(57)【要約】      （修正有）【課題】基板が薄型化されても振動膜の裏側で十分に超音波を減衰させることができる超音波デバイスユニットを提供する。【解決手段】超音波デバイスユニットＤＶは、アレイ状に配置された複数の薄膜型超音波トランスデューサー素子を含む素子アレイを第１面に有し、個々の薄膜型超音波トランスデューサー素子ごとに第１面の裏側の第２面に開口する開口部４６を有する第１基板４４を備える。第１基板４４の第２面に第２基板５３が結合される。第２基板５３は、第１基板４４の厚み方向からの平面視で少なくとも素子アレイの輪郭を収容する広がりを有して開口部４６から連続する貫通口を有する。【選択図】図３
2015160104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配置された複数の薄膜型超音波トランスデューサー素子を含む素子アレイを第１面に有し、個々の前記薄膜型超音波トランスデューサー素子ごとに前記第１面の裏側の第２面に開口する開口部を有する第１基板と、
前記第１基板の前記第２面に結合されて、前記第１基板の厚み方向からの平面視で少なくとも前記素子アレイの輪郭を収容する広がりを有して前記開口部から連続する貫通口を有する第２基板と、
を備えることを特徴とする超音波デバイスユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記第２基板は配線板であることを特徴とする超音波デバイスユニット。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記第２基板は前記第１基板の前記第２面に接合される補強板であることを特徴とする超音波デバイスユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記開口部および前記貫通口の空間は超音波に対して空気中よりも大きい度合いで減衰を引き起こす材料で満たされることを特徴とする超音波デバイスユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記薄膜型超音波トランスデューサー素子からの前記材料の厚みは超音波の波長の４分の１の奇数倍であることを特徴とする超音波デバイスユニット。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記開口部内で前記薄膜型超音波トランスデューサー素子に接する空気層と、前記空気層で前記薄膜型超音波トランスデューサー素子から隔てられ、少なくとも前記貫通口を塞ぎ、超音波に対して空気中よりも大きい度合いで減衰を引き起こす材料層とをさらに備えることを特徴とする超音波デバイスユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記薄膜型超音波トランスデューサー素子からの前記空気層の厚みは超音波の波長の４分の１の奇数倍であることを特徴とする超音波デバイスユニット。
【請求項８】
請求項６または７に記載の超音波デバイスユニットにおいて、前記空気層からの前記材料層の厚みは超音波の波長の４分の１の奇数倍であることを特徴とする超音波デバイスユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットを支持する筐体とを備えることを特徴とするプローブ。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットに接続されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理する処理部とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットに接続されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする超音波画像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波デバイスユニット、並びに、それを利用したプローブ、電子機器および超音波画像装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されるように、超音波トランスデューサー素子を備える超音波デバイスは一般に知られる。超音波トランスデューサー素子は、アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサー素子を含む素子アレイを第１面に有する基板を備える。個々の超音波トランスデューサー素子は振動膜を備える。振動膜の形成にあたって基板には開口部が形成される。開口部は第１面の裏側の第２面で開口する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１１６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では基板の第２面にバックプレートが接合される。バックプレートは基板の開口部を塞ぐ。このとき、ある種の超音波デバイスではさらなる超音波デバイスの薄型化が期待される。これに伴って基板の薄型化が進行すると、開口部の深さは減少する。振動膜からバックプレートまでの距離が短縮され、その結果、開口部内の空気中を伝搬する超音波の反射が懸念される。減衰しきれなかった超音波はバックプレートの界面で反射し振動膜に作用し、超音波測定にあたって悪影響を及ぼしてしまう。
【０００５】
こうした実情に鑑み、基板が薄型化されても振動膜の裏側で十分に超音波を減衰させることができる超音波デバイスユニットが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、アレイ状に配置された複数の薄膜型超音波トランスデューサー素子を含む素子アレイを第１面に有し、個々の前記薄膜型超音波トランスデューサー素子ごとに前記第１面の裏側の第２面に開口する開口部を有する第１基板と、前記第１基板の前記第２面に結合されて、前記第１基板の厚み方向からの平面視で少なくとも前記素子アレイの輪郭を収容する広がりを有して前記開口部から連続する貫通口を有する第２基板とを備える超音波デバイスユニットに関する。
【０００７】
薄膜型超音波トランスデューサー素子は超音波の発信時に振動膜を超音波振動させる。超音波は振動膜から表側に伝わり第１基板の第１面から出射される。このとき、超音波は同様に振動膜から裏側に伝わる。超音波は開口部内を伝わる。開口部は貫通口に連続することから、超音波の伝搬経路の長さは増大する。伝播経路の長さの増大に伴い超音波は減衰する。こうして振動膜から裏側に伝わる超音波の影響は抑制される。
【０００８】
（２）超音波デバイスユニットでは前記第２基板は配線板であればよい。配線板には導電材で配線パターンが形成される。開口部から連続する貫通口では導電材の配置は回避される。こうして導電材に基づく超音波の反射は防止される。雑信号の影響は抑制される。
【０００９】
（３）超音波デバイスユニットでは前記第２基板は前記第１基板の前記第２面に接合される補強板であってもよい。第１基板の第２面に補強板は重ねられる。補強板は第１基板の剛性を補強する。ここでは、接合にあたって第２基板は第１基板に接着剤で接着されてもよい。
【００１０】
（４）前記開口部および前記貫通口の空間は超音波に対して空気中よりも大きい度合いで減衰を引き起こす材料で満たされることができる。開口部および貫通口を満たす材料で超音波の減衰は促進される。その結果、振動膜から裏側に伝わる超音波の影響は確実に防止される。このように減衰の度合いが高まれば、超音波の伝搬経路の短縮化、言い換えると、第２基板の薄板化に寄与することができる。
【００１１】
（５）前記薄膜型超音波トランスデューサー素子からの前記材料の厚みは超音波の波長の４分の１の奇数倍であればよい。こうした構造によれば、振動膜から裏側に伝わる超音波が材料の界面で反射しても、薄膜型超音波トランスデューサー素子に戻る超音波は振動膜からの超音波で打ち消し合う。こうして振動膜から裏側に伝わる超音波の影響はさらに効果的に抑制される。
【００１２】
（６）超音波デバイスユニットは、前記開口部内で前記薄膜型超音波トランスデューサー素子に接する空気層と、前記空気層で前記薄膜型超音波トランスデューサー素子から隔てられ、少なくとも前記貫通口を塞ぎ、超音波に対して空気中よりも大きい度合いで減衰を引き起こす材料層とをさらに備えてもよい。貫通口を塞ぐ材料層で超音波の減衰は促進される。その結果、振動膜から裏側に伝わる超音波の影響は確実に防止される。このように減衰の度合いが高まれば、超音波の伝搬経路の短縮化、言い換えると、第２基板の薄板化に寄与することができる。
【００１３】
（７）前記薄膜型超音波トランスデューサー素子からの前記空気層の厚みは超音波の波長の４分の１の奇数倍であればよい。こうした構造によれば、振動膜から裏側に伝わる超音波が空気層および材料層の界面で反射しても、薄膜型超音波トランスデューサー素子に戻る超音波は振動膜からの超音波で打ち消し合う。こうして振動膜から裏側に伝わる超音波の影響はさらに効果的に抑制される。
【００１４】
（８）前記空気層からの前記材料層の厚みは超音波の波長の４分の１の奇数倍であればよい。こうした構造によれば、材料層内を伝わる超音波が材料層の界面で反射しても、薄膜型超音波トランスデューサー素子に戻る超音波は振動膜からの超音波で打ち消し合う。こうして振動膜から裏側に伝わる超音波の影響はさらに効果的に抑制される。
【００１５】
（９）超音波デバイスユニットはプローブに組み込まれて利用されてもよい。このとき、プローブは、超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットを支持する筐体とを備えればよい。
【００１６】
（１０）超音波デバイスユニットは電子機器に組み込まれて利用されてもよい。このとき、電子機器は、超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットに接続されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理する処理部とを備えることができる。
【００１７】
（１１）超音波デバイスユニットは超音波画像装置に組み込まれて利用されてもよい。このとき、超音波画像装置は、超音波デバイスユニットと、前記超音波デバイスユニットに接続されて、前記超音波デバイスユニットの出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画像を表示する表示装置とを備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置を概略的に示す外観図である。
【図２】一実施形態に係る超音波デバイスの拡大平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った第１実施形態に係る超音波デバイスユニットの断面図である。
【図４】超音波デバイスの製造工程であって、開口部および貫通口に充填される材料を示す垂直断面図である。
【図５】第２実施形態に係る超音波デバイスユニットの拡大部分断面図である。
【図６】第３実施形態に係る超音波デバイスユニットの垂直断面図である。
【図７】第４実施形態に係る超音波デバイスユニットの垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２０】
（１）超音波診断装置の全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置（超音波画像装置）１１の構成を概略的に示す。超音波診断装置１１は装置端末（処理部）１２と超音波プローブ（プローブ）１３とを備える。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４で相互に接続される。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４を通じて電気信号をやりとりする。装置端末１２にはディスプレイパネル（表示装置）１５が組み込まれる。ディスプレイパネル１５の画面は装置端末１２の表面で露出する。装置端末１２では、超音波プローブ１３で検出された超音波に基づき画像が生成される。画像化された検出結果がディスプレイパネル１５の画面に表示される。
【００２１】
超音波プローブ１３は筐体１６を有する。筐体１６内には超音波デバイスユニットＤＶが収容される。超音波デバイスユニットＤＶは超音波デバイス１７を備える。超音波デバイス１７は音響レンズ１８を備える。音響レンズ１８の外表面は部分円筒面１８ａで形成される。音響レンズ１８は例えばシリコーン樹脂から形成される。音響レンズ１８は生体の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。筐体１６には窓孔１９が区画される。窓孔１９内には音響レンズ１８が配置される。音響レンズ１８の外表面は筐体１６の表面で露出する。超音波デバイス１７は表面から超音波を出力するとともに超音波の反射波を受信する。
【００２２】
図２は超音波デバイス１７の平面図を概略的に示す。超音波デバイス１７は基体２１を備える。基体２１の表面（第１面）には素子アレイ２２が形成される。素子アレイ２２はアレイ状に配置された薄膜型超音波トランスデューサー素子（以下「素子」という）２３の配列で構成される。配列は複数行複数列のマトリクスで形成される。その他、配列では千鳥配置が確立されてもよい。千鳥配置では偶数列の素子２３群は奇数列の素子２３群に対して行ピッチの２分の１でずらされればよい。奇数列および偶数列の一方の素子数は他方の素子数に比べて１つ少なくてもよい。
【００２３】
個々の素子２３は振動膜２４を備える。図２では振動膜２４の膜面に直交する方向の平面視（基板の厚み方向からの平面視）で振動膜２４の輪郭が点線で描かれる。振動膜２４上には圧電素子２５が形成される。圧電素子２５は上電極２６、下電極２７および圧電体膜２８で構成される。個々の素子２３ごとに上電極２６および下電極２７の間に圧電体膜２８が挟まれる。これらは下電極２７、圧電体膜２８および上電極２６の順番で重ねられる。超音波デバイス１７は１枚の超音波トランスデューサー素子チップ（基板）として構成される。
【００２４】
基体２１の表面には複数本の第１導電体２９が形成される。第１導電体２９は配列の行方向に相互に平行に延びる。１行の素子２３ごとに１本の第１導電体２９が割り当てられる。１本の第１導電体２９は配列の行方向に並ぶ素子２３の圧電体膜２８に共通に接続される。第１導電体２９は個々の素子２３ごとに上電極２６を形成する。第１導電体２９の両端は１対の引き出し配線３１にそれぞれ接続される。引き出し配線３１は配列の列方向に相互に平行に延びる。したがって、全ての第１導電体２９は同一長さを有する。こうしてマトリクス全体の素子２３に共通に上電極２６は接続される。第１導電体２９は例えばイリジウム（Ｉｒ）で形成されることができる。ただし、第１導電体２９にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００２５】
基体２１の表面には複数本の第２導電体３２が形成される。第２導電体３２は配列の列方向に相互に平行に延びる。１列の素子２３ごとに１本の第２導電体３２が割り当てられる。１本の第２導電体３２は配列の列方向に並ぶ素子２３の圧電体膜２８に共通に配置される。第２導電体３２は個々の素子２３ごとに下電極２７を形成する。第２導電体３２には例えばチタン（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）およびチタン（Ｔｉ）の積層膜が用いられることができる。ただし、第２導電体３２にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００２６】
列ごとに素子２３の通電は切り替えられる。こうした通電の切り替えに応じてリニアスキャンやセクタースキャンは実現される。１列の素子２３は同時に超音波を出力することから、１列の個数すなわち配列の行数は超音波の出力レベルに応じて決定されることができる。行数は例えば１０〜１５行程度に設定されればよい。図中では省略されて５行が描かれる。配列の列数はスキャンの範囲の広がりに応じて決定されることができる。列数は例えば１２８列や２５６列に設定されればよい。図中では省略されて８列が描かれる。上電極２６および下電極２７の役割は入れ替えられてもよい。すなわち、マトリクス全体の素子２３に共通に下電極が接続される一方で、配列の列ごとに共通に素子２３に上電極が接続されてもよい。
【００２７】
基体２１の輪郭は、相互に平行な１対の直線で仕切られて対向する第１辺２１ａおよび第２辺２１ｂを有する。第１辺２１ａと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第１端子アレイ３３ａが配置される。第２辺２１ｂと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第２端子アレイ３３ｂが配置される。第１端子アレイ３３ａは第１辺２１ａに平行に１ラインを形成することができる。第２端子アレイ３３ｂは第２辺２１ｂに平行に１ラインを形成することができる。第１端子アレイ３３ａは１対の上電極端子３４および複数の下電極端子３５で構成される。同様に、第２端子アレイ３３ｂは１対の上電極端子３６および複数の下電極端子３７で構成される。１本の引き出し配線３１の両端にそれぞれ上電極端子３４、３６は接続される。引き出し配線３１および上電極端子３４、３６は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。１本の第２導電体３２の両端にそれぞれ下電極端子３５、３７は接続される。第２導電体３２および下電極端子３５、３７は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。ここでは、基体２１の輪郭は矩形に形成される。基体２１の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい。
【００２８】
基体２１には第１フレキシブルプリント配線板（以下「第１配線板」という）３８が連結される。第１配線板３８は第１端子アレイ３３ａに覆い被さる。第１配線板３８の一端には上電極端子３４および下電極端子３５に個別に対応して導電線すなわち第１信号線３９が形成される。第１信号線３９は上電極端子３４および下電極端子３５に個別に向き合わせられ個別に接合される。同様に、基体２１には第２フレキシブルプリント配線板（以下「第２配線板」という）４１が覆い被さる。第２配線板４１は第２端子アレイ３３ｂに覆い被さる。第２配線板４１の一端には上電極端子３６および下電極端子３７に個別に対応して導電線すなわち第２信号線４２が形成される。第２信号線４２は上電極端子３６および下電極端子３７に個別に向き合わせられ個別に接合される。
【００２９】
（２）第１実施形態に係る超音波デバイスユニットの構成
図３に示されるように、基体２１は基板（第１基板）４４および被覆膜４５を備える。基板４４の表面に被覆膜４５が一面に形成される。基板４４には個々の素子２３ごとに開口部４６が形成される。開口部４６は基板４４に対してアレイ状に配置される。個々の開口部４６は素子２３ごとに裏側の面（第２面）に開口する。開口部４６が配置される領域の輪郭は素子アレイ２２の輪郭に相当する。隣接する２つの開口部４６の間には仕切り壁４７が区画される。隣接する開口部４６は仕切り壁４７で仕切られる。仕切り壁４７の壁厚みは開口部４６の間隔に相当する。仕切り壁４７は相互に平行に広がる平面内に２つの壁面を規定する。壁厚みは２つの壁面の距離に相当する。すなわち、壁厚みは壁面に直交して壁面の間に挟まれる垂線の長さで規定されることができる。基板４４は例えばシリコン基板で形成されればよい。
【００３０】
被覆膜４５は、基板４４の表面に積層される酸化シリコン（ＳｉＯ２）層４８と、酸化シリコン層４８の表面に積層される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層４９とで構成される。被覆膜４５は開口部４６に接する。こうして開口部４６の輪郭に対応して被覆膜４５の一部が振動膜２４を形成する。振動膜２４は、被覆膜４５のうち、開口部４６に臨むことから基板４４の厚み方向に膜振動することができる部分である。酸化シリコン層４８の膜厚は共振周波数に基づき決定されることができる。
【００３１】
振動膜２４の表面に下電極２７、圧電体膜２８および上電極２６が順番に積層される。圧電体膜２８は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されることができる。圧電体膜２８にはその他の圧電材料が用いられてもよい。ここでは、第１導電体２９の下で圧電体膜２８は完全に第２導電体３２を覆う。圧電体膜２８の働きで第１導電体２９と第２導電体３２との間で短絡は回避されることができる。
【００３２】
基体２１の表面には音響整合層５１が積層される。音響整合層５１は素子アレイ２２を覆う。音響整合層５１の膜厚は振動膜２４の共振周波数に応じて決定される。音響整合層５１には例えばシリコーン樹脂膜が用いられることができる。音響整合層５１上に音響レンズ１８が配置される。音響レンズ１８は部分円筒面１８ａの裏側の平面で音響整合層５１の表面に密着する。音響レンズ１８は音響整合層５１の働きで基体２１に接着される。部分円筒面１８ａの母線は第１導電体２９に平行に位置づけられる。部分円筒面１８ａの曲率は、１筋の第２導電体３３に接続される１列の素子２３から発信される超音波の焦点位置に応じて決定される。
【００３３】
基体２１の裏面にはバッキング材としての補強板（第２基板）５３が結合される。補強板５３は平板形状に形成される。補強板５３の表面に基体２１の裏面が重ねられる。補強板５３には貫通口５４が形成される。補強板５３の表面は基体２１の裏面に接合される。こうした接合にあたって補強板５３は基体２１に接着剤で接着されてもよい。補強板５３は基体２１の剛性を補強する。補強板５３の働きで基体２１の表面では平面度は良好に確保される。補強板５３は例えばリジッドな基材を備えることができる。そうした基材は例えば４２アロイ（鉄ニッケル合金）といった金属材料から形成されればよい。
【００３４】
貫通口５４は、基体２１の厚み方向からの平面視で少なくとも素子アレイ２２の輪郭を収容する広がりを有する。そして、貫通口５４は素子アレイ２２に含まれる素子２３の開口部４６から連続する。ここでは、開口部４６および貫通口５４は空気で満たされる。振動膜２４からの空気の厚みは超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍に設定される。こうした空気の厚みは基板４４および補強板５３の板厚に基づき設定されることができる。
【００３５】
超音波デバイスユニットＤＶは配線基板５６を備える。配線基板５６は超音波デバイス１７に結合される。配線基板５６の表面に補強板５３の裏面が重ねられる。超音波デバイス１７は配線基板５６に樹脂材で固定されてもよい。配線基板５６には配線パターン５７が形成される。超音波デバイス１７の第１配線板３８および第２配線板４１は配線パターン５７に接続される。配線パターン５７は第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂを備える。第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂは配線基板５６の表面に形成される。個々の第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂは個々の第１信号線３９および第２信号線４２に対応して配置される。第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂは例えば銅といった導電材から形成されればよい。個々の第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂには対応の第１信号線３９および第２信号線４２が接合される。
【００３６】
配線基板５６の裏面には第１コネクター５９ａおよび第２コネクター５９ｂが配置される。第１コネクター５９ａは第１導電パッド５８ａにビア６１ａで接続される。第２コネクター５９ｂは第２導電パッド５８ｂにビア６１ｂで接続される。ビア６１ａ、６１ｂは配線基板５６の表面から裏面に貫通する。第１コネクター５９ａおよび第２コネクター５９ｂにそれぞれ接続される配線６２ａ、６２ｂでケーブル１４は形成される。
【００３７】
（３）超音波診断装置の動作
次に超音波診断装置１１の動作を簡単に説明する。超音波の送信にあたって圧電素子２５にはパルス信号が供給される。パルス信号は下電極端子３５、３７および上電極端子３４、３６を通じて列ごとに素子２３に供給される。個々の素子２３では下電極２７および上電極２６の間で圧電体膜２８に電界が作用する。圧電体膜２８は超音波の周波数で振動する。圧電体膜２８の振動は振動膜２４に伝わる。こうして振動膜２４は超音波振動する。その結果、対象物（例えば人体の内部）に向けて所望の超音波ビームは発せられる。
【００３８】
超音波の反射波は振動膜２４を振動させる。振動膜２４の超音波振動は所望の周波数で圧電体膜２８を超音波振動させる。圧電素子２５の圧電効果に応じて圧電素子２５から電圧が出力される。個々の素子２３では上電極２６と下電極２７との間で電位が生成される。電位は下電極端子３５、３７および上電極端子３４、３６から電気信号として出力される。こうして超音波は検出される。
【００３９】
超音波の送信および受信は繰り返される。その結果、リニアスキャンやセクタースキャンは実現される。スキャンが完了すると、出力信号のデジタル信号に基づき画像が形成される。形成された画像はディスプレイパネル１５の画面に表示される。
【００４０】
前述のように、超音波の発信時に振動膜２４は超音波振動する。超音波は振動膜２４から表側に伝わり基板４４の表面から出射される。このとき、超音波は同様に振動膜２４から裏側に伝わる。超音波は開口部４６内の空気を伝わる。開口部４６は貫通口５４に連続することから、超音波の伝搬経路の長さは増大する。伝播経路の長さの増大に伴い超音波は減衰する。こうして振動膜２４から裏側に伝わる超音波の影響は抑制される。
【００４１】
開口部４６および貫通口５４は特定の材料で満たされてもよい。材料は、超音波に対して空気中よりも大きい度合いで減衰を引き起こすものであることが望まれる。こうした材料には樹脂材が用いられることができる。材料の働きで超音波の減衰は促進される。その結果、振動膜２４から裏側に伝わる超音波の影響は確実に防止される。このように減衰の度合いが高まれば、超音波の伝搬経路の短縮化、言い換えると、補強板５３の薄型化に寄与することができる。材料の充填にあたって、例えば図４に示されるように、補強板５３の貼り付け後に、貫通口５４および開口部４６に流動性の材料６３が流し込まれればよい。流し込まれた材料６３が硬化すると、開口部４６および貫通口５４は材料６３で満たされることができる。硬化に先立って配線基板５６が重ねられれば、材料６３は接着剤として機能することができる。しかも、貫通口５４内で空気（気泡）の残存は回避されることができる。
【００４２】
振動膜２４からの材料の厚みｔ１は超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍に設定されればよい。こうした材料の厚みは基板４４および補強板５３の板厚に基づき設定されることができる。こうした構造によれば、振動膜２４から裏側に伝わる超音波が材料６３の界面で反射しても、素子２３に戻る超音波は振動膜２４からの超音波で打ち消し合う。こうして振動膜２４から裏側に伝わる超音波の影響はさらに効果的に抑制される。
【００４３】
（４）第２実施形態に係る超音波デバイスユニット
図５に示されるように、超音波デバイス１７では開口部４６内で振動膜２４に接する空気層６５が形成されてもよい。このとき、貫通口５４は材料層６６で塞がれればよい。材料層６６は空気層６５で振動膜２４から隔てられる。材料層６６は超音波に対して空気中よりも大きい度合いで減衰を引き起こす材料から形成されることが望まれる。こうした材料には樹脂材が用いられることができる。材料層６６の働きで超音波の減衰は促進される。その結果、振動膜２４から裏側に伝わる超音波の影響は確実に防止される。このように減衰の度合いが高まれば、超音波の伝搬経路の短縮化、言い換えると、補強板５３の薄型化に寄与することができる。補強板５３の貫通口５４には基板４４に対する補強板５３の接合に先立って材料層６６が形成されていればよい。
【００４４】
振動膜２４からの空気層６５の厚みｔ２は超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍に設定されればよい。こうした構造によれば、振動膜２４から裏側に伝わる超音波が空気層６５および材料層６６の界面で反射しても、素子２３に向かって戻る超音波は振動膜２４からの超音波で打ち消し合う。こうして振動膜２４から裏側に伝わる超音波の影響はさらに効果的に抑制される。
【００４５】
同様に、空気層６５からの材料層６６の厚みｔ３は超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍に設定されればよい。こうした構造によれば、材料層６６内を伝わる超音波が材料層６６の界面で反射しても、素子２３に向かって戻る超音波は振動膜２４からの超音波で打ち消し合う。こうして振動膜２４から裏側に伝わる超音波の影響はさらに効果的に抑制される。その他、空気層６５の厚みに応じて材料層６６は開口部４６に進入してもよい。
【００４６】
（５）第３実施形態に係る超音波デバイスユニット
図６は第３実施形態に係る超音波デバイスユニットＤＶａの構成を概略的に示す。超音波デバイスユニットＤＶａでは補強板５３の貫通口５４に加えて配線基板６７に貫通口６８が形成される。貫通口６８は配線基板６７の厚み方向からの平面視で少なくとも素子アレイ２２の輪郭を収容する広がりを有する。そして、貫通口６８は補強板５３の貫通口５４に連続する。貫通口６８、５４は、空気で満たされてもよく、超音波に対して空気中よりも大きい度合いで減衰を引き起こす材料で満たされてもよい。開口部４６は貫通口５４、６８に連続することから、超音波の伝搬経路の長さは増大する。伝播経路の長さの増大に伴い超音波は減衰する。こうして振動膜２４から裏側に伝わる超音波の影響は抑制される。材料で満たされれば、貫通口５４、６８を満たす材料で超音波の減衰は促進される。前述と同様に、振動膜２４からの材料の厚みは超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍に設定されればよい。こうした構造によれば、振動膜２４から裏側に伝わる超音波が材料の界面で反射しても、素子２３に戻る超音波は振動膜２４からの超音波で打ち消し合う。こうして振動膜２４から裏側に伝わる超音波の影響はさらに効果的に抑制される。
【００４７】
前述と同様に、開口部４６および貫通口５４、６８内には振動膜２４に接する空気層が形成されてもよい。貫通口６８は空気層で振動膜２４から隔てられる材料層で塞がれてもよい。振動膜２４からの空気層の厚みは超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍に設定されればよい。空気層からの材料層の厚みは超音波の波長λの４分の１（λ／４）の奇数倍に設定されればよい。空気層の厚みに応じて材料層は貫通口５４に進入してもよく開口部４６まで進入してもよい。その他の構成は前述の超音波デバイスユニットＤＶと同様である。
【００４８】
（６）第４実施形態に係る超音波デバイスユニット
図７は第４実施形態に係る超音波デバイスユニットＤＶｂの構成を概略的に示す。超音波デバイスユニットＤＶｂでは配線基板（配線板）６７に直接に基体２１が受け止められる。言い換えると、超音波デバイス１７と配線基板６７との結合にあたって補強板５３は省略される。前述と同様に、配線基板６７には貫通口６８が形成される。貫通口６８は開口部４６から連続する。その他の構成は前述の超音波デバイスユニットＤＶ、ＤＶａと同様である。
【００４９】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、超音波診断装置１１や装置端末１２、超音波プローブ１３、ディスプレイパネル１５、筐体１６、基体２１、素子２３、第１および第２配線板３８、４１、音響整合層５１、音響レンズ５２等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１１  電子機器としての超音波画像装置（超音波診断装置）、１２  処理部（装置端末）、１３  プローブ（超音波プローブ）、１５  表示装置（ディスプレイパネル）、１６  筐体、１７  超音波デバイス、２２  素子アレイ、２３  薄膜型超音波トランスデューサー素子、４４  第１基板（基板）、４６  開口部、５３  第２基板（補強板）、５４  貫通口、６５  空気層、６６  材料層、６７  配線基板、６８  貫通口、ＤＶ  超音波デバイスユニット、ＤＶａ  超音波デバイスユニット、ＤＶｂ  超音波デバイスユニット。
【図１】
2015160104.tif 000003
【図２】
2015160104.tif 000004
【図３】
2015160104.tif 000005
【図４】
2015160104.tif 000006
【図５】
2015160104.tif 000007
【図６】
2015160104.tif 000008
【図７】
2015160104.tif 000009