(57)【要約】【課題】基板間での電気的接続を容易に行うことができる実装構造体、超音波デバイス、超音波探触子、超音波装置、及び電子機器を提供する。【解決手段】実装構造体は、機能素子が設けられる第一面を有する第一基板と、第一面の機能素子とは異なる位置に設けられ、機能素子に接続される配線部と、第一面に対向する第二面を有する第二基板と、第二面に設けられ、配線部に接続し、機能素子に接続される導通部と、を備え、機能素子と第二基板との最短距離は、配線部と導通部とが接続される位置と第二基板との距離より長い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能素子が設けられる第一面を有する第一基板と、
前記第一面の前記機能素子とは異なる位置に設けられ、前記機能素子に接続される配線部と、
前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、
前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記機能素子に接続される導通部と、を備え、
前記機能素子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長い
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の実装構造体において、
前記導通部と前記第二基板とが接合する領域の面積は、前記配線部と前記導通部とが接続する領域の面積より大きい
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の実装構造体において、
前記配線部及び前記導通部の少なくとも一方は、樹脂部と、前記樹脂部を覆う導電部と、を有する
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の実装構造体において、
前記第一基板から前記第二基板に向かう第一方向において、前記導通部及び前記配線部の接続領域と重なる位置の前記樹脂部の厚さは、前記導電部の厚さよりも大きい
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の実装構造体において、
前記樹脂部は、前記導通部が弾性変形していない場合、前記第二面から突となる略半球状であり、
前記樹脂部の前記第二基板側の端面の最大径をＬとして、前記第二基板から前記機能素子までの距離ｄは、ｄ＞Ｌ／２の関係を満たす
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の実装構造体において、
前記配線部及び前記導通部は、前記第一基板から前記第二基板に向かう第一方向の平面視において、互いに交差する
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項７】
請求項６に記載の実装構造体において、
前記配線部及び前記導通部の少なくとも一方は、樹脂部と、前記樹脂部の少なくとも一部を覆う導電部と、を有する
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項８】
請求項７に記載の実装構造体において、
前記配線部及び前記導通部のうちの前記一方は、前記第一面に平行な第二方向を長手方向とし、
前記配線部及び前記導通部のうちの他方は、前記第一面に平行かつ前記第二方向に交差する第三方向を長手方向とし、
前記第二方向において、前記導電部の寸法は、前記他方の寸法よりも大きい
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の実装構造体において、
前記配線部は、金属材料で形成されるとき、前記第一面の面方向における幅に対する前記第一面の法線方向における高さの比が、０．１以上５以下である
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の実装構造体において、
前記機能素子は、第一機能素子及び第二機能素子を備え、
前記配線部は、前記第一機能素子及び前記第二機能素子に接続され、前記第一基板から前記第二基板に向かう第一方向の平面視において、前記第一機能素子と前記第二機能素子との間に設けられることを特徴とする実装構造体。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の実装構造体において、
前記機能素子は、前記第一基板から前記第二基板に向かう第一方向に沿って振動する振動子を有する
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の実装構造体において、
前記配線部と前記導通部とは、前記振動子の前記第一方向における振動範囲よりも前記第二基板側で接続されている
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載の実装構造体において、
前記機能素子は、前記第一基板に形成された可撓膜と、前記可撓膜に設けられた前記振動子と、を有する超音波トランスデューサーである
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の実装構造体において、
前記第一基板と前記第二基板とを接合する接合部を備え、
前記第一基板は、複数の前記機能素子が形成された機能領域を有し、
前記接合部は、前記機能領域内で前記第一基板及び前記第二基板を接合する
ことを特徴とする実装構造体。
【請求項１５】
振動子が設けられる第一面を有する第一基板と、
前記第一面の前記振動子とは異なる位置に設けられ、前記振動子に接続される配線部と、
前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、
前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記振動子に接続される導通部と、を備え、
前記振動子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長い
ことを特徴とする超音波デバイス。
【請求項１６】
振動子が設けられる第一面を有する第一基板と、
前記第一面の前記振動子とは異なる位置に設けられ、前記振動子に接続される配線部と、
前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、
前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記振動子に接続される導通部と、
前記第一基板、前記配線部、前記第二基板、及び前記導通部を収納する筐体と、を備え、
前記振動子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長い
ことを特徴とする超音波探触子。
【請求項１７】
振動子が設けられる第一面を有する第一基板と、
前記第一面の前記振動子とは異なる位置に設けられ、前記振動子に接続される配線部と、
前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、
前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記振動子に接続される導通部と、
前記振動子を制御する制御部と、を備え、
前記振動子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長い
ことを特徴とする超音波装置。
【請求項１８】
機能素子が設けられる第一面を有する第一基板と、
前記第一面の前記機能素子とは異なる位置に設けられ、前記機能素子に接続される配線部と、
前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、
前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記機能素子に接続される導通部と、
前記機能素子を制御する制御部と、を備え、
前記機能素子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長い
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装構造体、超音波デバイス、超音波探触子、超音波装置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板に電子部品を実装する場合に、回路基板側の配線と電子部品側の配線とをバンプ電極を介して電気的に接続する実装方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１では、電子部品は、基板上にＩＣチップ等の電子素子と、電子素子に接続する金属配線としての導電膜が形成されている。この導電膜の一部は、基板の周縁部に電極が構成されている。また、回路基板は、液晶パネルが形成される基板であって、液晶が配置された領域の外側に電極端子が形成されている。これら電子部品側のバンプ電極と、回路基板側の電極端子とを直に接触させた状態で、電子部品が回路基板に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８０１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されるような構成では、回路基板の電極端子が、液晶等の機能素子が形成された領域外に形成され、電子部品のバンプ電極は、基板の周縁部に形成されている。これら電極端子とバンプ電極とを接触させることにより、機能素子とは離れた位置で、回路基板と電子部品との間の配線接続を行っている。
【０００５】
しかしながら、上述のような配線方法では、機能素子が形成された領域において配線接続を行う場合、回路基板と電子部品との位置合わせを高精度に行う必要がある。つまり、位置合わせ精度が十分でない場合、バンプ電極と機能素子とが干渉するおそれがある。このように、従来の構成では、機能素子が形成された領域で、基板間の電気的接続を行うことは容易ではなかった。
【０００６】
本発明は、基板間での電気的接続を容易に行うことができる適用例及び実施形態としての実装構造体、超音波デバイス、超音波探触子、超音波装置、及び電子機器を提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［適用例１］
一適用例に係る実装構造体は、機能素子が設けられる第一面を有する第一基板と、前記第一面の前記機能素子とは異なる位置に設けられ、前記機能素子に接続される配線部と、前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記機能素子に接続される導通部と、を備え、前記機能素子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長いことを特徴とする。
【０００８】
本適用例では、第一基板の第一面には、機能素子と、当該機能素子に接続される配線部と、が設けられている。また、第二基板の第二面には、配線部に接続する導通部が設けられている。そして、機能素子と第二基板との最短距離は、配線部と導通部とが接続される位置と第二基板との距離より長くなるように構成されている。このような構成では、例えば、機能素子の周囲で、配線接続を行う際に、導通部の位置ずれが発生したとしても、導通部と機能素子とが干渉することを抑制できる。したがって、第一基板及び第二基板間での配線接続を容易に行うことができる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例の実装構造体において、前記導通部と前記第二基板とが接合する領域の面積は、前記配線部と前記導通部とが接続する領域の面積より大きいことが好ましい。
本適用例では、導通部と第二基板とが接合する領域の面積の方が、導通部と配線部とが接続する領域の面積よりも大きい。つまり、導通部では、第二基板から第一基板に向かうにしたがって、第一方向と交差する面における断面積が小さくなる。このような構成では、第二基板から機能素子が設けられた第一基板に向かうにしたがって、第一方向と交差する面における導通部と機能素子との距離を大きくすることができる。したがって、導通部と機能素子とが干渉することをさらに抑制できる。また、第一方向から見た平面視における導通部と機能素子とをより近接させて配置することができる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例の実装構造体において、前記配線部及び前記導通部の少なくとも一方は、樹脂部と、前記樹脂部を覆う導電部と、を有することが好ましい。
本適用例では、導通部及び配線部の少なくとも一方が、樹脂部と、当該樹脂部を覆う導電部とを有する。このような構成では、導通部と配線部とを当接させた際に、樹脂部を弾性変形させることができ、ひいては配線部及び導通部の一方を他方に沿って変形させることができる。したがって、導通部と配線部との間の密着性を向上させることができ、接続信頼性を向上させることができる。
【００１１】
［適用例４］
本適用例の実装構造体において、前記第一基板から前記第二基板に向かう第一方向において、前記導通部及び前記配線部の接続領域と重なる位置の前記樹脂部の厚さは、前記導電部の厚さよりも大きいことが好ましい。
本適用例では、導通部及び配線部の接続領域において、樹脂部の厚さが、導電部の厚さよりも大きい。このように導電部よりも樹脂部を厚くすることにより、導通部を変形し易くできる。これにより、配線部と導通部とを当接させた際の応力を緩和させることができ、第一基板及び第二基板に歪が生じることを抑制できる。また、導電部の厚さを小さくすることにより、樹脂部が変形し易くなるため、例えば配線部の厚さに誤差が生じたとしても、樹脂部の変形により配線部と導通部とを密着させることができ、接続信頼性を向上させることができる。
【００１２】
［適用例５］
本適用例の実装構造体において、前記樹脂部は、前記導通部が弾性変形していない場合、前記第二面から突となる略半球状であり、前記樹脂部の前記第二基板側の端面の最大径をＬとして、前記第二基板から前記機能素子までの距離ｄは、ｄ＞Ｌ／２の関係を満たすことが好ましい。
本適用例では、樹脂部は、弾性変形していない状態で、第二面から突となる略半球状に形成されている。また、樹脂部の第二基板側の端面の最大径（つまり直径）をＬとして、第二基板から機能素子までの距離ｄは、ｄ＞Ｌ／２の関係を満たす。つまり、距離ｄは、弾性変形前の樹脂部の半径よりも大きい。
このような構成では、導通部は、弾性変形するため、先端と第二基板との距離の最大値は略Ｌ／２（つまり、樹脂部の半径）である。したがって、第二基板から機能素子までの距離ｄをＬ／２よりも大きくすることにより、導通部と機能素子との干渉をさらに抑制できる。
また、このような導通部は、例えば、樹脂を加熱溶融させた後に、固化させることにより形成された樹脂部を導電部で被覆することにより形成することができる。
【００１３】
［適用例６］
本適用例の実装構造体において、前記配線部及び前記導通部は、前記第一基板から前記第二基板に向かう第一方向の平面視において、互いに交差することが好ましい。
本適用例では、上記平面視において、配線部及び導通部は、互いに交差している。これにより、配線接続の際に、第一方向に交差する面内にて第一基板及び第二基板間の位置ずれを許容でき、接続不良の発生を抑制できる。つまり、本適用例では、上記平面視において配線部及び導通部が交差していない場合（平行な場合や略点接続の場合等）と比べて、位置ずれに対する許容量を大きくできる。このため、第一基板及び第二基板の位置合わせを容易に行うことができ、ひいては配線接続を容易に行うことができる。また、接続信頼性を向上させることができる。
【００１４】
［適用例７］
本適用例の実装構造体において、前記配線部及び前記導通部の少なくとも一方は、樹脂部と、前記樹脂部の少なくとも一部を覆う導電部と、を有することが好ましい。
本適用例では、導通部及び配線部の少なくとも一方が、樹脂部と、当該樹脂部を覆う導電部とを有する。このような構成では、導通部と配線部とを当接させた際に、樹脂部を弾性変形させることができ、ひいては配線部及び導通部の一方を他方に沿って変形させることができる。したがって、導通部と配線部との間の密着性を向上させることができ、接続信頼性を向上させることができる。
【００１５】
［適用例８］
本適用例の実装構造体において、前記配線部及び前記導通部のうちの前記一方は、前記第一面に平行な第二方向を長手方向とし、前記配線部及び前記導通部のうちの他方は、前記第一面に平行かつ前記第二方向に交差する第三方向を長手方向とし、前記第二方向において、前記導電部の寸法は、前記他方の寸法よりも大きいことが好ましい。
本適用例では、配線部及び導通部のうち、樹脂部と、当該樹脂部を覆う導電部とを有する方は第二方向を長手方向とし、他方は第三方向を長手方向とする。そして、第二方向において、導電部の寸法は、他方の寸法よりも大きい。これにより、第二方向において、配線接続の際に、第二方向において、第一基板及び第二基板間の位置ずれを許容しつつ、上述の弾性力による接続信頼性を維持できる。
【００１６】
［適用例９］
本適用例の実装構造体において、前記配線部は、金属材料で形成されるとき、前記第一面の面方向における幅に対する前記第一面の法線方向における高さの比が、０．１以上５以下であることが好ましい。
本適用例では、配線部は、第一面の面方向における幅に対する、第一面の法線方向における高さの比（つまりアスペクト比）は、０．１以上５以下である。これにより、導通部からの力が作用した際に配線部が変形することを抑制することができ、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
［適用例１０］
本適用例の実装構造体において、前記機能素子は、第一機能素子及び第二機能素子を備え、前記配線部は、前記第一機能素子及び前記第二機能素子に接続され、前記第一基板から前記第二基板に向かう第一方向の平面視において、前記第一機能素子と前記第二機能素子との間に設けられることを特徴とする。
本適用例では、第一基板の第一面に機能素子が設けられ、機能素子は第一機能素子及び第二機能素子を備えている。そして、配線部は第一機能素子及び第二機能素子に接続されている。第一基板から第二基板に向かう第一方向の平面視において、第一機能素子と第二機能素子との間に配線部が設けられる。つまり、１つの配線部が第一機能素子と第二機能素子とに接続されている。従って、第一機能素子専用の配線部と第二機能素子専用の配線部とを設置するときに比べて、配線部が占める面積を小さくすることができる。その結果、第一基板に第一機能素子、第二機能素子及び配線部をより高密度に配置することができる。
【００１８】
［適用例１１］
本適用例の実装構造体において、前記機能素子は、前記第一基板から前記第二基板に向かう第一方向に沿って振動する振動子を有することが好ましい。
本適用例では、機能素子が振動子を含み構成されている。このような構成でも、上述のように導通部と機能素子との干渉を抑制することができる。つまり、導通部によって振動子の振動が妨げられることを抑制でき、振動子を適切に駆動させることができる。
【００１９】
［適用例１２］
本適用例の実装構造体において、前記配線部と前記導通部とは、前記振動子の前記第一方向における振動範囲よりも前記第二基板側で接続されていることが好ましい。
本適用例では、第一基板に設けられる振動子の振動範囲よりも第二基板側で、配線部と導通部とが接続されている。このような構成では、振動子の駆動範囲外に導通部を配置することができる。これにより、導通部によって振動子の振動が妨げられることをさらに抑制でき、振動子を適切に駆動させることができる。
【００２０】
［適用例１３］
本適用例の実装構造体において、前記機能素子は、前記第一基板に形成された可撓膜と、前記可撓膜に設けられた前記振動子と、を有する超音波トランスデューサーであることが好ましい。
本適用例では、機能素子が可撓膜と振動子とを含み構成される超音波トランスデューサーである。このような構成では、上述のように、導通部によって振動子の振動が妨げられることを抑制でき、超音波トランスデューサーを適切に駆動させることができる。
【００２１】
［適用例１４］
本適用例の実装構造体において、前記第一基板と前記第二基板とを接合する接合部を備え、前記第一基板は、複数の前記機能素子が形成された機能領域を有し、前記接合部は、前記機能領域内で前記第一基板及び前記第二基板を接合することが好ましい。
本適用例では、接合部は、機能素子が形成された機能領域において、第一基板と第二基板とを接合している。これにより、例えば、機能領域内に複数の導通部と配線部とが設けられ、つまり複数の接続位置が存在する場合でも、機能領域内での第一基板及び第二基板間の距離の均一性を向上させることができ、各接続位置での接続信頼性を向上させることができる。
【００２２】
［適用例１５］
一適用例に係る超音波デバイスは、振動子が設けられる第一面を有する第一基板と、前記第一面の前記振動子とは異なる位置に設けられ、前記振動子に接続される配線部と、前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記振動子に接続される導通部と、を備え、前記振動子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長いことを特徴とする。
本適用例では、第一基板の第一面には、振動子と、当該振動子に接続される配線部と、が設けられている。また、第二基板の第二面には、配線部に接続する導通部が設けられている。そして、振動子と第二基板との最短距離は、配線部と導通部とが接続される位置と第二基板との距離より長くなるように構成されている。このような構成では、上記適用例と同様に、導通部と振動子とが干渉することを抑制でき、第一基板及び第二基板間での配線接続を容易に行うことができ、ひいては、超音波デバイスを容易に製造することができる。
【００２３】
［適用例１６］
一適用例に係る超音波探触子は、振動子が設けられる第一面を有する第一基板と、前記第一面の前記振動子とは異なる位置に設けられ、前記振動子に接続される配線部と、前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記振動子に接続される導通部と、前記第一基板、前記配線部、前記第二基板、及び前記導通部を収納する筐体と、を備え、前記振動子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長いことを特徴とする。
本適用例では、第一基板の第一面には、振動子と、当該振動子に接続される配線部と、が設けられている。また、第二基板の第二面には、配線部に接続する導通部が設けられている。そして、振動子と第二基板との最短距離は、配線部と導通部とが接続される位置と第二基板との距離より長くなるように構成されている。このような構成では、上記適用例と同様に、導通部と振動子とが干渉することを抑制でき、第一基板及び第二基板間での配線接続を容易に行うことができ、ひいては、超音波探触子を容易に製造することができる。
【００２４】
［適用例１７］
一適用例に係る超音波装置は、振動子が設けられる第一面を有する第一基板と、前記第一面の前記振動子とは異なる位置に設けられ、前記振動子に接続される配線部と、前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記振動子に接続される導通部と、前記振動子を制御する制御部と、を備え、前記振動子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長いことを特徴とする。
本適用例では、第一基板の第一面には、振動子と、当該振動子に接続される配線部と、が設けられている。また、第二基板の第二面には、配線部に接続する導通部が設けられている。そして、振動子と第二基板との最短距離は、配線部と導通部とが接続される位置と第二基板との距離より長くなるように構成されている。このような構成では、上記適用例と同様に、導通部と振動子とが干渉することを抑制でき、第一基板及び第二基板間での配線接続を容易に行うことができ、ひいては、超音波装置を容易に製造することができる。
【００２５】
［適用例１８］
一適用例に係る電子機器は、機能素子が設けられる第一面を有する第一基板と、前記第一面の前記機能素子とは異なる位置に設けられ、前記機能素子に接続される配線部と、前記第一面に対向する第二面を有する第二基板と、前記第二面に設けられ、前記配線部に接続し、前記機能素子に接続される導通部と、前記機能素子を制御する制御部と、を備え、前記機能素子と前記第二基板との最短距離は、前記配線部と前記導通部とが接続される位置と前記第二基板との距離より長いことを特徴とする。
本適用例では、第一基板の第一面には、機能素子と、当該機能素子に接続される配線部と、が設けられている。また、第二基板の第二面には、配線部に接続する導通部が設けられている。そして、機能素子と第二基板との最短距離は、配線部と導通部とが接続される位置と第二基板との距離より長くなるように構成されている。このような構成では、上記適用例と同様に、導通部と機能素子とが干渉することを抑制でき、第一基板及び第二基板間での配線接続を容易に行うことができ、ひいては、電子機器を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一実施形態の超音波装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】第一実施形態の超音波装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の超音波デバイスにおける素子基板の概略構成を示す平面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線で切断した超音波デバイスの断面図。
【図５】第一実施形態の超音波デバイスの要部の概略構成を示す断面図。
【図６】第一実施形態の超音波デバイスにおける封止板の概略構成を示す平面図。
【図７】第一実施形態の超音波デバイスの製造方法の一例を示すフローチャート。
【図８】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図９】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１０】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１１】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１２】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１３】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１４】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１５】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１６】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１７】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１８】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図１９】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図２０】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図２１】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図２２】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図２３】第一実施形態の超音波デバイスの製造工程の一例を模式的に示す断面図。
【図２４】第二実施形態の超音波デバイスの要部の概略構成を示す断面図。
【図２５】第二実施形態の超音波デバイスの要部の概略構成を示す断面図。
【図２６】第二実施形態の超音波デバイスの要部の概略構成を示す斜視図。
【図２７】第一変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。
【図２８】第二変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。
【図２９】第三変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。
【図３０】第四変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。
【図３１】第五変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。
【図３２】第五変形例に係る超音波デバイスの概略構成を示す断面図。
【図３３】超音波デバイスの他の変形例の概略構成を示す断面図。
【図３４】超音波デバイスの他の変形例の概略構成を示す断面図。
【図３５】超音波デバイスの他の変形例の概略構成を示す断面図。
【図３６】超音波デバイスの他の変形例の概略構成を示す断面図。
【図３７】超音波デバイスの他の変形例の概略構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第一実施形態］
以下、超音波装置の第一実施形態に係る超音波測定装置について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の超音波測定装置１の概略構成を示す斜視図である。図２は、超音波測定装置１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の超音波装置及び電子機器としての超音波測定装置１は、図１に示すように、超音波プローブ２と、超音波プローブ２にケーブル３を介して電気的に接続された制御部としての制御装置１０と、を備えている。
この超音波測定装置１は、超音波プローブ２を生体（例えば人体）の表面に当接させ、超音波プローブ２から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ２にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態（例えば血流等）を測定したりする。
【００２８】
［超音波プローブの構成］
図１に示すように、超音波プローブ２は、超音波探触子に相当し、筐体２１と、筐体２１内部に収納する超音波デバイス２２と、超音波デバイス２２を制御するためのドライバー回路等が設けられた回路基板２３（図２参照）と、を備えている。なお、超音波デバイス２２と、回路基板２３とにより超音波センサー２４が構成され、当該超音波センサー２４は、超音波モジュールを構成する。
【００２９】
［筐体の構成］
筐体２１は、例えば平面視矩形状の箱状に形成され、厚み方向に直交する一面（センサー面２１Ａ）には、センサー窓２１Ｂが設けられており、超音波デバイス２２の一部が露出している。また、筐体２１の一部（図１に示す例では側面）には、ケーブル３の通過孔２１Ｃが設けられ、ケーブル３は、通過孔２１Ｃから筐体２１の内部の回路基板２３に接続されている。また、ケーブル３と通過孔２１Ｃとの隙間は、例えば樹脂材等が充填されることで、防水性が確保されている。
なお、本実施形態では、ケーブル３を用いて、超音波プローブ２と制御装置１０とが接続される構成例を示すが、これに限定されず、例えば超音波プローブ２と制御装置１０とが無線通信により接続されていてもよく、超音波プローブ２内に制御装置１０の各種構成が設けられていてもよい。
【００３０】
［超音波デバイスの構成］
図３は、超音波デバイス２２における素子基板４１を、保護膜４４側から見た平面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ線で切断した超音波デバイス２２の断面図である。図５は、超音波デバイス２２における、後述する導通部４２１の周辺の概略構成を示す断面図である。図６は、保護膜４４側から見た超音波トランスデューサー４５を模式的に示す平面図である。
図４に示すように、超音波デバイス２２は素子基板４１と、封止板４２と、音響整合層４３と、保護膜４４と、を含み構成されている。これらのうち素子基板４１及び封止板４２は、封止板４２側に設けられた導通部４２１及び図示しない導通配線を介して電気的に接続されている。
図３に示すように、この素子基板４１には超音波を送受信する機能素子としての超音波トランスデューサー４５が設置され、複数の超音波トランスデューサー４５が、Ｘ方向及びＸ方向に交差（本実施形態では直交）するＹ方向に沿ってマトリックス状に配置されている。これら複数の超音波トランスデューサー４５により超音波アレイＡＬが構成されている。
【００３１】
（素子基板の構成）
図４に戻って、素子基板４１は、第一基板に相当し、基板本体部４１１と、基板本体部４１１に積層された振動膜４１２と、を備えている。また、振動膜４１２の封止板４２側には、振動子としての圧電素子４１３と、下部電極連結線４１４と、配線部４１５と、上部電極引出線４１６（図３参照）と、接合部４１７とが設けられている。これらのうち、振動膜４１２の振動領域である可撓膜４１２Ａと圧電素子４１３とにより、超音波を送受信する超音波トランスデューサー４５が構成されている。また、図３に戻って、素子基板４１を基板厚み方向から見た平面視において、素子基板４１の中央領域は、複数の超音波トランスデューサー４５によって構成される超音波アレイＡＬが設けられるアレイ領域Ａｒ１である。このアレイ領域Ａｒ１は機能領域に相当する。このアレイ領域Ａｒ１には、複数の超音波トランスデューサー４５がマトリックス状に配置されている。
ここで、以降の説明にあたり、図４に示す素子基板４１の封止板４２に対向する面を第一面に相当する背面４１Ａ、背面４１Ａとは反対側の面を作動面４１Ｂと称する。そして、素子基板４１の背面４１Ａには超音波トランスデューサー４５が設けられている。なお、作動面４１Ｂの法線方向は、Ｚ方向に略一致し、素子基板４１から封止板４２に向かう方向（第一方向３９Ａ）は、Ｚ方向に略平行である。
【００３２】
基板本体部４１１は、例えばＳｉ等の半導体基板である。基板本体部４１１におけるアレイ領域Ａｒ１内には、各々の超音波トランスデューサー４５に対応した開口部４１１Ａが設けられている。各開口部４１１Ａは、壁部４１１Ｂによって隔てられている。また、各開口部４１１Ａは、基板本体部４１１の保護膜４４とは反対側（−Ｚ側）に設けられた振動膜４１２により閉塞されている。
【００３３】
振動膜４１２は、例えばＳｉＯ2や、ＳｉＯ2及びＺｒＯ2の積層体等より構成され、基板本体部４１１の−Ｚ側全体を覆って設けられている。この振動膜４１２のうち、開口部４１１Ａを閉塞する部分は、弾性変形可能な可撓膜４１２Ａを構成する。この振動膜４１２の厚み寸法（厚さ）は、基板本体部４１１に対して十分小さい厚み寸法（厚さ）となる。基板本体部４１１をＳｉにより構成し、振動膜４１２をＳｉＯ2により構成する場合、例えば基板本体部４１１を酸化処理することで、所望の厚み寸法（厚さ）の振動膜４１２を容易に形成することが可能となる。また、この場合、ＳｉＯ2の振動膜４１２をエッチングストッパーとして基板本体部４１１をエッチング処理することで、容易に前記開口部４１１Ａを形成することが可能となる。
【００３４】
また、各開口部４１１Ａを閉塞する振動膜４１２の可撓膜４１２Ａ上には、それぞれ圧電素子４１３が設けられている。これら可撓膜４１２Ａと圧電素子４１３とにより、１つの超音波トランスデューサー４５が構成される。この圧電素子４１３は、下部電極４１３Ａ、圧電膜４１３Ｂ、及び上部電極４１３Ｃの積層体として構成されている。従って、超音波トランスデューサー４５は、第一方向３９Ａに沿って振動する圧電素子４１３を有する。
下部電極４１３Ａや上部電極４１３Ｃは、１又は２以上の導電性材料による層を含み構成されている。このような導電性材料としては、例えば、Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｐｔ，ＩｒＯｘ，Ｔｉ，ＴｉＷ，ＴｉＯｘ等の電極材料を用いることができる。本実施形態では、例えば、下部電極４１３Ａは、振動膜４１２上にＴｉＷ層（５０ｎｍ）と、Ｃｕ層（１００ｎｍ）とが順に積層されて構成されている。
また、圧電膜４１３Ｂは、例えば、ペロブスカイト構造を有する遷移金属酸化物、より具体的には、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒを含むチタン酸ジルコン酸鉛を用いて形成される。
【００３５】
このような超音波トランスデューサー４５では、下部電極４１３Ａ及び上部電極４１３Ｃの間に所定周波数の矩形波電圧が印加されることで、開口部４１１Ａの開口領域に位置する可撓膜４１２ＡをＺ方向に沿って振動させて超音波が送出することができる。また、対象物から反射された超音波により可撓膜４１２Ａが振動されると、圧電膜４１３Ｂの上下で電位差が発生する。したがって、下部電極４１３Ａ及び上部電極４１３Ｃ間に発生する前記電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態では、図３に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に沿って配置された複数の超音波トランスデューサー４５のうち、Ｙ方向に並ぶ２つの超音波トランスデューサー４５は、１つの送受信チャンネルである超音波トランスデューサー群４５Ａを構成する。つまり、超音波アレイＡＬは、超音波トランスデューサー群４５ＡがＸ方向及びＹ方向に沿って略等間隔に配置された２次元アレイ構造を有する。すなわち、超音波アレイＡＬは、Ｘ方向及びＹ方向に沿って複数の送受信チャンネルが配置されて構成される２次元アレイである。
【００３７】
ここで、図４に戻って、超音波トランスデューサー群４５Ａを構成する各下部電極４１３Ａは、下部電極連結線４１４によって互いに連結されている。この下部電極連結線４１４は、各下部電極４１３Ａと一体的に形成され、これら下部電極４１３Ａを連結している。つまり、下部電極連結線４１４は、例えば、下部電極４１３Ａと同様に、ＴｉＷ層（５０ｎｍ）と、Ｃｕ層（１００ｎｍ）とが積層されて構成され、厚み寸法（厚さ）が１５０ｎｍである。なお、下部電極連結線４１４は、下部電極４１３Ａとは別に設けられてもよい。
このように構成された下部電極連結線４１４上に配線部４１５が設けられている。
【００３８】
配線部４１５は、本体部４１５Ａと、本体部４１５Ａを被覆する被覆部４１５Ｂと、を備え、導電性を有する。配線部４１５は背面４１Ａの超音波トランスデューサー４５とは異なる位置に設けられ、超音波トランスデューサー４５に接続される。この配線部４１５は、図３に示すように、Ｚ方向から見た平面視において、壁部４１１Ｂと重なる位置に形成され、略矩形状の外形を有する。また、図４及び図５に示すように、配線部４１５は下部電極連結線４１４から封止板４２側に向かって突設され、封止板４２側に設けられた導通部４２１に当接して、電気的に接続される。つまり、各超音波トランスデューサー４５の下部電極４１３Ａは、下部電極連結線４１４及び配線部４１５を介して、封止板４２側の導通部４２１に電気的に接続される。なお、素子基板４１と、配線部４１５と、封止板４２と、導通部４２１と、を少なくとも含み、実装構造体４０が構成される。
【００３９】
本体部４１５Ａは、導電性を有する金属材料を用いて形成されている。また、本体部４１５Ａは、Ｚ方向から見た平面視において、下部電極連結線４１４上の壁部４１１Ｂと重なる位置に配置されている。そして、素子基板４１から封止板４２側に向かって突出している。この本体部４１５Ａは、例えば、電界めっき法により、上記金属材料としてのＣｕを下部電極連結線４１４上に析出させることにより形成される。この本体部４１５Ａは、例えば、Ｙ方向の寸法（幅寸法）及びＺ方向の寸法（高さ寸法）が１０μｍとなるように形成されている。なお、壁部４１１Ｂの幅寸法は例えば約２０μｍである。
【００４０】
被覆部４１５Ｂは、導電性を有する金属材料を用いて形成され、本体部４１５Ａの表面を覆うように形成される。この被覆部４１５Ｂは、例えば、本体部４１５Ａ側からＮｉ層（５０ｎｍ）と、Ａｕ層（１００ｎｍ）とが積層されて構成されている。このように、被覆部４１５Ｂを、電気伝導率が比較的に高いＡｕを用いて形成することにより、導通部４２１との間の接触抵抗を低減させることができる。
なお、被覆部４１５Ｂは、Ｎｉ層（５０ｎｍ）と、Ａｕ層（１００ｎｍ）とが積層された構成に限定されず、各種導電性材料を用いて形成されてもよい。
【００４１】
図５に示すように、配線部４１５の封止板４２側の端面（以下、端部４１５Ｃとも称す）は、超音波トランスデューサー４５の圧電素子４１３の−Ｚ側の端面（以下、端部４１３Ｄとも称す）よりも封止板４２側に位置する。また、本実施形態では、端部４１５Ｃは、超音波トランスデューサー４５の振動範囲の−Ｚ側端部Ｒｚよりも封止板４２側に位置する。
【００４２】
端部４１５Ｃは配線部４１５と導通部４２１とが接続する場所である。そして、端部４１５Ｃは圧電素子４１３の第一方向３９Ａにおける振動範囲よりも封止板４２側に位置する。従って、配線部４１５と導通部４２１とは、圧電素子４１３の第一方向３９Ａにおける振動範囲よりも封止板４２側で接続されている。このような構成では、圧電素子４１３の駆動範囲外に導通部４２１を配置することができる。これにより、導通部４２１によって圧電素子４１３の振動が妨げられることをさらに抑制でき、圧電素子４１３を適切に駆動させることができる。
【００４３】
また、配線部４１５は、配線部４１５のＸＹ断面における最小寸法（本実施形態ではＹ方向の寸法である幅寸法）に対する、Ｚ方向の寸法（高さ寸法）の比、つまりアスペクト比は、０．１以上５以下であることが好ましく、０．１以上１以下であることがより好ましい。尚、これにより、配線部４１５が、導通部４２１から押圧力によって変形したり、傾いたりすることを抑制でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
なお、Ｚ方向から見た平面視における配線部４１５の平面形状は、矩形状に限定されず、円形、楕円形、各種多角形状等であってもよい。配線部４１５のＸＹ断面の方向は背面４１Ａの面方向に相当する。
【００４４】
図３に示すように、超音波トランスデューサー４５の各上部電極４１３Ｃは、上部電極引出線４１６及び図示しない配線を介して図５に示す外面４２Ｂの図示しない端子と接続されている。図３に戻って、上部電極引出線４１６は導電性材料で形成され、例えば、上部電極４１３Ｃと一体的に形成され、Ｙ方向に沿って配置された複数の引出部４１６Ａと連結部４１６Ｂとを備える。連結部４１６Ｂは引出部４１６Ａと上部電極４１３Ｃとを連結する。
引出部４１６Ａは、例えば、Ｘ方向に沿って数えた際の奇数番目と偶数番目の超音波トランスデューサー群４５Ａの間に配置され、これら超音波トランスデューサー群４５Ａの各上部電極４１３Ｃが連結部４１６Ｂによって連結されている。
【００４５】
また、各上部電極４１３Ｃは、封止板４２に形成された配線を介して、回路基板２３のグランド回路（図示省略）に接続され、基準電位に設定されている。
【００４６】
接合部４１７は上述のように構成された素子基板４１と封止板４２とを接合する。この接合部４１７は第一接合部４１７Ａ及び接合部としての第二接合部４１７Ｂを含む。第一接合部４１７Ａは素子基板４１の外縁に沿って配置される。第二接合部４１７Ｂはアレイ領域Ａｒ１内で素子基板４１及び封止板４２を接合する。この第二接合部４１７Ｂは超音波トランスデューサー４５に沿って配置される。
接合部４１７は、素子基板４１と封止板４２とを接合可能な材料、例えば各種接着剤や感光性樹脂材料（フォトレジスト）等の樹脂材料を用いて形成される。本実施形態では、接合部４１７は、感光性樹脂材料を用いて形成されている。これにより、接合部４１７を所望の位置に、所望の形状で形成することができる。
【００４７】
このように、第二接合部４１７Ｂは、超音波トランスデューサー４５が形成されたアレイ領域Ａｒ１において、素子基板４１と封止板４２とを接合している。これにより、例えば、アレイ領域Ａｒ１内に複数の導通部４２１と配線部４１５とが設けられ、つまり複数の接続位置が存在する場合でも、アレイ領域Ａｒ１内での素子基板４１及び封止板４２間の距離の均一性を向上させることができ、各接続位置での接続信頼性を向上させることができる。
【００４８】
図３及び図４に一例を示すように、第二接合部４１７Ｂは、振動膜４１２の封止板４２側の面における壁部４１１Ｂと重なる位置に、Ｘ方向に沿って配置されている。これら第一接合部４１７Ａと第二接合部４１７Ｂとは、振動膜４１２上、すなわち上部電極引出線４１６等が形成されていない領域に形成されている。これにより、第一接合部４１７Ａと第二接合部４１７Ｂとの厚み寸法（厚さ）を形成位置によらず均一とすることができる。
また、第二接合部４１７Ｂは上部電極引出線４１６の引出部４１６Ａの間に配置されている。そして、第二接合部４１７ＢはＹ方向に各配線部４１５を挟む位置に配置されている。このような構成では、各配線部４１５から第二接合部４１７Ｂまでの距離が等しくなるように、第二接合部４１７Ｂを配置することができる。したがって、第二接合部４１７Ｂからの応力が、各配線部４１５の接続位置に略均等に作用させることができる。
【００４９】
また、第二接合部４１７Ｂは、振動膜４１２上に直に設けられる構成に限らず、例えば、上部電極引出線４１６の引出部４１６Ａ上にＸ方向に沿って配置されていてもよい。
少なくともアレイ領域Ａｒ１に第二接合部４１７Ｂを形成することにより、第一接合部４１７Ａのみを設ける場合と比べて、配線部４１５と導通部４２１との間の接続信頼性を向上させることができる。
【００５０】
（封止板の構成）
図４乃至図６に示す封止板４２は、第二基板に相当し、素子基板４１の強度を補強するために設けられている。封止板４２は、例えば半導体基板等により構成され、接合部４１７により素子基板４１に接合されている。封止板４２の材質や厚みは、超音波トランスデューサー４５の周波数特性に影響を及ぼすため、送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
この封止板４２は、導通部４２１と、貫通電極連結線４２０と、貫通電極４２２と、下部電極配線４２３とが設けられている。尚、封止板４２において素子基板４１の背面４１Ａと対向する面、つまり、素子基板４１側の面を第二面に相当する内面４２Ａとする。
【００５１】
（導通部の構成）
図４乃至図６に示す導通部４２１は、導通部に相当する。導通部４２１は、封止板４２の内面４２Ａに設けられ、素子基板４１に設けられた配線部４１５に圧接されて密着し、配線部４１５と電気的に接続される。そして、導通部４２１は配線部４１５を介して超音波トランスデューサー４５に接続される。この導通部４２１は、樹脂部に相当する樹脂部４２１Ａと、樹脂部４２１Ａを覆う導電部としての導電膜４２１Ｂと、を備える。貫通電極連結線４２０は導電膜４２１Ｂと貫通電極４２２とを電気的に接続する。導電膜４２１Ｂと貫通電極連結線４２０とは連続する導電膜でもよい。
【００５２】
図５に示すように、樹脂部４２１Ａは、背面４１Ａにおける配線部４１５と重なる内面４２Ａの位置にそれぞれ設けられ、内面４２Ａから素子基板４１に向かって突出している。この樹脂部４２１Ａは、弾性を有する樹脂材料で形成され、後述するように、内面４２Ａに配置された樹脂材料を熱溶融させることにより略半球状に形成される。なお、樹脂部４２１Ａは、樹脂材料の種類や熱溶融の温度の条件により、略台形（台形の角が丸くなった状態）とすることもできる。
【００５３】
樹脂部４２１Ａの形成材料として、感光性樹脂材料（フォトレジスト）を用いる。この場合、樹脂部４２１Ａを所望の位置に、所望の形状で形成することができる。また、樹脂部４２１Ａの形成材料として、感光性樹脂材料以外にも、弾性を有する各種樹脂材料、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及び変性ポリイミド樹脂等を用いることができる。
【００５４】
導電膜４２１Ｂは、導電性材料により形成され、樹脂部４２１Ａを被覆している。また、貫通電極連結線４２０は、導電膜４２１Ｂに接続され、貫通電極４２２の形成位置までＹ方向に沿って延出し、貫通電極４２２に接続されている。この導電膜４２１Ｂの厚みを、樹脂部４２１Ａよりも十分に薄くすることにより、樹脂部４２１Ａの弾性変形に応じて、導電膜４２１Ｂを変形させることができる。
【００５５】
導電膜４２１Ｂを形成する導電性材料として、Ａｕ、Ａｇ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、ＮｉＣｒ等や、鉛フリーはんだ等を用いることができる。本実施形態では、例えば、導電膜４２１Ｂは、内面４２Ａ側からＴｉＷ層（５０ｎｍ）と、Ａｕ層（１００ｎｍ）とが積層されて構成されている。このような構成では、導電膜４２１Ｂ及び配線部４１５の被覆部４１５Ｂのそれぞれ表面に位置するＡｕ層間を拡散接合により接合できる。これにより、導通部４２１と配線部４１５との電気的接続の信頼性をより一層向上させることができる。
【００５６】
図４及び図５に示すように、このように構成された導通部４２１は、配線部４１５の端部４１５Ｃに圧接されることにより、樹脂部４２１Ａ及び導電膜４２１Ｂが弾性変形している。この際、導通部４２１の＋Ｚ側端部が、端部４１５Ｃに沿って変形し、第１接続領域Ｃ１（図６参照）によって端部４１５Ｃに密着している。このように、樹脂部４２１Ａ及び導電膜４２１Ｂが弾性を有することにより、導通部４２１と端部４１５Ｃとを密着させることができ、導通部４２１と配線部４１５との間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００５７】
図５に示すように、ここで、導通部４２１と配線部４１５との接続位置は、配線部４１５の端部４１５Ｃと同様に、圧電素子４１３の端部４１３Ｄよりも封止板４２側に位置する。換言すると、圧電素子４１３の端部４１３Ｄと封止板４２との最短距離（圧電素子４１３の端部４１３Ｄと封止板４２との距離が最も近くなった場所の距離）は、導通部４２１と配線部４１５とが接続される接続位置と封止板４２との距離（接続位置と封止板４２との距離が最も遠くなった場所の距離）より長く構成される。さらに換言すると、圧電素子４１３の端部４１３Ｄと封止板４２の内面４２Ａとの最短距離は、導通部４２１と配線部４１５とが接続される接続位置と封止板４２の内面４２Ａとの距離より長く構成される。また、本実施形態では、上記接続位置は、超音波トランスデューサー４５の振動範囲の−Ｚ側端部Ｒｚよりも封止板４２側に位置する。従って、超音波トランスデューサー４５や圧電素子４１３と封止板４２との最短距離は、配線部４１５と導通部４２１とが接続される位置と封止板４２との距離より長い。
【００５８】
これにより、例えば、超音波トランスデューサー４５の周囲で、配線接続を行う際に、導通部４２１の位置ずれが発生したとしても、超音波トランスデューサー４５と、導通部４２１との干渉を抑制できる。したがって、素子基板４１及び封止板４２間での配線接続を容易に行うことができる。また、配線部４１５の端部４１５Ｃに導通部４２１を当接させることにより、素子基板４１及び封止板４２間での配線接続を行うことができる。したがって、上述のように接続位置が、圧電素子４１３より封止板４２側となり、配線接続を容易に行うことができる。また、配線部４１５の寸法に応じて、接続位置を設定できるため、圧電素子４１３に応じて接続位置の調整を行うことも容易である。
【００５９】
また、配線部４１５と導通部４２１とが接続する領域を第１接続領域Ｃ１とする。そして、導通部４２１と封止板４２とが接合する領域を第２接続領域Ｃ２とする。導通部４２１は、背面４１Ａの面方向（ＸＹ面の面方向）に沿って第１接続領域Ｃ１（配線部４１５の端部４１５Ｃが平坦である場合、導通部４２１と配線部４１５とが接続される接続位置を平面視すると第１接続領域Ｃ１となる）から外側に向かうにしたがって、封止板４２に向かって湾曲する導電膜４２１Ｂを有する。つまり、導電膜４２１Ｂは、ＸＹ面に沿って圧電素子４１３側に向かうにしたがって、圧電素子４１３から離れるように湾曲している。換言すると、導通部４２１と封止板４２とが接合する領域（第２接続領域Ｃ２）の面積は、配線部４１５と導通部４２１とが接続する領域（第１接続領域Ｃ１）の面積より大きくなっている。
【００６０】
このような構成では、封止板４２から超音波トランスデューサー４５が設けられた素子基板４１に向かうにしたがって、第一方向３９Ａと交差する面における導通部４２１と超音波トランスデューサー４５との距離を大きくすることができる。これにより、超音波トランスデューサー４５と、導通部４２１との干渉をさらに抑制できる。また、第一方向３９Ａから見た平面視における導通部４２１と超音波トランスデューサー４５とをより近接させて配置することができる。
【００６１】
さらに、樹脂部４２１Ａは、形成時の弾性変形していない形状が略半球状であり、内面４２Ａから突出して封止板４２に設置されている。内面４２Ａ側の樹脂部４２１Ａの端面（樹脂部４２１Ａが封止板４２と接触する面）は略円形状である。この樹脂部４２１Ａの端面の直径（すなわち最大寸法又は最大径）をＬ1として、封止板４２から超音波トランスデューサー４５の振動範囲の−Ｚ側端部Ｒｚまでの距離ｄ１が、下記式（１）を満たす。これにより、超音波トランスデューサー４５と、導通部４２１との干渉をさらに抑制できる。つまり、導通部４２１は、弾性変形していない場合、＋Ｚ側の先端が封止板４２から略Ｌ1／２の距離に位置する。したがって、距離ｄ１が下記式（１）を満たすことにより、超音波トランスデューサー４５の駆動範囲外に導通部４２１を配置することができる。その結果、導通部４２１と超音波トランスデューサー４５との干渉をさらに抑制できる。
なお、実際には、封止板４２と素子基板４１とを接合した後で導通部４２１が配線部４１５上に接触する。導通部４２１は配線部４１５に押圧されて弾性変形しているため、封止板４２から導通部４２１の＋Ｚ側の先端までの距離がＬ1／２よりも短い。したがって、振動範囲の−Ｚ側端部Ｒｚの位置が端部４１５Ｃより素子基板４１側にあるときには、駆動停止時の圧電素子４１３の端部４１３Ｄと封止板４２との間の距離ｄ２が下記式（２）を満たすことによっても、超音波トランスデューサー４５と導通部４２１との干渉を抑制できる。つまり、接合前に導通部４２１が超音波トランスデューサー４５に接触しないようにしても良い。
【００６２】
［式１］
ｄ１＞Ｌ1／２  ・・・（１）
ｄ２＞Ｌ1／２  ・・・（２）
【００６３】
超音波トランスデューサー４５では、第一方向３９Ａに沿って圧電素子４１３が振動する。この構成でも、導通部４２１と超音波トランスデューサー４５との干渉を抑制することができる。つまり、導通部４２１によって圧電素子４１３の振動が妨げられることを抑制でき、圧電素子４１３を適切に駆動させることができる。
【００６４】
超音波トランスデューサー４５は、素子基板４１に形成された可撓膜４１２Ａと、可撓膜４１２Ａに設けられた圧電素子４１３と、を有する。このような構成では、上述のように、導通部４２１によって圧電素子４１３の振動が妨げられることを抑制でき、超音波トランスデューサー４５を適切に駆動させることができる。
【００６５】
配線部４１５のＹ方向側には配線部４１５を挟んで一対の超音波トランスデューサー４５が設置されている。配線部４１５の−Ｙ方向側の超音波トランスデューサー４５を第一機能素子としての第一超音波トランスデューサー４５Ｂとし、＋Ｙ方向側の超音波トランスデューサー４５を第二機能素子としての第二超音波トランスデューサー４５Ｃとする。このように、超音波トランスデューサー４５は、第一超音波トランスデューサー４５Ｂ及び第二超音波トランスデューサー４５Ｃを備えている。
【００６６】
配線部４１５は、第一超音波トランスデューサー４５Ｂ及び第二超音波トランスデューサー４５Ｃに接続されている。第一方向３９Ａの平面視において、配線部４１５は第一超音波トランスデューサー４５Ｂと第二超音波トランスデューサー４５Ｃとの間に設けられる。
【００６７】
この構成では１つの配線部４１５が第一超音波トランスデューサー４５Ｂと第二超音波トランスデューサー４５Ｃとに接続されている。従って、第一超音波トランスデューサー４５Ｂ専用の配線部４１５と第二超音波トランスデューサー４５Ｃ専用の配線部４１５とを設置するときに比べて、配線部４１５が占める面積を小さくすることができる。その結果、素子基板４１に第一超音波トランスデューサー４５Ｂ、第二超音波トランスデューサー４５Ｃ及び配線部４１５をより高密度に配置することができる。
【００６８】
第一方向３９Ａにおいて、導通部４２１及び配線部４１５の接続領域と重なる位置の樹脂部４２１Ａの厚さは、導電膜４２１Ｂの厚さよりも大きくなっている。このように導電膜４２１Ｂよりも樹脂部４２１Ａを厚くすることにより、導通部４２１を変形し易くできる。これにより、配線部４１５と導通部４２１とを当接させた際の応力を緩和させることができ、素子基板４１及び封止板４２に歪が生じることを抑制できる。また、導電膜４２１Ｂの厚さを小さくすることにより、樹脂部４２１Ａが変形し易くなるため、例えば配線部４１５の厚さに誤差が生じたとしても、樹脂部４２１Ａの変形により配線部４１５と導通部４２１とを密着させることができ、接続信頼性を向上させることができる。
【００６９】
（貫通電極及び下部電極配線の構成）
貫通電極４２２は、図４乃至図６に示すように、樹脂部４２１ＡをＹ方向に沿って挟む位置に一対設けられており、例えばＳｉ貫通電極（ＴＳＶ；Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ）や、貫通孔に導電性材料が充填された構成を採用することができる。また、封止板４２の−Ｚ側の面（以下、外面４２Ｂとも称す）には、各貫通電極４２２に対して個別に下部電極配線４２３が形成されている。下部電極配線４２３は、貫通電極４２２に接続し、外面４２Ｂに沿って形成された配線（図示略）を介して回路基板２３に接続されている。
なお、貫通電極４２２は少なくとも一つ形成されていればよく、三つ以上であってもよい。また、貫通電極４２２の形成位置も上述の位置に限らず、例えば、Ｚ方向から見た平面視において、樹脂部４２１Ａの＋Ｘ側や−Ｘ側に形成されていてもよい。
【００７０】
（音響整合層及び保護膜の構成）
音響整合層４３は超音波トランスデューサー４５の作動面４１Ｂ側に配置される。本実施形態では、音響整合層４３は作動面４１Ｂ側に形成された開口部４１１Ａ内に充填されている。
保護膜４４は、素子基板４１及び音響整合層４３上に設けられ、これら素子基板４１及び音響整合層４３を保護する。この保護膜４４は、図１に示すように、筐体２１のセンサー窓２１Ｂから外部に露出し、超音波測定時に生体表面に当接される。
これらの音響整合層４３や保護膜４４は、超音波トランスデューサー４５から送信された超音波を測定対象である生体に効率良く伝搬させ、また、生体内で反射した超音波を効率良く超音波トランスデューサー４５に伝搬させる。このため、音響整合層４３及び保護膜４４の音響インピーダンスは、生体の音響インピーダンスに近い値に設定されている。上述の素子基板４１、配線部４１５、封止板４２及び導通部４２１は筐体２１に収納されている。
【００７１】
［回路基板の構成］
図２に示すように、回路基板２３は、超音波デバイス２２が接合され、超音波トランスデューサー４５を制御するためのドライバー回路等が設けられる。この回路基板２３は、選択回路２３１、送信回路２３２、及び受信回路２３３を備えている。
なお、本実施形態では、超音波トランスデューサー４５の共通電極である上部電極４１３Ｃに接続する配線は、回路基板２３において、例えばグラウンド回路等に接続されている。これにより上部電極４１３Ｃが、所定の共通電位（例えば０電位）に設定される。
【００７２】
選択回路２３１は、各超音波トランスデューサー群４５Ａから引き出された下部電極配線４２３がそれぞれ接続されている。この選択回路２３１は、制御装置１０の制御に基づいて、超音波デバイス２２と送信回路２３２とを接続する送信接続、及び超音波デバイス２２と受信回路２３３とを接続する受信接続を切り替える。
送信回路２３２は、制御装置１０の制御により送信接続に切り替えられた際に、選択回路２３１を介して超音波デバイス２２に超音波を発信させる旨の送信信号を出力する。
受信回路２３３は、制御装置１０の制御により受信接続に切り替えられた際に、選択回路２３１を介して超音波デバイス２２から入力された受信信号を制御装置１０に出力する。受信回路２３３は、例えば低雑音増幅回路、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、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制御装置１０に出力する。
【００７３】
［制御装置の構成］
図２に示すように、制御装置１０は、制御部に相当し、例えば、操作部１１と、表示部１２と、記憶部１３と、演算部１４と、を備えて構成されている。この制御装置１０は、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いてもよく、超音波プローブ２を操作するための専用端末装置であってもよい。制御装置１０は超音波トランスデューサー４５や圧電素子４１３等も制御する。
操作部１１は、ユーザーが超音波測定装置１を操作するためのＵＩ（ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）であり、例えば表示部１２上に設けられたタッチパネルや、操作ボタン、キーボード、マウス等により構成することができる。
表示部１２は、例えば液晶ディスプレイ等により構成され、画像を表示させる。
記憶部１３は、超音波測定装置１を制御するための各種プログラムや各種データを記憶する。
演算部１４は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算回路や、メモリー等の記憶回路により構成されている。そして、演算部１４は、記憶部１３に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、送信回路２３２に対して送信信号の生成及び出力処理の制御を行い、受信回路２３３に対して受信信号の周波数設定やゲイン設定などの制御を行う。
【００７４】
［超音波デバイスの製造方法］
以下、上述のような超音波デバイス２２の製造方法について説明する。
図７は、超音波デバイス２２の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図８乃至図２３は、超音波デバイス２２の製造工程を模式的に示す図である。
超音波デバイス２２を製造するためには、図７に示すように、素子基板形成工程Ｓ１、封止板形成工程Ｓ２、接合工程Ｓ３及び加工工程Ｓ４を実施する。
なお、図８乃至図２３は、図４に示す超音波トランスデューサー群４５Ａの近傍における断面を模式的に示す。
【００７５】
（素子基板形成工程）
図８に示すように、素子基板形成工程Ｓ１では、先ず、例えばＳｉにより構成された基板本体部４１１に振動膜４１２、圧電素子４１３、下部電極連結線４１４、及び上部電極引出線４１６（図示略）を形成する（ステップＳ１１：素子部形成工程）。ステップＳ１１では、基板本体部４１１を熱酸化処理して形成したＳｉＯ2膜上にＺｒを成膜し、さらに熱酸化処理してＺｒＯ2層を形成して振動膜４１２を形成する。この振動膜４１２上に、下部電極４１３Ａ、圧電膜４１３Ｂ、及び上部電極４１３Ｃを形成して、圧電素子４１３を形成する。なお、下部電極４１３Ａを形成する際に下部電極連結線４１４を形成し、上部電極４１３Ｃを形成する際に上部電極引出線４１６を形成する。具体的には、先ず、振動膜４１２上に例えばスパッタリング等により成膜した電極材料をパターニングして下部電極４１３Ａ及び下部電極連結線４１４を形成する。その後、下部電極４１３Ａ上に圧電膜４１３Ｂを形成する。圧電膜４１３Ｂの形成後、下部電極４１３Ａ及び下部電極連結線４１４と同様にして、上部電極４１３Ｃ及び上部電極引出線４１６を形成する。
【００７６】
次に、図７に示すように、下部電極連結線４１４上に配線部４１５を形成する（ステップＳ１２：配線部形成工程）。ステップＳ１２では、図９に示すように、感光性樹脂層５１を形成する。この際、下部電極連結線４１４上における感光性樹脂層５１の厚み寸法（厚さ）が、配線部４１５の本体部４１５Ａの厚み寸法（厚さ）となるように、感光性樹脂層５１の厚みを調整する。本実施形態では、感光性樹脂層５１は、ポジ型のフォトレジストを用いて、厚みが例えば１０μｍとなるように形成される。この感光性樹脂層５１を露光して現像し、図１０に示すように、本体部４１５Ａの形成位置の感光性樹脂層５１を除去して、当該形成位置に開口５１Ａを有するマスクパターンを形成する。そして、図１１に示すように、例えば、電界めっき法により、開口５１Ａ内の下部電極連結線４１４上にＣｕを析出させて本体部４１５Ａを形成し、図１２に示すように、感光性樹脂層５１を除去する。その後、図１３に示すように、例えば無電解めっき法により本体部４１５Ａの表面に被覆部４１５Ｂを形成する。本実施形態では、例えば、厚み寸法（厚さ）が５０ｎｍのＮｉ層と、厚み寸法（厚さ）が１００ｎｍのＡｕ層とを順に積層する。
【００７７】
次に、図７に示すように、素子基板４１上に接合部４１７を形成する（ステップＳ１３：接合部形成工程）。ステップＳ１３では、図１４に示すように、接合部４１７の形成用の感光性樹脂層５２を素子基板４１上に形成する。この際、接合部４１７の形成位置において、感光性樹脂層５２の厚み寸法（厚さ）が、接合部４１７の厚み寸法（厚さ）となるように、感光性樹脂層５２の厚みを調整する。本実施形態では、各形成位置において、接合部４１７が振動膜４１２上に形成され、厚み寸法（厚さ）が同じである。このため、感光性樹脂層５２の表面が平坦となるように形成すればよく、厚みの調整が容易である。なお、感光性樹脂層５２は、例えば、ネガ型のフォトレジストを用いて、形成位置における厚みが２２μｍであり、幅（図４に示すＹ方向の幅）が１０μｍとなるように形成される。この感光性樹脂層５２を露光して現像し、図１５に示すように、接合部４１７を形成する。
【００７８】
（封止板形成工程）
次に、図７に示すように封止板形成工程Ｓ２を実施する。ステップＳ２では、先ず、図１６に示すように貫通電極４２２を備える封止板４２を形成する（ステップＳ２１：基板形成工程（図７参照））。
次に、封止板４２の内面４２Ａ側に導通部４２１を形成する（ステップＳ２２：導通部形成工程（図７参照））。図１７に示すように、ステップＳ２２では、先ず、封止板４２の内面４２Ａに樹脂部４２１Ａを形成するための樹脂層５３を形成する。その後、図１８に示すように、樹脂部４２１Ａの形成位置以外に形成された樹脂層５３をエッチングにより除去する。その後、図１９に示すように、樹脂層５３を加熱して溶融させて再び固化させることにより、略半球状の樹脂部４２１Ａを形成する。本実施形態では、樹脂部４２１Ａは、例えば幅寸法（すなわち内面４２Ａ側の面の直径Ｌ1）が２４μｍであり、高さ寸法（高さ）が１２μｍとなるように形成されている。樹脂部４２１Ａの形状は、溶融前の樹脂層５３の体積や、内面４２Ａの濡れ性等によって調整することができる。そして、図２０に示すように、貫通電極連結線４２０及び導電膜４２１Ｂとして、例えば、ＴｉＷ層（５０ｎｍ）と、Ａｕ層（１００ｎｍ）とを順に積層形成する。
【００７９】
（接合工程）
次に、図７に示すように、上述のように形成された素子基板４１と封止板４２とを接合する接合工程を実施する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、図２１に示すように、素子基板４１上に封止板４２を配置する。この際、素子基板４１と封止板４２との相対位置を調整する。つまり、導通部４２１が対応する配線部４１５に重なるように位置調整を行う。
図２２に示すように、位置調整を行った後、素子基板４１及び封止板４２が近づく方向に、素子基板４１及び封止板４２の少なくとも一方を押圧する。これにより、導通部４２１が弾性変形して配線部４１５に密着する。この状態で素子基板４１及び封止板４２を加熱する（例えば２００℃で１時間）。これにより、接合部４１７を溶融させた後、再び固化させることにより、素子基板４１及び封止板４２が接合される。
【００８０】
（加工工程）
次に、図７に示すように、素子基板４１及び封止板４２を加工する加工工程を実施する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、図２３に示すように、素子基板４１の基板本体部４１１の厚みを調整した後、開口部４１１Ａを形成する。また、封止板４２の外面４２Ｂに下部電極配線４２３を含む配線を形成する。なお、封止板４２の外面４２Ｂ側の配線は、予め形成されていてもよい。その後、図４に示すように開口部４１１Ａに音響整合層４３を充填した後、保護膜４４を形成する。このようにして超音波デバイス２２が製造される。
【００８１】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、配線部４１５の端部４１５Ｃは、圧電素子４１３の端部４１３Ｄよりも封止板４２側に位置する。つまり、導通部４２１と配線部４１５との接続位置は圧電素子４１３の端部４１３Ｄよりも封止板４２側に位置する。また、本実施形態では、上記接続位置は、超音波トランスデューサー４５の振動範囲の−Ｚ側端部Ｒｚよりも封止板４２側に位置する。このような構成では、導通部４２１の位置ずれが生じたとしても、導通部４２１の位置が、圧電素子４１３よりも封止板４２側に位置するため、超音波トランスデューサー４５と、導通部４２１との干渉を抑制できる。
また、位置ずれによる超音波トランスデューサー４５と、導通部４２１との干渉を抑制でき、配線部４１５が形成されない場合と比べて位置決め精度が低くても、素子基板４１と封止板４２との間での配線接続を適切に行うことができる。
【００８２】
また、配線部４１５の高さ寸法（高さ）によって、配線部４１５と導通部４２１との接続位置を調整することができる。したがって、超音波トランスデューサー４５の特性等に応じて、接続位置を調整することも容易である。
なお、配線部４１５のアスペクト比は、０．１以上５以下であることが好ましく、本実施形態では略１である。ここで、アスペクト比を５以下とすることにより、導通部４２１からの押圧力によって、配線部４１５が傾いたり屈曲したりすることを抑制でき、電気的接続の信頼性を向上させることができる。また、アスペクト比を０．１以上とすることにより、導通部４２１からの押圧力によって配線部４１５が＋Ｚ側に変形して、導通部４２１が超音波トランスデューサー４５に近づくことを抑制できる。
【００８３】
ここで、導通部４２１が樹脂部４２１Ａと当該樹脂部４２１Ａを覆う導電膜４２１Ｂとを有する。そして、導通部４２１は、配線部４１５に圧接されて弾性変形している。この際、導通部４２１が、端部４１５Ｃに沿って変形して密着している。このように、樹脂部４２１Ａが弾性変形することにより、導通部４２１と端部４１５Ｃとを密着させることができ、導通部４２１と配線部４１５との間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
また、導電膜４２１Ｂは、樹脂部４２１Ａよりも薄いため、樹脂部４２１Ａの弾性変形を妨げない。これにより、導通部４２１と端部４１５Ｃとの密着性をより向上させることができる。さらに、圧接時に、素子基板４１に作用する応力を緩和させることができ、素子基板４１の歪みや破損を抑制することができる。
【００８４】
また、導通部４２１と封止板４２とが接合する領域の面積は、配線部４１５と導通部４２１とが接続する領域の面積より大きくなっている。そして、導通部４２１は、ＸＹ面に沿って第１接続領域Ｃ１から外側に向かうにしたがって、封止板４２に向かって湾曲する導電膜４２１Ｂを有する。つまり、導電膜４２１Ｂは、ＸＹ面に沿って圧電素子４１３側に向かうにしたがって、圧電素子４１３から離れるように湾曲している。これにより、超音波トランスデューサー４５と、導通部４２１との干渉を抑制できる。
このような導電膜４２１Ｂを有する導通部４２１は、樹脂層５３を加熱溶融させた後に、固化させることにより樹脂部４２１Ａを形成し、当該樹脂部４２１Ａを導電膜４２１Ｂで被覆することにより容易に形成することができる。
【００８５】
さらに、樹脂部４２１Ａは、形成時に略半球状であり、内面４２Ａ側の端面は略円形状である。この端面の直径Ｌ1として、封止板４２から超音波トランスデューサー４５の振動範囲の−Ｚ側端部Ｒｚまでの距離ｄ１が、上記式（１）を満たす。これにより、超音波トランスデューサー４５の振動範囲外に、導通部４２１を配置することができ、超音波トランスデューサー４５と導通部４２１との干渉をさらに抑制できる。したがって、超音波トランスデューサー４５を適切に駆動させることができる。
【００８６】
本実施形態では、第二接合部４１７Ｂは、アレイ領域Ａｒ１において、素子基板４１と封止板４２とを接合している。このような構成では、例えば、第一接合部４１７Ａのみで素子基板４１と封止板４２とが接合される構成と比べて、素子基板４１と封止板４２の間の距離の均一性を向上させることができる。これにより、例えば、アレイ領域Ａｒ１の中央部において素子基板４１が反る等により、導通部４２１及び配線部４１５の接続不良が発生することを抑制できる。したがって、素子基板４１と封止板４２との配線接続の信頼性を向上させることができる。
【００８７】
素子基板４１の背面４１Ａに超音波トランスデューサー４５が設けられ、超音波トランスデューサー４５は第一超音波トランスデューサー４５Ｂ及び第二超音波トランスデューサー４５Ｃを備えている。そして、配線部４１５は第一超音波トランスデューサー４５Ｂ及び第二超音波トランスデューサー４５Ｃに接続されている。第一方向３９Ａの平面視において、第一超音波トランスデューサー４５Ｂと第二超音波トランスデューサー４５Ｃとの間に配線部４１５が設けられる。つまり、１つの配線部４１５が第一超音波トランスデューサー４５Ｂと第二超音波トランスデューサー４５Ｃとに接続されている。従って、第一超音波トランスデューサー４５Ｂ専用の配線部４１５と第二超音波トランスデューサー４５Ｃ専用の配線部４１５とを設置するときに比べて、配線部４１５が占める面積を小さくすることができる。その結果、素子基板４１に第一超音波トランスデューサー４５Ｂ、第二超音波トランスデューサー４５Ｃ及び配線部４１５をより高密度に配置することができる。
【００８８】
［第二実施形態］
以下、第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、導通部４２１は、配線部４１５との導通部分が略半球状であり、Ｚ方向の平面視において互いに配線部４１５と重なるように設けられていた。これに対して、第二実施形態では、配線部及び導通部は、Ｚ方向の平面視において互いに交差するように設けられている点において、第一実施形態と主に相違する。
なお、以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００８９】
［超音波デバイスの構成］
図２４は、第二実施形態の超音波デバイスの要部の概略構成を示す断面図である。また、図２５は、図２４の第二実施形態の超音波デバイスの要部の概略構成を示す断面図である。また、図２６は、第二実施形態の超音波デバイスの配線部及び導通部を模式的に示す斜視図である。なお、図２４は、図２５のＢ−Ｂ線で切断した超音波デバイス６０の断面図である。
図２４及び図２５に示すように、第二実施形態の超音波デバイス６０では、素子基板４１には配線部６１が設けられる。また、封止板４２には導通部６２が設けられる。これら配線部６１と導通部６２とが当接して電気的に接続される。これにより、超音波トランスデューサー４５の圧電素子４１３の下部電極４１３Ａは、配線部６１、導通部６２、貫通電極４２２、及び下部電極配線４２３等を介して、回路基板２３に電気的に接続される。
なお、第二実施形態では、図２５に示すように、一つの導通部６２に対して一つの貫通電極４２２が設けられる構成を例示するが、貫通電極４２２の数や配置位置は第二実施形態の構成に制限されない。
【００９０】
（配線部の構成）
配線部６１は、本体部６１１と、被覆部６１２と、を備え、導電性を有する。この配線部６１は、Ｘ方向を長手方向とすること以外は、第一実施形態の配線部４１５と略同様に構成される。配線部６１の長手方向であるＸ方向を第三方向３９Ｃとする。
これらのうち被覆部６１２は、導電性を有する金属材料を用いて形成され、第一実施形態の被覆部４１５Ｂと略同様に構成され、本体部６１１の表面を覆うように形成される。
【００９１】
本体部６１１は、壁部４１１Ｂと重なる位置に、Ｘ方向を長手方向とするように設けられる。この本体部６１１は、例えば、Ｘ方向における寸法が開口部４１１Ａと略同じであり、Ｙ方向における寸法が壁部４１１Ｂよりもわずかに小さい。より具体的には、本体部６１１は、例えば、Ｘ方向の寸法が３０μｍであり、Ｙ方向の寸法（幅寸法）及びＺ方向の寸法（高さ寸法）が１０μｍである。
【００９２】
なお、本体部６１１は、第一実施形態と同様に、導電性を有する金属材料を用いて、例えば、下部電極連結線４１４上に電界めっき法により形成される。つまり、第二実施形態では、下部電極連結線４１４は、Ｘ方向における寸法が開口部４１１Ａと略同じである。
【００９３】
（導通部の構成）
導通部６２は、Ｙ方向が長手方向となり、第一方向３９ＡであるＺ方向の平面視にて配線部６１と交差するように、封止板４２の内面４２Ａに設けられる（図２６参照）。導通部６２は、樹脂部としての樹脂部６２１と、樹脂部６２１の少なくとも一部を覆い、かつ、貫通電極４２２に電気的に接続される導電部としての導電膜６２２と、を備える。この導通部６２は、素子基板４１に設けられた配線部６１に圧接されて密着し、配線部６１と電気的に接続される。
【００９４】
樹脂部６２１は、第一実施形態と同様に弾性を有する樹脂材料を用いて形成される。第二実施形態では、樹脂部６２１は、第三方向３９Ｃと直交する方向であるＹ方向が長手方向となり、かつ、弾性変形前におけるＺＸ断面が略半円となる略半円筒形状に形成される。そして、導通部６２の長手方向を第二方向３９Ｂとする。なお、樹脂部６２１のＺＸ断面は、略半円に限定されず略台形（台形の角が丸くなった状態）とすることもできる。
【００９５】
導電膜６２２は、第一実施形態と同様の導電性材料を用いて、Ｘ方向に沿って樹脂部６２１を跨ぐように設けられる。具体的には、導電膜６２２は、樹脂部６２１上の少なくとも配線部６１と重なる位置に設けられる。樹脂部６２１上において、導電膜６２２の第二方向３９Ｂの寸法は、配線部６１の第二方向３９Ｂの寸法よりも大きい。また、導電膜６２２の＋Ｘ側には導電膜６２２と接続して貫通電極連結線６３が設置されている。貫通電極連結線６３は、貫通電極４２２の＋Ｚ側端部と重なる位置まで延出されている。そして、導電膜６２２は貫通電極連結線６３を介して貫通電極４２２と電気的に接続される。
【００９６】
樹脂部６２１を導電膜６２２が覆うように構成された導通部６２は、配線部６１の−Ｚ側端部に圧接される。この際、導通部６２は、弾性力により配線部６１に密着する。このように、導通部６２の弾性力により、配線部６１と導通部６２とを密着させることができ、配線部６１と導通部６２との間の接続信頼性を向上させることができる。また、図２４に示すように、導通部６２の＋Ｚ側の端部は、超音波トランスデューサー４５の振動範囲の−Ｚ側端部Ｒｚよりも封止板４２側に位置する。このため、導通部６２と超音波トランスデューサー４５との干渉が抑制される。なお、第一実施形態と同様に、導電膜６２２の厚みは、樹脂部６２１よりも十分に薄い。これにより、樹脂部６２１の弾性変形に応じて導電膜６２２を変形させることができる。
【００９７】
［第二実施形態の作用効果］
配線部６１及び導通部６２は、Ｚ方向の平面視にて互いに交差している。これにより、超音波デバイス６０では、配線接続の際に、素子基板４１及び封止板４２の間の位置ずれを許容でき、接続不良の発生を抑制できる。つまり、上記平面視において配線部６１及び導通部６２が交差していない場合（例えば、配線部６１及び導通部６２が平行な場合や、配線部６１及び導通部６２の接続面が略矩形や円形の場合等）、素子基板４１及び封止板４２の間の位置ずれにより、接続部分の面積が小さくなって接触抵抗が増大する場合がある。また、位置ずれにより、適切に電気的接続を行うことができない場合がある。これに対して、配線部６１及び導通部６２は、互いに交差するように配置されているため、位置合わせ時におけるＸ方向及びＹ方向の位置ずれに対する許容量を大きくできる（図２６参照）。このため、素子基板４１及び封止板４２の位置合わせを容易に行うことができ、ひいては配線接続を容易に行うことができる。また、接続信頼性を向上させることができる。
【００９８】
配線部６１はＸ方向（第三方向３９Ｃ）を長手方向とし、導通部６２はＹ方向（第二方向３９Ｂ）を長手方向とする。第二方向３９Ｂにおいて、導通部６２の導電膜６２２の寸法は、配線部６１の寸法よりも大きい。これにより、配線接続の際に、第二方向３９Ｂにおいて素子基板４１及び封止板４２の間の位置ずれが発生したとしても、当該位置ずれを許容しつつ、弾性力による接続信頼性を維持することができる。
【００９９】
［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。
例えば、上記第一実施形態では、一例として、素子基板４１に設けられた配線部４１５と、封止板４２に設けられた導通部４２１と、によって素子基板４１と封止板４２との間の配線接続を行う構成を例示した。しかしながら、本発明は上記各実施形態の構成に限定されず、例えば、後述するような各変形例の構成を採用することができる。なお、後述する各変形例として、第一実施形態に対する変形例を例示するが、第二実施形態についても同様の変形を適用することができる。
【０１００】
（第一変形例）
図２７は、超音波デバイス２２Ａの第一変形例の概略構成を示す断面図である。
図２７に示すように、第一変形例では、素子基板４１には、上記第一実施形態の導通部４２１と同様に構成される配線部４７が設けられる。また、封止板４２には、上記第一実施形態の配線部４１５と同様に構成される導通部４８が設けられる。これら配線部４７と導通部４８とが当接し電気的に接続されている。
【０１０１】
配線部４７は、樹脂部４７１と、樹脂部４７１を覆う導電部としての導電膜４７２と、を備える。樹脂部４７１は、樹脂部４２１Ａと同様に構成され、素子基板４１の背面４１Ａに形成されている。また、導電膜４７２は、導電膜４２１Ｂと同様に構成され、超音波トランスデューサー群４５Ａを構成する各超音波トランスデューサー４５の下部電極４１３Ａに接続し導通されている。
【０１０２】
導通部４８は連結線４８１上に設けられた本体部４８２と、本体部４８２を被覆する被覆部４８３と、を備える。被覆部４８３は貫通電極４２２から引き出された連結線４８１と接続する。連結線４８１は、下部電極連結線４１４と同様に構成され、本変形例では、貫通電極４２２と導通部４８とを連結し、かつ、本体部４８２の下地層となる。また、本体部４８２及び被覆部４８３は、それぞれ上述の本体部４１５Ａ及び被覆部４１５Ｂと同様に構成される。
【０１０３】
この第一変形例でも、配線部４７の高さ寸法（高さ）は、圧電素子４１３の高さ寸法（高さ）よりも大きい。これにより、上記第一実施形態と同様に、導通部４８と超音波トランスデューサー４５との干渉を抑制でき、配線接続を容易とすることができる。なお、配線部４７の−Ｚ側の端部が、超音波トランスデューサー４５の駆動範囲の−Ｚ側端よりも封止板４２側に位置することが好ましい。
また、配線部４７が弾性変形することにより、導通部４８との密着性を向上させることができるうえ、接続時に素子基板４１及び封止板４２に作用する応力を緩和することができる。
【０１０４】
第一変形例では、配線部４７が、樹脂部４７１と、当該樹脂部４７１を覆う導電膜４７２とを有する。このような構成では、導通部４８と配線部４７とを当接させた際に、樹脂部４７１を弾性変形させることができ、ひいては配線部４７及び導通部４８の一方を他方に沿って変形させることができる。したがって、導通部４８と配線部４７との間の密着性を向上させることができ、接続信頼性を向上させることができる。
【０１０５】
第二実施形態についても第一変形例と同様の変形を適用することができる。配線部４７をＸ方向に長い形状にして、導通部４８をＹ方向に長い形状にする。そして、第一方向３９Ａから見た平面視において配線部４７と導通部４８とが互いに交差する形状にしても良い。このときにも、配線接続の際に、第一方向３９Ａに交差する面内にて素子基板４１及び封止板４２間の位置ずれを許容でき、配線部４７と導通部４８との接続不良の発生を抑制できる。
【０１０６】
配線部４７は樹脂部４７１と、樹脂部４７１の少なくとも一部を覆う導電膜４７２と、を有する。このときにも、導通部４８と配線部４７とを当接させた際に、樹脂部４７１を弾性変形させることができる。ひいては配線部４７を導通部４８に沿って変形させることができる。
【０１０７】
配線部４７の長手方向であるＸ方向を第二方向３８Ｂとする。導通部４８の長手方向であるＹ方向を第三方向３８Ｃとする。−Ｚ方向を第一方向３８Ａとする。そして、第二方向３８Ｂにおいて、導電膜４７２の寸法は、導通部４８の寸法よりも大きくする。このとき、配線接続の際に、第二方向３８Ｂにおいて、素子基板４１及び封止板４２間の位置ずれを許容しつつ、樹脂部４７１の弾性力による接続信頼性を維持できる。
【０１０８】
（第二変形例）
図２８は、超音波デバイス２２Ｂの第二変形例の概略構成を示す断面図である。
図２８に示すように、第二変形例では、素子基板４１には、上記第一変形例の配線部４７が設けられ、この配線部４７と、封止板４２に設けられた導通部４２１とが当接し電気的に接続されている。つまり、配線部４７は樹脂部４７１と、樹脂部４７１を覆う導電膜４７２と、を有する。さらに、導通部４２１は樹脂部４２１Ａと、樹脂部４２１Ａを覆う導電膜４２１Ｂと、を有する。
【０１０９】
このような構成では、導通部４２１と配線部４７とを当接させた際に、樹脂部４７１及び樹脂部４２１Ａを弾性変形させることができる。ひいては配線部４７及び導通部４２１の両方を変形させることができる。したがって、導通部４２１と配線部４７との間の密着性を向上させることができ、接続信頼性を向上させることができる。
【０１１０】
このような構成でも、上記第一実施形態と同様に、導通部４２１と超音波トランスデューサー４５との干渉を抑制でき、配線接続を容易とすることができる。また、配線部４７及び導通部４２１が弾性変形することにより、配線部４７と導通部４２１との密着性を向上させることができるうえ、接続時に素子基板４１及び封止板４２に作用する応力を緩和することができる。
また、配線部４７と導通部４２１との両方が弾性変形するため、配線部４７と導通部４２１との密着性を一層向上させることができる。
【０１１１】
第二実施形態についても第二変形例と同様の変形を適用することができる。配線部４７をＸ方向に長い形状にして、導通部４２１をＹ方向に長い形状にする。そして、第一方向３９Ａから見た平面視において配線部４７と導通部４２１とが互いに交差する形状にしても良い。このときにも、配線接続の際に、第一方向３９Ａに交差する面内にて素子基板４１及び封止板４２間の位置ずれを許容でき、配線部４７と導通部４２１との接続不良の発生を抑制できる。
【０１１２】
配線部４７は樹脂部４７１と、樹脂部４７１の少なくとも一部を覆う導電膜４７２と、を有する。導通部４２１は樹脂部４２１Ａと、樹脂部４２１Ａの少なくとも一部を覆う導電膜４２１Ｂと、を有する。このときにも、導通部４２１と配線部４７とを当接させた際に、樹脂部４７１及び樹脂部４２１Ａを弾性変形させることができる。ひいては配線部４７及び導通部４２１を変形させることができる。
【０１１３】
（第三変形例）
図２９は、超音波デバイス２２Ｃの第三変形例の概略構成を示す断面図である。
図２９に示すように、第三変形例では、封止板４２には、上記第一変形例の導通部４８が設けられ、この導通部４８と、素子基板４１に設けられた配線部４１５とが当接し電気的に接続されている。
このような構成では、上記第一実施形態と同様に、導通部４８と超音波トランスデューサー４５との干渉を抑制でき、配線接続を容易とすることができる。
また、配線部４１５と導通部４８との高さ寸法（高さ）によって素子基板４１と封止板４２との距離を調整することができる。さらに、配線部４１５と導通部４８との表面を上述のように拡散接合で接合することにより、アレイ領域Ａｒ１内の複数位置で素子基板４１と封止板４２とを接合でき、素子基板４１及び封止板４２間の距離の面内均一性を向上させることができる。
【０１１４】
（第四変形例）
図３０は、超音波デバイス２２Ｄの第四変形例の概略構成を示す断面図である。
図３０に示すように、第四変形例では、素子基板４１には、配線部として上記第一実施形態の本体部４１５Ａが設けられ、この本体部４１５Ａと、封止板４２に設けられた導通部４２１とが当接し電気的に接続されている。
このような構成では、上記第一実施形態と同様に、導通部４２１と超音波トランスデューサー４５との干渉を抑制でき、配線接続を容易とすることができる。また、被覆部４１５Ｂを形成しないため、製造工程を簡略化することができる。
なお、本体部４１５Ａと導通部４２１との間の拡散接合による接合が実施できない場合でも、各第二接合部４１７Ｂが接合位置を挟むように配置されているため、配線接続の信頼性を向上させることができる。
【０１１５】
（第五変形例）
図３１乃至図３２は、超音波デバイスの第五変形例の概略構成を示す断面図である。
図３１に示すように、第五変形例の超音波デバイス２２Ｅでは、素子基板４１は、上記第一実施形態の配線部４１５の代りに配線部４９を備え、この配線部４９と封止板４２に設けられた導通部４２１とが当接し電気的に接続されている。このような構成でも、上記第一実施形態と同様に、導通部４２１と超音波トランスデューサー４５との干渉を抑制でき、配線接続を容易とすることができる。
【０１１６】
基板本体部４１１には、導通部４２１と対向する位置に、封止板４２側に突出する第一突出部４１８が設けられている。また、下部電極連結線４１４は、第一突出部４１８を跨ぐように設けられている。この第一突出部４１８と、下部電極連結線４１４の一部とにより、配線部４９が形成される。この第一突出部４１８は、例えば、基板本体部４１１と同じ材料で形成され、振動膜４１２上に接合されている。なお、本変形例では、下部電極連結線４１４を、例えば、ＴｉＷ層（５０ｎｍ）と、Ａｕ層（１００ｎｍ）とを順に積層することにより形成してもよい。このように、配線部４９の表面にＡｕ層を形成することにより、表面にＡｕ層を有する導通部４２１と配線部４９とを拡散接合により接合することができる。
【０１１７】
また、基板本体部４１１における接合部４１７の形成位置に第二突出部４１９が設けられている。この第二突出部４１９は、第一突出部４１８と同様に形成され、封止板４２側に突出する。この第二突出部４１９の封止板４２側の面には、接合部４１７が形成されている。
また、導通部４２１に代えて第一変形例の導通部４８を設ける構成としてもよい。このような第二突出部４１９とすることで、基板本体部４１１と封止板４２との接合高さを容易に決定することができる。
【０１１８】
なお、図３２に示すように超音波デバイス２２Ｆにおいて、第一突出部４１８及び第二突出部４１９は、基板本体部４１１の背面４１Ａ側を、例えばエッチングにより成形する際に、エッチング量を調整することにより形成してもよい。この場合、例えば、基板本体部４１１の背面４１Ａ側をエッチングすることで第一突出部４１８及び第二突出部４１９を形成した後、振動膜４１２を形成する。続いて、基板本体部４１１の作動面４１Ｂ側をエッチングすることで、開口部４１１Ａを形成する。
【０１１９】
なお、第五変形例において、第一突出部４１８及び第二突出部４１９は基板本体部４１１をエッチングすることで形成したが、例えば、第二突出部４１９を封止板４２に形成しても良い。この第二突出部４１９は、第一突出部４１８と同様の方法で形成され、基板本体部４１１側に突出する。この第二突出部４１９の基板本体部４１１側の面には、接合部４１７が形成されている。このような第二突出部４１９とすることで、基板本体部４１１に第一突出部４１８と第二突出部４１９とを形成する場合と比較して、より容易に基板本体部４１１を形成することができる。また、前述の通り、基板本体部４１１と封止板４２との接合高さを容易に決定することができる。
【０１２０】
（その他の変形例）
図３３乃至図３７は超音波デバイスの他の変形例の概略構成を示す断面図である。
上記各実施形態及び各変形例では、アレイ領域Ａｒ１の各配線部を一方向に挟むように第二接合部４１７Ｂが配置されるように構成されていたが、これに限定されない。
図３３は上記第一実施形態に対する一変形例を示し、図３４乃至図３７は、それぞれ第一乃至第四変形例に対する一変形例を示す。これら図３３乃至図３７に示すように、例えば、超音波デバイス２２Ｇ乃至超音波デバイス２２Ｌにおいて、アレイ領域Ａｒ１に第二接合部４１７Ｂを設けない構成としてもよい。この場合、第一接合部４１７Ａによって素子基板４１及び封止板４２が接合されている。このような構成であっても、素子基板４１と封止板４２とが十分な剛性を有することにより配線部及び導通部の接続信頼性を確保することができる。なお、配線部及び導通部の間の拡散接合が可能な場合では、接続信頼性を向上させるとともに、第二接合部４１７Ｂを設けないことによる構成の簡略化を図ることができる。
【０１２１】
また、アレイ領域Ａｒ１に配置された配線部のうちの一部に対して、一対の第二接合部４１７Ｂを配置してもよい。また、配線部に対して一方向に挟むように２つの第二接合部４１７Ｂを配置する構成に限らず、一つの第二接合部４１７Ｂを配置する構成としてもよい。例えば、全ての配線部の＋Ｙ側又は−Ｙ側に第二接合部４１７Ｂを配置してもよい。
【０１２２】
また、上記各実施形態において、導通部は、樹脂部よりも薄い導電膜によって樹脂部が被覆されている構成を例示したが、これに限定されない。例えば、樹脂部と略同程度の厚みの導電層が樹脂部に積層された構成としてもよいし、導電層が樹脂部よりも厚くてもよい。なお、導電層よりも樹脂部を厚くすることにより、導通部の弾性により、素子基板４１や封止板４２に作用する応力をさらに緩和することができる。
【０１２３】
また、上記第一実施形態において、導通部４２１が導電膜４２１Ｂを備える構成を例示したが、これに限定されず、封止板４２から素子基板４１に向かって圧電素子４１３から離れる方向に傾斜する傾斜部を備える構成としてもよい。この傾斜部は、平面状又は曲面状の傾斜面を有してもよし、平面と曲面とを含む傾斜面を有してもよい。
【０１２４】
上記各実施形態では、二つの超音波トランスデューサー４５によって構成される超音波トランスデューサー群４５Ａを一つの送受信チャンネルとするとしたが、三つ以上の超音波トランスデューサー４５の各下部電極４１３Ａを互いに連結することによって超音波トランスデューサー群４５Ａを構成してもよい。また、各超音波トランスデューサー４５の下部電極４１３Ａが独立しており、各超音波トランスデューサー４５が個別に駆動可能に構成されてもよい。この場合、各超音波トランスデューサー４５を一つの送受信チャンネルとして機能させることもできる。
【０１２５】
上記各実施形態では、一つの送受信チャンネルとしての超音波トランスデューサー群４５Ａが、素子基板４１のアレイ領域Ａｒ１にマトリックス状に配置された２次元アレイ構造を有する超音波デバイス２２を例示したが、これに限定されない。例えば、超音波デバイスは、送受信チャンネルが一方向に沿って複数配置された１次元アレイ構造を有するものでもよい。例えば、Ｘ方向に沿って配置された複数の超音波トランスデューサー４５によって超音波トランスデューサー群４５Ａが構成され、この超音波トランスデューサー群４５ＡがＹ方向に複数配置され、１次元アレイ構造の超音波アレイＡＬが構成されてもよい。
【０１２６】
上記各実施形態では、超音波トランスデューサー４５として、振動膜４１２と、当該振動膜４１２上に形成された圧電素子４１３と、を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、超音波トランスデューサー４５として、可撓膜４１２Ａと、可撓膜４１２Ａに設けられた第一電極と、封止板における第一電極に対向する位置に設けられた第二電極と、を備える構成を採用してもよい。この第一電極及び第二電極は、振動子としての静電アクチュエーターを構成する。このような構成では、当該静電アクチュエーターを駆動することにより超音波を送信し、電極間の静電容量を検出することにより超音波を検出することができる。
【０１２７】
上記各実施形態では、電子機器として、生体内の器官を測定対象とする超音波装置を例示したが、これに限定されない。例えば、各種構造物を測定対象として、当該構造物の欠陥の検出や老朽化の検査を行う測定機に、上記実施形態及び各変形例の構成を適用することができる。また、例えば、半導体パッケージやウェハ等を測定対象として、当該測定対象の欠陥を検出する測定機についても同様である。
【０１２８】
上記各実施形態では、素子基板に超音波トランスデューサーが設けられる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、半導体ＩＣ等の電子部品、つまり機能素子が設けられた第一基板と、当該第一基板との間で電気的に接続される第二基板と、を備える実装構造体や、このような実装構造体を筐体内に備える画像表示装置や画像形成装置にも上記実施形態及び各変形例の構成を採用することができる。つまり、第一基板に設けられ、電子部品に接続される配線部と、第二基板に設けられ、配線部に接続する導通部とを、電子部品よりも第二基板側で接続することにより、機能素子と導通部とが干渉することを抑制することができ、第一基板と第二基板との間で適切かつ容易に配線接続を行うことができる。
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】
【０１２９】
１…超音波装置及び電子機器としての超音波測定装置、２…超音波探触子としての超音波プローブ、１０…制御部としての制御装置、２１…筐体、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ，２２Ｇ，２２Ｈ，２２Ｊ，２２Ｋ，２２Ｌ，６０…超音波デバイス、２３…回路基板、３９Ａ…第一方向、３９Ｂ…第二方向、３９Ｃ…第三方向、４１…第一基板としての素子基板、４１Ａ…第一面としての背面、４２Ａ…第二面としての内面、４２…第二基板としての封止板、４５Ｂ…第一機能素子としての第一超音波トランスデューサー、４５Ｃ…第二機能素子としての第二超音波トランスデューサー、４５…機能素子としての超音波トランスデューサー、４８，６２，４２１…導通部、４９，６１，４１５…配線部、４１２Ａ…可撓膜、４１３…振動子としての圧電素子、４１５Ａ…配線部としての本体部、４１７…接合部、４１７Ｂ…接合部としての第二接合部、４２１Ａ，４７１…樹脂部、４２１Ｂ，４７２，６２２…導電部としての導電膜、６２１…樹脂部としての樹脂部、Ｃ１…配線部と導通部とが接続する領域としての第１接続領域、Ｃ２…導通部と第二基板とが接合する領域としての第２接続領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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