御部２０は、超音波の送信タイミングから超音波の受信タイミングの時間に基づいて、超音波センサー１０から対象物までの距離を算出する。
以下、このような距離測定装置１００の構成について、具体的に説明する。
【００１３】
［超音波センサー１０の構成］
図２は、超音波センサー１０の一部を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線で超音波センサー１０を切断した際の断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線で超音波センサー１０を切断した際の断面図である。
図３に示すように、超音波センサー１０は、基板１１と、振動板１２と、圧電素子１３と、配線電極１４と、を備えている。また、超音波センサー１０は、図２に示すように、配線電極１４に接続されるバイパス電極１５を備えている。
【００１４】
（基板１１の構成）
基板１１は、Ｓｉ等の半導体基板で構成され、振動板１２を支持する所定の厚みを有する板である。基板１１は、第一面１１１と、第一面１１１とは表裏を為す第二面１１２とを有する。ここで、以降の説明にあたり、第一面１１１から第二面１１２に向かう方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。第一面１１１及び第二面１１２は、ＸＹ平面に平行な面となる。
【００１５】
基板１１には、第一面１１１から第二面１１２までをＺ方向に沿って貫通する開口部１１Ａが設けられている。この開口部１１Ａは、Ｘ方向及びＹ方向に沿って複数設けられている。つまり、基板１１には、開口部１１Ａが、２次元アレイ状に配置されている。
【００１６】
この開口部１１Ａの第一面１１１側には、振動板１２が設けられている。つまり、基板１１のうち、開口部１１Ａが設けられていない部分は、壁部１１Ｂを構成し、この壁部１１Ｂ上に振動板１２が積層されて支持される。
【００１７】
（振動板１２の構成）
振動板１２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成されている。図３及び図４に示す例では、振動板１２が、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体により構成される例であり、基板１１側に配置された第一振動板１２１と、第二振動板１２２の基板１１とは反対側に設けられた第二振動板１２２とを備える。
振動板１２のＺ方向に沿った厚みは、基板１１に対して十分小さい厚みとなる。この振動板１２は、開口部１１Ａを構成する基板１１の壁部１１Ｂにより支持されることで、上述のように、開口部１１Ａの−Ｚ側を閉塞する。振動板１２のうち、Ｚ方向から見た平面視で開口部１１Ａと重なる部分、つまり、開口部１１Ａを閉塞する部分は、振動部１２Ａを構成する。振動板１２の振動部１２Ａは、壁部１１Ｂにより囲われ、開口部１１Ａによって振動部１２Ａの外縁が規定される。この振動部１２Ａは、圧電素子１３により振動可能となる振動領域となる。なお、以降の説明にあたり、Ｚ方向から見た際の平面視を、単に平面視と称する。
【００１８】
（圧電素子１３の構成）
振動板１２の−Ｚ側の面には、第一電極１３１、配線電極１４、及びバイパス電極１５が設けられている。また、第一電極１３１の−Ｚ側には、圧電体１３２が設けられている。さらに、圧電体１３２の−Ｚ側には、第二電極１３３が設けられている。
【００１９】
ここで、図２に示すように、第一電極１３１は、振動部１２Ａの中央部に設けられ、平面視で矩形状を有する。
また、圧電体１３２は、第一電極１３１の−Ｚ側の面の全体を覆って設けられ、圧電体１３２の外周縁に沿った一部は、振動板１２上に位置する。つまり、第一電極１３１は、平面視において、圧電体１３２の外周縁の内側に配置される。
このような圧電体１３２は、振動板１２上への圧電材料の塗布及び焼成を繰り返して、所定の厚みの圧電体膜を形成した後、エッチングによりパターニングすることで形成される。したがって、圧電体１３２の外周縁に沿った一部は、図３及び図４に示すように、山型に傾斜するテーパ面となる。圧電体１３２の−Ｚ側の面のうち、テーパ面以外の部分は、ＸＹ面と略平行な圧電体上面を構成する。圧電体上面の外周縁は、図３及び図４に示すように、第一電極１３１の外周縁よりも外側に位置する。つまり、第一電極１３１は、平面視において、圧電体上面の外周縁の内側に配置される。
そして、第二電極１３３は、圧電体１３２の圧電体上面に設けられる。つまり、本実施形態では、平面視において、第二電極１３３は、第一電極１３１よりも大きく、第一電極１３１は、第二電極１３３の外周縁よりも内側に配置されている。なお、図３及び図４では、第二電極１３３が２層により構成される例を示すが、１層により構成されていてもよい。
【００２０】
圧電素子１３は、上記のような構成において、平面視において、第一電極１３１、圧電体１３２、及び第二電極１３３が重なり合う部分により構成されている。すなわち、本実施形態の圧電素子１３とは、第一電極１３１及び第二電極１３３に電圧を印加した際に圧電体１３２が駆動する能動部を指すものである。
本実施形態では、第一電極１３１は、圧電体１３２及び第二電極１３３よりも小さく、圧電体１３２の外周縁及び第二電極１３３の外周縁の内側に配置される。したがって、第一電極１３１の全体と、平面視において第一電極１３１と重なる圧電体１３２の一部と、平面視において第一電極１３１と重なる第二電極１３３の一部とにより圧電素子１３が構成される。
【００２１】
ここで、振動板１２における１つの振動部１２Ａと、当該振動部１２Ａ上に設けられた圧電素子１３とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。本実施形態では、図２に示すように、各振動部１２Ａに対して、それぞれ、圧電素子１３が配置されている。つまり、超音波センサー１０には、Ｘ方向及びＹ方向に沿って複数の超音波トランスデューサーＴｒが配置される。
このような構成の超音波トランスデューサーＴｒでは、第一電極１３１及び第二電極１３３の間に電圧が印加されることにより、圧電素子１３が伸縮し、圧電素子１３が設けられた振動板１２の振動部１２Ａが、開口部１１Ａの開口幅等に応じた周波数で振動する。これにより、振動部１２Ａの＋Ｚ側から超音波が送信される。
また、開口部１１Ａに超音波が入力されると、当該超音波によって振動部１２Ａが振動し、圧電体１３２の上下で電位差が発生する。したがって、第一電極１３１及び第二電極１３３間に発生する電位差を検出することにより、超音波を検出（受信）することが可能となる。
【００２２】
また、本実施形態では、図３及び図４に示すように、圧電素子１３を覆う保護膜１３４が設けられる。この保護膜１３４は、圧電体１３２の−Ｚ側の面のうち、第二電極１３３や、第二電極１３３に接続された後述する第二配線電極１４２に覆われていない部分を保護する膜である。圧電体１３２が、第二電極１３３、第二配線電極１４２、及び保護膜１３４により覆われていることで、圧電体１３２のクラック等の破損を抑制することが可能となる。
【００２３】
（配線電極１４及びバイパス電極１５の構成）
図５は、超音波センサー１０の配線構成の一例である。
配線電極１４は、図２及び図５に示すように、第一電極１３１に接続される第一配線電極１４１と、第二電極１３３に接続される第二配線電極１４２とを含む。
また、バイパス電極１５は、配線電極１４に接続され、圧電素子１３を駆動回路３０に接続する電極である。具体的には、バイパス電極１５は、第一配線電極１４１に接続される第一バイパス電極１５１と、第二配線電極１４２に接続される第二バイパス電極１５２とを備える。
【００２４】
第一配線電極１４１は、圧電素子１３に接続される接続電極であり、第一電極１３１に接続され、平面視で開口部１１Ａと重なる位置から、開口部１１Ａと重ならない位置、つまり壁部１１Ｂに重なる位置まで延設される電極である。より具体的には、本実施形態では、第一配線電極１４１は、Ｙ方向に沿って長手に構成され、Ｙ方向に並ぶ第一電極１３１同士を接続する。本実施形態では、Ｙ方向に並ぶ２つの第一電極１３１の間に、２つの第一配線電極１４１が設けられ、それぞれ、第一電極１３１の角部間を接続する。
【００２５】
以下、図６に基づいて、第一配線電極１４１の第一電極１３１への接続位置についてより詳細に説明する。
図６は、第一配線電極１４１の圧電素子１３への接続位置を説明するための平面図である。
図６において、Ｏは、平面視における圧電素子１３の重心点である。Ｒは、圧電素子１３の各辺に内接する仮想円である。また、圧電素子１３の１つの角部Ｃ１及び重心点Ｏを結ぶ第一仮想直線Ｌ１と、仮想円Ｒとの交点を第一交点Ｑ１とし、第一交点Ｑ１における仮想円Ｒの接線を第二仮想直線Ｌ２とする。
また、圧電素子１３の角部Ｃ１を挟む２辺をそれぞれ、第一直線部Ｅ１、第二直線部Ｅ２として、第二仮想直線Ｌ２と第一直線部Ｅ１との交点を第二交点Ｑ２とし、第二仮想直線Ｌ２と第二直線部Ｅ２との交点を第三交点Ｑ３とする。
なお、本実施形態では、平面視において第一電極１３１と圧電素子１３とが一致するので、重心点Ｏは第一電極１３１の重心でもあり、仮想円Ｒは第一電極１３１の外周縁に内接する仮想円でもある。また、角部Ｃ１は、第一電極１３１の角部でもあり、第一直線部Ｅ１及び第二直線部Ｅ２は、第一電極１３１の角部を挟む２辺でもある。
【００２６】
本実施形態では、第一配線電極１４１は、圧電素子１３の外周縁、つまり第一電極１３１の外周縁のうち、第二交点Ｑ２から角部Ｃ１を通り第三交点Ｑ３に至るまでの角部近傍範囲Ｐ１に接続される。
また、第一配線電極１４１の長手方向に対して直交する方向の線幅は、圧電素子１３の同方向の幅よりも小さい。本実施形態では、第一配線電極１４１は、Ｙ方向に沿って延設される電極であり、Ｘ方向の幅が、第一配線電極１４１の線幅となり、圧電素子１３のＸ方向の幅よりも小さい。第一配線電極１４１の線幅は、第二交点Ｑ２と第三交点Ｑ３とを結ぶ線分の長さ以下であり、１０μｍ以上とすることが好ましい。
例えば、本実施形態では、図６に示すように、第一配線電極１４１のうちの１つは、角部Ｃ１から第二交点Ｑ２の間に接続される。また、第一配線電極１４１の線幅は、角部Ｃ１から第二交点Ｑ２までの寸法よりも小さい。
なお、−Ｘ−Ｙ側に位置する角部Ｃ１を含む角部近傍範囲Ｐ１に着目して、第一配線電極１４１の接続位置について説明したが、その他の角部Ｃ２，Ｃ３、Ｃ４においても同様であり、対応する角部近傍範囲Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に第一配線電極１４１が接続されている。
【００２７】
本実施形態では、圧電素子１３において、第一電極１３１及び第二電極１３３の間に電圧を印加した場合、圧電素子１３は、重心点Ｏを中心として振動部１２Ａを変形させる。つまり、図６において、仮想円Ｒ上の各点において、圧電素子１３は、同量の変形量で変形し、仮想円Ｒよりも外側の変形量は、仮想円Ｒ上の各点より小さくなる。したがって、角部近傍範囲Ｐ１〜Ｐ４では、圧電素子１３の各辺の中点よりも変形量が小さい。このため、角部近傍範囲Ｐ１〜Ｐ４に第一配線電極１４１を接続することで、例えば、圧電素子１３の各辺の中点近傍に第一配線電極１４１を接続する場合に比べて、圧電素子１３が変形した際の、第一配線電極１４１の変形量が小さくなり、第一配線電極１４１の変形による断線を抑制することが可能となる。
【００２８】
図５に戻り、第一バイパス電極１５１について説明する。
第一バイパス電極１５１は、平面視において壁部１１Ｂと重なる位置で、Ｘ方向に沿って長手に形成される第一接続部１５１Ａと、壁部１１Ｂと重なる位置でＹ方向に沿って配置された第一結線部１５１Ｂとを含む。
本実施形態では、上述したように、Ｙ方向に並ぶ圧電素子１３の各第一電極１３１は、第一配線電極１４１により接続されることで同電位となる。したがって、これらのＹ方向に並ぶ各圧電素子１３を１つの圧電素子列とすると、本実施形態では、Ｘ方向に複数の圧電素子列が配列される構成となる。第一バイパス電極１５１の第一接続部１５１Ａは、図６に示すように、所定数の圧電素子列の第一配線電極１４１に接続される。１つの圧電素子列にＹ方向に沿ってｎ個の圧電素子１３が設けられ、第一バイパス電極１５１によって、ｍ個の圧電素子列が接続される場合、ｍ×ｎ個の圧電素子１３の第一電極１３１が同電位となり、これらの圧電素子１３を含む超音波トランスデューサーＴｒにより１つのチャンネルＣＨが構成される。このため、本実施形態では、図５に示すように、超音波センサー１０は、Ｘ方向に沿って複数のチャンネルＣＨが１次元アレイ構造により配置される構造となる。
【００２９】
また、第一結線部１５１Ｂは、各チャンネルＣＨの＋Ｘ側または−Ｘ側に配置され、各第一接続部１５１Ａを結線する。例えば、図５に示すように、Ｘ方向に沿って奇数番目に配置されるチャンネルＣＨの第一接続部１５１Ａは、チャンネルＣＨの−Ｘ側に配置された第一結線部１５１Ｂにより結線される。また、Ｘ方向に沿って偶数番目に配置されるチャンネルＣＨの第一接続部１５１Ａは、チャンネルＣＨの＋Ｘ側に配置された第一結線部１５１Ｂにより結線される。そして、これらの第一結線部１５１Ｂは、それぞれに対応した駆動端子１５３に接続され、駆動端子１５３を介して、駆動回路３０に接続される。これにより、駆動回路３０から各チャンネルＣＨに対してそれぞれ独立した駆動信号を入力することが可能となり、各チャンネルから出力される受信信号をそれぞれ独立して検出することが可能となる。
【００３０】
一方、第二配線電極１４２は、第二電極１３３の外周縁に接続される電極であり、図２に示すように、平面視で開口部１１Ａと重なる位置から、開口部１１Ａと重ならない位置、つまり壁部１１Ｂに重なる位置まで延設される。本実施形態では、第二配線電極１４２は、Ｘ方向に沿って配置され、同じチャンネルＣＨ内でＸ方向に並ぶ第二電極１３３同士を接続する。
また、第二配線電極１４２は、第二電極１３３の±Ｘ側の辺における中央部に接続され、かつ、Ｙ方向の幅である線幅は、第二電極１３３のＹ方向の幅以下となる。
つまり、本実施形態では、第二電極１３３の外周縁は、圧電素子１３の外周縁の外に位置するため、圧電素子１３に電圧を印加した際の圧電素子１３の外周縁（輪郭）上の各点の変形量に比べて、第二電極１３３の外周縁の各点における変形量は小さい。したがって、第二配線電極１４２を、第二電極１３３の辺の中央部に接続した場合でも、第二配線電極１４２は断線しない。
【００３１】
第二バイパス電極１５２は、平面視において壁部１１Ｂと重なる位置に設けられている。そして、第二バイパス電極１５２は、図５に示すように、Ｙ方向に沿って長手に形成される第二接続部１５２Ａと、配置された第二結線部１５２Ｂとを含む。
第二接続部１５２Ａは、図５に示すように、奇数番目のチャンネルＣＨと、偶数番目のチャンネルＣＨとの間に配置され、第二接続部１５２Ａを挟んで配置される２つのチャンネルＣＨに配置された第二配線電極１４２に接続される。
また、第二結線部１５２Ｂは、駆動端子１５３や共通端子１５４が配置される側とは反対側に設けられ、全ての第二接続部１５２Ａを結線する。
つまり、本実施形態では、超音波センサー１０の全ての圧電素子１３の第二電極１３３が同電位となる。そして、第二バイパス電極１５２は、共通端子１５４を介して駆動回路３０に接続され、駆動回路３０によって各第二電極１３３が所定の基準電位に維持される。
【００３２】
上述したような、第一バイパス電極１５１、第二バイパス電極１５２は、複数本を１セットとして、壁部１１Ｂと重なる位置に配置される。例えば、図２や図５では、３本の第一バイパス電極１５１が１セットとされ束電極を構成し、３本の第二バイパス電極１５２が１セットとされて束電極を構成する。束電極を構成する第一バイパス電極１５１同士の間の寸法、及び第二バイパス電極１５２同士の間の寸法は、５μｍ以上であり、第一配線電極１４１の線幅以下であることが好ましい。
また、束電極を構成する各々の第一バイパス電極１５１の線幅、及び、束電極を構成する各々の第二バイパス電極１５２の線幅は、第一配線電極１４１の線幅と同一幅に形成されている。
なお、詳細な図示は省略するが、３本を１セットとした各第一バイパス電極１５１、各第二バイパス電極１５２上には、Ａｕ配線が配置される。Ａｕ配線により３本の電極が覆われることで、バイパス電極１５における電気抵抗が低減され、信号電圧の減衰を抑制することが可能となる。なお、図２及び図５において、束電極を覆うＡｕ配線の図示は省略している。
【００３３】
また、本実施形態では、各チャンネルＣＨにおいて、Ｘ方向に隣り合う開口部１１Ａの間の壁部１１Ｂと重なる位置に、第一バイパス電極１５１や第二バイパス電極１５２と同様、複数本を１セットとして保護電極１５５が配置されている。例えば、図２に示す例では、平面視において、Ｘ方向に隣り合う開口部１１Ａ間の壁部１１Ｂと重なる位置に、それぞれ、Ｙ方向に平行な保護電極１５５が３本設けられている。
【００３４】
［制御部２０の構成］
制御部２０は、超音波センサー１０を駆動させる駆動回路３０と、演算部４０とを含んで構成されている。また、制御部２０には、その他、距離測定装置１００を制御するための各種データや各種プログラム等を記憶した記憶部を備えていてもよい。
【００３５】
駆動回路３０は、超音波センサー１０の駆動を制御するためのドライバー回路が設けられた回路基板であり、例えば図１に示すように、基準電位回路３１、切替回路３２、送信回路３３、及び受信回路３４等を備える。
基準電位回路３１は、超音波センサー１０の共通端子１５４に接続され、第二電極１３３に基準電位を印加する。基準電位としては、例えば−３Ｖ等を例示できる。
切替回路３２は、超音波センサー１０の駆動端子１５３と、送信回路３３と、受信回路３４とに接続される。この切替回路３２は、スイッチング回路により構成されており、駆動端子１５３と送信回路３３とを接続する送信接続、及び、駆動端子１５３と受信回路３４とを接続する受信接続を切り替える。
【００３６】
送信回路３３は、切替回路３２及び演算部４０に接続され、切替回路３２が送信接続に切り替えられた際に、演算部４０の制御に基づいて、各超音波トランスデューサーＴｒの圧電素子１３にパルス波形の駆動信号を出力し、超音波センサー１０から超音波を送信させる。
【００３７】
受信回路３４は、切替回路３２及び演算部４０に接続され、切替回路３２が受信接続に切り替えられた際に、各圧電素子１３からの受信信号が入力される。この受信回路３４は、例えばリニアノイズアンプ、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、入力された受信信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施した後、処理後の受信信号を演算部４０に出力する。
【００３８】
演算部４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成され、駆動回路３０を介して超音波センサー１０を制御し、超音波センサー１０により超音波の送受信処理を実施させる。
すなわち、演算部４０は、切替回路３２を送信接続に切り替え、送信回路３３から超音波センサー１０を駆動させて、超音波の送信処理を実施する。また、演算部４０は、超音波を送信した直後に、切替回路３２を受信接続に切り替えさせ、対象物で反射された反射波を超音波センサー１０で受信させる。そして、演算部４０は、例えば、超音波センサー１０から超音波を送信した送信タイミングから、受信信号が受信されるまでの時間と、空気中における音速とを用いて、ＴｏＦ（Time of Flight）法により、超音波センサー１０から対象物までの距離を算出する。
【００３９】
［超音波センサーの製造方法］
次に、本実施形態の超音波センサー１０の製造方法について説明する。
図７は、超音波センサー１０を製造する際の各工程を示す図である。
超音波センサー１０の製造では、まず、基板１１及び振動板１２を形成するための母材基板を用意する。母材基板は、平行な２平面を有する平行平板であり、Ｓｉにより構成されている。
そして、この母材基板の平行な２平面のうちの一方を熱酸化処理する。これにより、熱酸化された一面がＳｉＯ２により構成される第一振動板１２１となり、酸化されなかった残部が基板１１となる。基板１１と第一振動板１２１との境界は第一面１１１となる。さらに、第一振動板１２１上にＺｒ膜を形成し、これを熱酸化処理して、ＺｒＯ２の第二振動板１２２を形成する。これにより、図７の１番目に示すように、基板１１上に振動板１２が形成される。
【００４０】
この後、振動板１２上に導電性部材を積層する。導電性部材としては、特に限定されず、金属素材や金属合金素材、導電性酸化物などを用いることができる。また、導電性部材として、複数の素材を積層して構成してもよく、例えば、本実施形態では、ＩｒとＴｉとの積層電極を形成する。
そして、導電性部材に、第一電極１３１、第一配線電極１４１、第一バイパス電極１５１、第二バイパス電極１５２、及び保護電極１５５を形成するためのマスクパターンを形成し、図７の２番目に示すように、エッチングによって各電極をパターニングする。第一電極１３１、第一配線電極１４１、第一バイパス電極１５１、第二バイパス電極１５２、及び保護電極１５５は同一の素材であり、同時に形成される。図７の２番目示すように、第一電極１３１、第一配線電極１４１、第一バイパス電極１５１、第二バイパス電極１５２、及び保護電極１５５が形成される。なお、図７では、第一電極１３１のみを示し、第一配線電極１４１、第一バイパス電極１５１、第二バイパス電極１５２、及び保護電極１５５の図示は省略している。
なお、この際、第二振動板１２２の表面でエッチングを停止することが好ましいが、実際には、図７の２番目に示すように、電極が配置されない部分も僅かにエッチングされる。ここで、本実施形態では、平面視で壁部１１Ｂと重なる部分のうち、バイパス電極１５及び第一配線電極１４１が形成されない部分にも、保護電極１５５が形成されている。これにより、第二振動板１２２が過剰にエッチングされる不都合が抑制される。
【００４１】
その後、振動板１２上に圧電体１３２を形成する。圧電体１３２は、ペロブスカイト構造を有する遷移金属酸化物等の圧電材料を用いることができ、本実施形態では、ＰＺＴを用いる。具体的には、溶液法により振動板１２を覆うようにＰＺＴ溶液を塗布する塗布工程と、塗布されたＰＺＴ溶液を焼成する焼成工程とを複数回実施し、所定厚みの圧電体層を形成する。
そして、圧電体層に、圧電体１３２を形成するためのマスクパターンを形成して、図７の３番目に示すように、エッチングによりパターニングする。
【００４２】
ところで、圧電素子１３に接続された配線電極１４と、端子部（駆動端子１５３、共通端子１５４）とを接続するバイパス電極１５は、配線距離が長くなる傾向にある。このため、従来では、バイパス電極を配線電極に対して線幅を大きくし、電気抵抗の増大を抑制する構成としていた。これに対して、圧電素子１３に接続され、振動部１２Ａの内外に跨って配置される配線電極は、振動部１２Ａの振動への影響を低減するために、可能な限り線幅を小さくすることが好ましい。また、配線電極の長さは短いため、線幅を小さくすることで電気抵抗が増大しても圧電素子１３の駆動への影響は小さい。このことから、従来では、配線電極の線幅をバイパス電極の線幅よりも小さくするように、電極パターンを形成していた。
【００４３】
一方、バイパス電極１５に、ＰＺＴが残留している場合、特に第二バイパス電極１５２と第二配線電極１４２との接続不良によって導通が取れなくなることがある。このため、圧電体１３２をエッチングによりパターニングする工程では、バイパス電極１５上にＰＺＴが残留しないように、十分な時間をかけてエッチング処理を行う必要がある。
しかしながら、従来のように、バイパス電極の線幅を配線電極の線幅よりも大きくする場合、配線電極上のＰＺＴのエッチングレートが、バイパス電極上のＰＺＴのエッチングレートより早くなる。このため、配線電極上のＰＺＴが、バイパス電極上のＰＺＴよりも早くなくなってしまう。よって、バイパス電極上のＰＺＴが完全に除去されるまでエッチング処理を継続すると、配線電極までがエッチングされてしまうという不都合がある。この場合、配線電極が断線してしまうこともある。
【００４４】
これに対して、本実施形態では、上述のように、第一配線電極１４１と同一の線幅を有する第一バイパス電極１５１、及び第二バイパス電極１５２を形成し、３本の第一バイパス電極１５１を１セットとし、３本の第二バイパス電極１５２を１セットとした束電極を形成する。
このため、第一配線電極１４１上のＰＺＴのエッチングレート、第一バイパス電極１５１上のＰＺＴのエッチングレート、及び第二バイパス電極１５２上のＰＺＴのエッチングレートがそれぞれ同一となる。よって、過剰なエッチング処理によって第一配線電極１４１がエッチングされる不都合が抑制され、第一配線電極１４１の断線も抑制される。なお、第二振動板１２２の電極が形成されていない部分は、図７の３番目に示すように、僅かにエッチングされる。
【００４５】
以上のように、圧電体１３２をパターニングした後、導電性部材に振動板１２上に形成し、第二電極１３３及び第二配線電極１４２を形成するためのマスクパターンを形成してエッチングによって第二電極１３３及び第二配線電極１４２を形成する。
また、図示は省略するが、３本を１セットとした第一バイパス電極１５１、及び、３本を１セットとした第二バイパス電極１５２上にＡｕ電極を形成し、各バイパス電極１５をＡｕ電極によって補強する。
さらに、圧電素子１３を覆う保護膜１３４を成膜する。これにより、図７の４番目に示すように、圧電素子１３を含む振動板１２上の基本構造の形成が完成する。
【００４６】
この後、基板１１の第一面１１１とは反対側の第二面１１２を切削及び研磨して所望の厚みとし、第二面１１２に開口部１１Ａを形成するためのマスクパターンを形成し、ＳｉＯ２の第一振動板１２１をエッチングストッパとして、エッチングにより開口部１１Ａを形成する。これにより、図７の５番目に示すように、超音波センサー１０が製造される。
【００４７】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の距離測定装置１００は、超音波センサー１０と超音波センサー１０を制御する制御部２０とを備える。そして、超音波センサー１０は、第一面１１１から第二面１１２までを貫通する開口部１１Ａを有する前記基板１１と、開口部１１Ａを閉塞するように基板１１に設けられた振動板１２と、振動板１２上で、平面視で開口部１１Ａと重なる位置に設けられる圧電素子１３と、を備える。また、圧電素子１３には、平面視で、開口部１１Ａと重なる位置から開口部１１Ａと重ならない位置まで延設され、圧電素子１３の幅よりも小さい線幅を有する接続電極である第一配線電極１４１が接続されている。
また、本実施形態では、圧電素子１３は、平面視において矩形状に形成され、角部Ｃ１と、角部Ｃ１を挟む第一直線部Ｅ１と、第二直線部Ｅ２と、を含む輪郭を有する。そして、第一配線電極１４１は、圧電素子１３の輪郭において、第二交点Ｑ２から角部Ｃ１を通り第三交点Ｑ３までの角部近傍範囲Ｐ１に接続されている。
圧電素子１３における角部Ｃ１〜Ｃ４は、圧電素子１３に駆動電圧を印加した際に、圧電素子１３が最も変形しにくい特異点である。本実施形態では、このような特異点を中心とした角部近傍範囲Ｐ１〜Ｐ４に第一配線電極１４１を設けているので、圧電素子１３に駆動電圧を印加した際に第一配線電極１４１も変形しにくく、第一配線電極１４１の破損が抑制される。これにより、配線信頼性の高い超音波センサー１０を得ることができる。よって、このような超音波センサー１０を備えた距離測定装置１００における信頼性も向上する。
【００４８】
本実施形態では、圧電素子１３は、第一電極１３１と、第一電極１３１を覆う圧電体１３２と、圧電体１３２の第一電極１３１とは反対側に設けられた第二電極１３３とを備え、第一電極１３１は、平面視で第二電極１３３の外周縁よりも内側に設けられている。よって、圧電素子１３は、第一電極１３１の全部と、平面視で第一電極１３１と重なる圧電体１３２の一部と、平面視で第一電極１３１と重なる第二電極１３３の一部とにより構成される。
このような構成では、第二電極１３３が圧電体１３２の一部を覆う構成となるので、圧電体１３２が外部に露出する領域が小さく、当該露出領域を覆うように保護膜１３４を設ければよく、構成の簡略化を図れる。
ここで、第一電極１３１の全体が圧電素子１３を構成するため、平面視で、第一電極１３１の外周縁は、圧電素子１３の外周縁に一致する。このような構成では、圧電素子１３に駆動電圧を印加した際、第一電極１３１の変形量も大きくなるが、上述したように、第一配線電極１４１は、角部近傍範囲Ｐ１〜Ｐ４に接続されているので、第一配線電極１４１の破損を抑制できる。
【００４９】
本実施形態の超音波センサー１０は、駆動端子１５３と、共通端子１５４と、駆動端子１５３と第一配線電極１４１とを接続する第一バイパス電極１５１と、共通端子１５４と第二配線電極１４２とを接続する第二バイパス電極１５２とを備える。そして、第一バイパス電極１５１および第二バイパス電極１５２の線幅は、第一配線電極１４１の線幅と同一幅に形成されている。
このような構成では、超音波センサー１０の製造時における、第一配線電極１４１の断線を抑制することができる。つまり、本実施形態の超音波センサー１０のように、薄膜型の圧電素子１３を振動板１２上に形成する場合、通常、第一電極１３１、第一配線電極１４１およびバイパス電極１５を形成した後、これらの電極を覆うように圧電体層を形成し、圧電体層をエッチングして圧電体１３２を形成する。この際、第一配線電極１４１の一部および、バイパス電極１５には、圧電体層が残留しないように、圧電体層をエッチングする必要がある。ここで、第一配線電極１４１よりもバイパス電極１５の線幅が大きい場合、第一配線電極１４１上の圧電体層が先に除去される。よって、バイパス電極１５上の圧電体層が除去されるまでエッチングを継続すると、第一配線電極１４１の一部までエッチングにより除去され、第一配線電極１４１の線幅が細くなったり、断線したりする。これに対して、本実施形態では、第一配線電極１４１上、およびバイパス電極１５上の圧電体層を略同時に除去することができるので、第一配線電極１４１の線幅が細くなったり断線したりする不都合を抑制できる。
【００５０】
［第二実施形態］
上記第一実施形態では、第一電極１３１が圧電体１３２の外周縁及び第二電極１３３の外周縁の内側に設けられ、第一電極１３１の全体が圧電素子１３の一部を構成する例を示した。
これに対して、第二実施形態は、第一電極が、第二電極よりも大きく、第二電極が第一電極の外周縁の内側に設けられる点で、第一実施形態と相違する。
【００５１】
図８は、第二実施形態に係る超音波センサー１０Ａの一部を拡大した平面図である。なお、以降の説明にあたり、既に説明した事項と同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図８に示すように、本実施形態では、第一実施形態の超音波センサー１０と同様、開口部１１Ａを有する基板１１、振動板１２、及び圧電素子１３を備えて構成されている。
本実施形態の圧電素子１３も、第一実施形態と同様に、平面視において、第一電極１３１Ａ、圧電体１３２Ａ、及び第二電極１３３Ａが重なり合う部分により構成されている。
【００５２】
ここで、本実施形態では、第一電極１３１Ａは、第一実施形態における第一電極１３１よりもＸ方向及びＹ方向に対する幅が大きい。
また、圧電体１３２Ａは、Ｘ方向に対して、第一電極１３１Ａの幅よりも大きい。よって、圧電体１３２Ａの−Ｘ側端部は、第一電極１３１Ａの−Ｘ側端部よりも−Ｘ側に位置し、圧電体１３２Ａの＋Ｘ側端部は、第一電極１３１Ａの＋Ｘ側端部よりも＋Ｘ側に位置する。
一方、本実施形態では、圧電体１３２Ａは、Ｙ方向に対して、第一電極１３１Ａの幅よりも小さく、第一電極１３１Ａの±Ｙ端部よりも内側に位置する。つまり、圧電体１３２Ａの−Ｙ側端部は、第一電極１３１Ａの−Ｙ側端部よりも＋Ｙ側に位置し、圧電体１３２Ａの＋Ｙ側端部は、第一電極１３１Ａの＋Ｙ側端部よりも−Ｙ側に位置する。
なお、ここでは、Ｙ方向に対して、圧電体１３２Ａの幅が第一電極１３１Ａよりも小さい例を示すが、これに限定されない。例えば、第一実施形態と同様に、圧電体１３２Ａは、第一電極１３１Ａの全体を覆って設けられていてもよい。
そして、本実施形態の第二電極１３３Ａは、平面視において、第一電極１３１Ａよりも小さく、第一電極１３１Ａの外周縁の内側に配置されている。
したがって、本実施形態では、第二電極１３３Ａの全体と、第一電極１３１Ａの一部と、圧電体１３２Ａの一部とが平面視において重なり合い、圧電素子１３を構成している。
【００５３】
そして、本実施形態では、圧電体１３２に接続される接続電極は、第二電極１３３Ａに接続される第二配線電極１４２Ａとなる。この第二配線電極１４２Ａは、第一実施形態における第一配線電極１４１と同様に、圧電素子１３の角部Ｃ１〜Ｃ４から所定の範囲内となる角部近傍範囲Ｐ１〜Ｐ４に接続されている。
【００５４】
一方、本実施形態における第一配線電極１４１Ａは、第一電極１３１Ａの外周縁に接続される電極である。この第一配線電極１４１Ａは、第一電極１３１Ａの±Ｙ側の辺における中央部に接続される。
第一配線電極１４１Ａの線幅は、第一実施形態と同様であり、１０μｍ以上、第二交点Ｑ２及び第三交点Ｑ３を結ぶ線分の長さ以下であることが好ましい。つまり、振動部１２Ａに直接形成される第一配線電極１４１Ａの線幅を、圧電素子１３におけるＸ方向の幅に対して小さくすることで、振動部１２Ａの振動への影響を小さくできる。
また、本実施形態では、第一電極１３１Ａの外周縁は、圧電素子１３の外周縁の外に位置するため、圧電素子１３に電圧を印加した際の圧電素子１３の外周縁（輪郭）上の各点の変形量に比べて、第一電極１３１Ａの外周縁の各点における変形量は小さい。したがって、第一配線電極１４１Ａを、第一電極１３１Ａの辺の中央部に接続し、かつその線幅を小さくした場合でも、第一配線電極１４１Ａは断線しない。
【００５５】
本実施形態では、上記第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
つまり、本実施形態では、第二配線電極１４２Ａは、圧電素子１３に駆動電圧を印加した際に、圧電素子１３が最も変形しにくい特異点である角部Ｃ１〜Ｃ４に接続されている。よって、圧電素子１３に駆動電圧を印加した際に第二配線電極１４２Ａも変形しにくく、第二配線電極１４２Ａの破損が抑制される。これにより、配線信頼性の高い超音波センサー１０Ａを得ることができる。
【００５６】
［第三実施形態］
次に第三実施形態について説明する。
第一実施形態では、平面視で圧電素子１３と第一電極１３１とが一致する例、第二実施形態では、平面視で圧電素子１３と第二電極１３３Ａとが一致する例を示した。これに対して、第三実施形態では、第一電極１３１及び第二電極１３３の双方が平面視で圧電素子１３と一致する。
【００５７】
図９は、第三実施形態に係る超音波センサー１０Ｂの一部を拡大した平面図である。
図９に示すように、本実施形態では、第一実施形態の超音波センサー１０と同様、開口部１１Ａを有する基板１１、振動板１２、及び圧電素子１３を備えて構成されている。
本実施形態の圧電素子１３も、第一実施形態と同様に、平面視において、第一電極１３１Ｂ、圧電体１３２Ｂ、及び第二電極１３３Ｂが重なり合う部分により構成されている。
【００５８】
ここで、本実施形態では、第一電極１３１Ｂ及び圧電体１３２Ｂは、第一実施形態と同様の形状及びサイズである。
第二電極１３３Ｂは、第一電極１３１と同一形状に形成され、平面視で第一電極１３１と重なるように配置される。
つまり、本実施形態では、圧電素子１３は、第一電極１３１Ｂの全部と、第二電極１３３Ｂの全部と、圧電体１３２Ｂの一部とが、平面視で重なり合って構成されている。
【００５９】
そして、本実施形態では、圧電素子１３に接続される接続電極は、第一接続電極である第一配線電極１４１Ｂ、第二接続電極である第二配線電極１４２Ｂを含む。
第一配線電極１４１Ｂは、第一実施形態と同様、平面視で圧電素子１３の角部近傍範囲Ｐ１〜Ｐ４と重なる第一電極１３１Ｂにおける±Ｙ側に接続され、Ｙ方向に沿って延設されている。
第二配線電極１４２Ｂは、第二実施形態と同様、平面視で圧電素子１３の角部近傍範囲Ｐ１〜Ｐ４と重なる第二電極１３３Ｂの±Ｘ側に接続され、Ｘ方向に沿って延設されている。
【００６０】
このような実施形態でも、上記第一実施形態や第二実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
つまり、本実施形態では、第一配線電極１４１Ｂ及び第二配線電極１４２Ｂは、圧電素子１３に駆動電圧を印加した際に、圧電素子１３が最も変形しにくい特異点である角部Ｃ１〜Ｃ４に接続されている。よって、圧電素子１３に駆動電圧を印加した際に、第一配線電極１４１Ｂ及び第二配線電極１４２Ｂが変形しにくく、第一配線電極１４１Ｂや第二配線電極１４２Ａの破損が抑制される。これにより、配線信頼性の高い超音波センサー１０Ａを得ることができる。
【００６１】
[変形例]
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【００６２】
［変形例１］
第一実施形態において、第二配線電極１４２が第二電極１３３の中央部に接続される例を示したが、これに限定されない。例えば、第二電極１３３の角部近傍に接続されていてもよい。第二実施形態においても同様であり、第一配線電極１４１Ａが第一電極１３１Ａの角部近傍に接続されていてもよい。
【００６３】
［変形例２］
第一実施形態から第三実施形態に示す例では、圧電素子１３が正方形状である例を示したが、これに限定されない。
例えば、図１０に示すように、平面視六角形の圧電素子１３Ａであってもよい。この場合でも、各角部Ｃ及び仮想円Ｒの中心を結ぶ第一仮想直線と、仮想円Ｒとの交点を第一交点Ｑ１とし、第一交点における仮想円Ｒの接線と、圧電素子１３Ａの各辺との交点を第二交点Ｑ２及び第三交点Ｑ３とする。そして、第二交点Ｑ２から第三交点Ｑ３にまでの角部近傍範囲Ｐに対して、第一配線電極１４１Ｃを接続する。
図１０の例では、第一電極１３１Ｃに接続される第一配線電極１４１Ｃを、圧電素子１３Ａに直接接続される接続電極とする例であるが、第二実施形態や第三実施形態のように、第二電極１３３Ｃと圧電素子１３Ａとが一致する場合では、第二配線電極１４２Ｃが接続電極として、第二電極１３３Ｃの角部近傍範囲Ｐに接続するように構成すればよい。
【００６４】
なお、本発明における仮想円は、真円ではなくてもよい。例えば、図１１に示す例では、圧電素子１３Ｂの平面視における形状が長方形となる。この場合、長方形の各辺に内接する楕円が、仮想円Ｒ２となる。したがって、楕円状の仮想円Ｒ２と、重心点Ｏ及び角部Ｃを結ぶ第一仮想直線Ｌ１との交点が第一交点Ｑ１となり、仮想円Ｒ２の第一交点Ｑ１における接線が第二仮想直線Ｌ２となる。
図１１の例では、第一実施形態と同様、平面視で第一電極１３１Ｄの全体が圧電素子１３Ｂと重なる。この場合、接続電極としての第一配線電極１４１Ｄは、圧電素子１３Ａと重なる第一電極１３１Ｄの第二交点Ｑ２から第三交点Ｑ３までの角部近傍範囲Ｐに接続される。
【００６５】
また、圧電素子の平面視の形状としては、上記実施形態や図１０、図１１のような多角形でなくてもよい。圧電素子の平面視の形状としては、例えば、図１２のように、扇形状としてもよい。
図１２に示す例では、扇形状の圧電素子１３Ｃの弦にあたる２直線が第一直線部Ｅ１及び第二直線部Ｅ２となる。また、仮想円Ｒ３は、これら扇の弦及び弧に内接する円となる。
図１２は、第一実施形態と同様、平面視で第一電極１３１Ｅの全体が圧電素子１３Ｃと重なる例であり、接続電極としての第一配線電極１４１Ｅが、圧電素子１３Ｃと重なる第一電極１３１Ｅの第二交点Ｑ２から第三交点Ｑ３までの角部近傍範囲Ｐに接続される。
なお、図１１、１２に示す例では、接続電極を第一配線電極１４１Ｄ，１４１Ｅとしたが、第二実施形態のように、第二配線電極を接続電極としてもよく、第三実施形態のように、第一配線電極及び第二配線電極の双方を接続電極としてもよい。
【００６６】
［変形例３］
第一実施形態において、第一配線電極１４１が第一電極１３１の±Ｙ側に接続される例を示したが、これに限定されない。上述したように、第一配線電極１４１は、角部近傍範囲Ｐ１〜Ｐ４に接続されていればよい。したがって、例えば、図１１に示すように、第一電極１３１の−Ｙ側の辺から−Ｘ側の辺に亘って第一配線電極１４１が接続されていてもよく、第一電極１３１の−Ｙ側の辺から＋Ｘ側の辺に亘って第一配線電極１４１が接続されていてもよい。第二実施形態においても同様である。
【００６７】
［変形例４］
上記第一実施形態では、超音波装置の一例として距離測定装置１００を例示したが、これに限定されない。例えば、超音波の送受信結果に応じて、構造体の内部断層像を測定する超音波測定装置等に適用することもできる。
【００６８】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…超音波センサー、１１…基板、１１Ａ…開口部、１１Ｂ…壁部、１２…振動板、１２Ａ…振動部、１３…圧電素子、１３Ａ…圧電素子、１４…配線電極、１５…バイパス電極、２０…制御部、３０…駆動回路（回路基板）、１００…距離測定装置（電子機器）、１１１…第一面、１１２…第二面、１２１…第一振動板、１２２…第二振動板、１３１，１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ、１３１Ｄ，１３１Ｅ…第一電極、１３２，１３２Ａ，１３２Ｂ…圧電体、１３３，１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ…第二電極、１３４…保護膜、１４１，１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ、１４１Ｄ，１４１Ｅ…第一配線電極、１４２，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ…第二配線電極、１５１…第一バイパス電極、１５１Ａ…第一接続部、１５１Ｂ…第一結線部、１５２…第二バイパス電極、１５２Ａ…第二接続部、１５２Ｂ…第二結線部、１５３…駆動端子（端子部）、１５４…共通端子（端子部）、１５５…保護電極、Ｃ,Ｃ１〜Ｃ４…角部、Ｅ１…第一直線部、Ｅ２…第二直線部、Ｌ１…第一仮想直線、Ｌ２…第二仮想直線、Ｏ…重心点、Ｐ，Ｐ１〜Ｐ４…角部近傍範囲、Ｑ１…第一交点、Ｑ２…第二交点、Ｑ３…第三交点、Ｒ，Ｒ２，Ｒ３…仮想円、Ｔｒ…超音波トランスデューサー。
【図１】
2020088554.tif 000003
【図２】
2020088554.tif 000004
【図３】
2020088554.tif 000005
【図４】
2020088554.tif 000006
【図５】
2020088554.tif 000007
【図６】
2020088554.tif 000008
【図７】
2020088554.tif 000009
【図８】
2020088554.tif 000010
【図９】
2020088554.tif 000011
【図１０】
2020088554.tif 000012
【図１１】
2020088554.tif 000013
【図１２】
2020088554.tif 000014