(57)【要約】【課題】電極や配線とトランスデューサ表面の間について、高い絶縁性を有した静電容量型トランスデューサなどのトランスデューサ等を提供する。【解決手段】静電容量型トランスデューサにおいて、基板１００上に配置した第１の電極１０１と第２の電極１０２は、フレキシブル基板３００を介して、外部の回路と接続される。第１及び第２の電極は、フレキシブル基板内で絶縁フィルム３０２、３０３により上下面が挟まれていない領域の配線と対向した部分で電気的に接続される。基板上の第１及び第２の電極と電気的にそれぞれ接続された配線や電極の表面は、基板上に成膜した絶縁層２０１、２０２、あるいはフレキシブル基板が有する絶縁フィルムの何れかにより覆われている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１の電極と、前記第１の電極と間隔を隔てて形成された第２の電極を含む振動膜と、を備えたセルを１つ以上有する静電容量型トランスデューサであって、
前記第１の電極に電気的に接続された第１の配線と、該第１の配線に電気的に接続された第１の接続電極と、前記第２の電極に接続された第２の配線と、該第２の配線に電気的に接続された第２の接続電極と、前記基板上の第１の接続電極及び第２の接続電極とそれぞれ対向して配置された第３の接続電極及び第４の接続電極を有するフレキシブル基板と、備え、
前記フレキシブル基板の第３の接続電極及び第４の接続電極と前記第１の接続電極及び第２の接続電極間は、異方性導電樹脂が有する粒子の大きさより狭く、該異方性導電樹脂によりそれぞれ電気的に接続され、
前記基板上の前記電極、前記配線、前記接続電極は、該基板上に形成した絶縁層と前記フレキシブル基板が有する絶縁フィルムにより覆われていることを特徴とする静電容量型トランスデューサ。
【請求項２】
前記基板上の前記配線、前記接続電極において、該基板上に形成した絶縁層により覆われていない領域上は、絶縁機能を果たす異方性導電樹脂で充填されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項３】
前記基板上の前記第１の接続電極と前記第２の接続電極は、前記第１の電極を構成する電極層と同じ層で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項４】
前記基板上の前記第１の接続電極と前記第２の接続電極は、前記第２の電極を構成する電極層と同じ層で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項５】
前記基板上の前記第１の接続電極と前記第２の接続電極は、前記第２の電極を構成する電極層の上に成膜された金属層で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項６】
前記第１の配線の一部と、前記第２の配線の一部が、前記第１の電極を構成する電極層と同じ層で構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項７】
前記第１の接続電極と前記第２の接続電極が配置された部分の下の絶縁層に、下部の金属層と電気的に接続するためのコンタクトホールがそれぞれ形成され、一方のコンタクトホールを挟むように前記第１の接続電極が配置され、他方のコンタクトホールを挟むように前記第２の接続電極が配置されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項８】
前記第１の接続電極と前記第２の接続電極が配置された部分の下の絶縁層に、下部の金属層と電気的に接続するためのコンタクトホールがそれぞれ形成され、一方のコンタクトホールは前記第１の接続電極より前記基板の端側に配置され、他方のコンタクトホールは前記第２の接続電極より前記基板の端側に配置されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項９】
基板上に、第１の電極と、前記第１の電極と絶縁部を隔てて形成された第２の電極と、を備えたセルを１つ以上有するトランスデューサであって、
前記第１の電極に電気的に接続された配線と、該配線に電気的に接続された第１の接続電極と、前記第２の電極に接続された配線と、該配線に電気的に接続された第２の接続電極と、前記基板上の第１及び第２の接続電極とそれぞれ対向して配置された第３の接続電極及び第４の接続電極を有するフレキシブル基板と、備え、
前記フレキシブル基板の第３の接続電極及び第４の接続電極と前記第１の接続電極及び第２の接続電極間は、異方性導電樹脂が有する粒子の大きさより狭く、該異方性導電樹脂によりそれぞれ電気的に接続され、
前記基板上の前記電極、前記配線、前記接続電極は、該基板上に形成した絶縁層と前記フレキシブル基板が有する絶縁フィルムにより覆われていることを特徴とするトランスデューサ。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載のトランスデューサと、少なくとも前記トランスデューサが出力する電気信号を用いて被検体の情報を取得して処理する処理部と、を有し、
前記トランスデューサは、被検体からの音響波を受信し、前記電気信号を出力することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項１１】
光源を有し、
前記トランスデューサは、前記光源から発振した光が被検体に照射されることにより発生する光音響波を受信して電気信号に変換することを特徴とする請求項１０に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１２】
前記処理部は画像情報生成装置であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１３】
前記トランスデューサは請求項１から８の何れか１項に記載の静電容量型トランスデューサであることを特徴とする請求項１０から１２の何れか１項に記載の被検体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波などの音響波（以下、超音波で代表することもある）の送信又は受信のうち少なくともいずれかを行う静電容量型トランスデューサと、それを用いた被検体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波の送受信を行うトランスデューサとして、静電容量型のＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）がある。ＣＭＵＴは、半導体プロセスを応用したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）プロセスを用いて作製することができる。これは、圧電素子を用いた超音波トランスデューサに比べて、超音波の送信周波数の幅や受信周波数の幅が広い特徴がある。
【０００３】
図１０に示すように、ＣＭＵＴは、例えば、基板１０上に、第１の電極（下電極）１３が固定電極として配置されており、第１の電極１３上には空隙ないし間隙（キャビティ）１５を介して振動膜１１が配置されている。振動膜１１には、第２の電極（上電極）１２が第１の電極１３と対向するように配置されている（非特許文献１参照）。振動膜１１は、基板１０上に配置した支持部１４により支持されており、第１の電極１３と第２の電極１２間にパルス状の電位差を印加することで、振動膜１１が振動して、超音波が発生し外部に伝播する（超音波の送信）。一方、外部からの超音波が振動膜１１に伝わると、第２の電極１２も振動し、第１の電極１３と第２の電極１２間の距離が変化することで微小な電流が発生する。この微小な電流を検出することで、超音波の受信信号を取り出すことができる（超音波の受信）。
【０００４】
ここでは、第１の電極１３は、配線２２を介して、直流電圧発生回路３２に接続されている。また、第２の電極１２は、配線２１を介して、送受信回路３１に接続されている。直流電圧発生回路３２は、数十ボルトから数百ボルトの直流電圧Ｖａを発生し、第１の電極１３は配線２２で接続されているので、同じＶａが印加される。送受信回路３１の端子は、回路３１内部で０ボルトになるように設定されており、第２の電極１２は配線２１により接続されているので、０ボルトの電位に固定されている。そのため、第１の電極１３と第２の電極１２間は、Ｖａ（＝Ｖａ−０）ボルトの電位差が常に発生するようになっており、この電位差を、超音波の送受信を行う際の効率が高くなるように設定してＣＭＵＴが使用される。
【０００５】
一方、送受信回路３１は、超音波の受信時には電極で発生した微小な電流を電圧に変換して出力する機能と、超音波の送信時には数十ボルトから数百ボルトの高電圧パルスを発生させる機能を有している。送受信回路３１で発生した高電圧パルスは、配線２１を介して第２の電極１２に伝わり、第１の電極１３と第２の電極１２間に発生する電位差を変化させる。それにより、電極間に発生する静電引力が変化して、振動膜１１が振動し、超音波を発生させることができる。第１の電極１３と第２の電極１２の役割は、上記のものと反対であってもよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】A.S. Ergun, Y. Huang, X. Zhuang, O. Oralkan, G.G. Yarahoglu, and B.T. Khuri-Yakub, "Capacitive micromachined ultrasonic transducers: fabrication technology," Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions on, vol. 52, no. 12, pp. 2242- 2258, Dec. 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＭＵＴなどの静電容量型トランスデューサは、上述したように超音波の送受信を行うために、電極に高い直流電圧や、高電圧のパルスを印加する必要がある。そのため、ＣＭＵＴが有する電極や、電極と回路間を接続する配線、電極と配線を接続する部分に高電圧が印加される。しかし、ＣＭＵＴを超音波画像診断装置のトランスデューサとして用いる際には、被検体である生体に接触させて使用することがある。そのため、生体に対する安全性を確保するために、ＣＭＵＴの電極や電極と回路を接続する配線や電極と配線の接続部と、外部に接触するトランスデューサ表面と、の間を確実に絶縁する必要がある。本発明は、電極や配線などとトランスデューサ表面との間について、高い絶縁性を有したトランスデューサ、被検体情報取得装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み、基板上に、第１の電極と、前記第１の電極と間隔を隔てて形成された第２の電極を含む振動膜と、を備えたセルを１つ以上有する本発明の静電容量型トランスデューサは、次の特徴を有する。前記第１の電極に電気的に接続された第１の配線と、該第１の配線に電気的に接続された第１の接続電極と、前記第２の電極に接続された第２の配線と、該第２の配線に電気的に接続された第２の接続電極と、前記基板上の第１の接続電極及び第２の接続電極とそれぞれ対向して配置された第３の接続電極及び第４の接続電極を有するフレキシブル基板と、備える。前記フレキシブル基板の第３の接続電極及び第４の接続電極と前記第１の接続電極及び第２の接続電極間は、異方性導電樹脂が有する粒子の大きさより狭く、該異方性導電樹脂によりそれぞれ電気的に接続される。そして、前記基板上の前記電極、前記配線、前記接続電極は、該基板上に形成した絶縁層と前記フレキシブル基板が有する絶縁フィルムにより覆われている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記の如き被覆構造により、電極や配線などとトランスデューサ表面間で高い絶縁性を有した静電容量型トランスデューサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図。
【図２】第１の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図。
【図３】第１の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図。
【図４】第２の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図。
【図５】第３の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図。
【図６】第４の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図。
【図７】第５の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図。
【図８】第６の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図。
【図９】被検体情報取得装置の例を説明する模式図。
【図１０】従来の超音波プローブを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のトランスデューサでは、基板上に、第１の電極と該第１の電極と絶縁部を隔てて形成された第２の電極を含むセルを１つ以上有し、基板上の電極、配線、接続電極は、基板上に形成した絶縁層とフレキシブル基板の絶縁フィルムにより覆われている。前記絶縁部は圧電素子などでもあり得るが、典型的には、トランスデューサは、第１の電極と間隔を隔てて形成された第２の電極を含む振動膜を備えたセルを有する静電容量型トランスデューサである。
【００１２】
本発明では、上記課題を解決するために、電極と外部の回路とを接続する配線部分に注目した。本発明のトランスデューサは、フレキシブル基板を用いて、基板上の接続電極とフレキシブル基板上の接続電極とを、異方性導電樹脂（薄い異方性導電膜（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）など）で電気的に接続する。そして、基板上の電極、配線などの、電圧が印加される導電性の部分は、基板上に成膜した絶縁層またはフレキシブルプリント基板が有する絶縁フィルムの何れかに覆われていることを特徴とする。以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００１３】
以下図面を用いて、本発明のトランスデューサの実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の静電容量型トランスデューサの模式図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は直線Ａ-Ｂの断面図、図１（ｃ）は直線Ｃ-Ｄの断面図である。図２は、図１の本実施形態の静電容量型トランスデューサの基板１００を説明する模式図である。
【００１４】
これらの図において、１００は基板、１０１は第１の電極、１０２は第２の電極、１０３は空隙ないし間隙（キャビティ）、１０４は振動膜、１０５は支持部、１１１は第１の配線、１１２は第２の配線、１１３は第１の接続電極、１１４は第２の接続電極である。また、２０１は第１の絶縁層、２０２は第２の絶縁層、２１１は第１の電極層、２１２は第２の電極層、３００はフレキシブル基板であるフレキシブルプリント配線基板である。さらに、３０１は導電膜、３０２は第１の絶縁フィルム、３０３は第２の絶縁フィルム、３１１は第３の接続電極、３１２は第４の接続電極、３１３は第３の配線、３１４は第４の配線、４０１は第１の異方性導電樹脂、４０２は第２の異方性導電樹脂である。９００はセルである。
【００１５】
基板１００上に、第１の電極１０１が固定電極として配置されており、第１の電極１０１上は、空隙１０３を介して、振動膜１０４が配置されている。振動膜１０４上には、第２の電極１０２が、第１の電極１０１と対向するように配置されている。振動膜１０４は支持部１０５により支持されており、振動膜１０４と第２の電極１０２が振動するようになっている。第１の電極１０１は、基板１００上の第１の配線１１１と、フレキシブルプリント配線基板３００上の第３の配線３１３により、直流電圧発生回路（不図示）に接続されている。第１の配線１１１と第３の配線３１３は、第１の配線１１１に接続された第１の接続電極１１３と第３の配線３１３に接続された第３の接続電極３１１間について、第１の異方性導電樹脂４０１により電気的に接続されている。第２の電極１０２は、基板１００上の第２の配線１１２とフレキシブルプリント配線基板３００上の第４の配線３１４により、送受信回路（不図示）に接続されている。第２の配線１１２と第４の配線３１４は、第２の配線１１２に接続された第４の接続電極１１４と第４の配線３１４に接続された第４の接続電極３１２間について、第１の異方性導電樹脂４０１により電気的に接続されている。
【００１６】
図２を用いて、基板１００とその上に形成されたＣＭＵＴについて、説明する。基板１００には、絶縁基板が用いられている。第１の電極１０１は、基板１００上に成膜にて形成した第１の金属層２１１により構成されている。第１の電極１０１は、必要な送受信効率を得るために必要な抵抗と、必要な電極表面の粗さを実現できる厚さに設定される。振動膜１０４と支持部１０５は、第１の金属層２１１上に成膜で形成した第１の絶縁層２０１により構成されている。この第１の絶縁層２０１は、第１の電極１０１を覆っており、第１の絶縁層２０１の上下に配置された金属層間を絶縁する機能を有している。第２の電極１０２は、第１の絶縁層２０１上に成膜にて形成した第２の金属層２１２により、構成されている。第２の電極１０２は、必要な送受信効率を得るために必要な抵抗と、振動膜が必要な機械特性を実現できる厚さに設定される。第２の電極１０２は、第２の金属層２１２上に成膜で形成した第２の絶縁層２０２により覆われている。この第２の絶縁層２０２により、第２の電極１０２は覆われているため、外部と電気的な絶縁が保たれている。
【００１７】
本実施形態では、第１の配線１１１と第１の接続電極１１３は 、第１の電極１０１と同様に、基板１００上に成膜により形成した第１の金属層２１１により構成されている。この第１の金属層２１１は、第１の電極を構成する電極層と同じ層で構成されている。第１の配線１１１により、第１の電極１０１と第１の接続電極１１３間は電気的に接続されている。前述したように、第１の金属層２１１上には、第１の絶縁層２０１が成膜で形成されている。第１の金属層で構成される第１の配線１１１の一部と第１の接続電極１１３は、第１の絶縁層２０１に覆われていない。これは、絶縁層を選択的に形成する方法や、絶縁層を形成した後にエッチングにより一部の領域を選択的に除去するなどのＭＥＭＳ技術を用いることで容易に実現することができる。第１の絶縁層２０１に覆われていない部分を形成する理由は、露出した部分の接続電極１１３とフレキシブルプリント配線基板３００の接続電極３１１とを第１の異方性導電樹脂４０１により電気的に接続することにある。副次的には、前記異方性導電樹脂が逃げる部分も作って、ここに絶縁部の第２の異方性導電樹脂４０２が形成されるようにすることにもある。
【００１８】
第１の絶縁層２０１上に成膜した第２の金属層２１２により、第２の電極１０２、第２の配線１１２、第２の接続電極１１４が構成されている。第２の接続電極１１４が配置される領域には、第１の絶縁層２０１が配置されていない。そのため、第２の配線１１２は、第１の絶縁層２０１と基板１００の間にある段差を跨いで電気的に接続される。また、第２の接続電極１１４は、基板１００上に直接配置されている。第２の金属層２１２で構成された第２の電極１０２と、第２の配線１１２の一部は、第２の絶縁層２０２により覆われている。一方、第２の金属層２１２で構成された第２の配線１１２の一部と、第２の接続電極１１４は、第２の絶縁層２０２により覆われていない。ここでも、第２の絶縁層２０２に覆われていない部分を作る主な理由は、露出した部分の接続電極１１４とフレキシブルプリント配線基板３００の接続電極３１２とを第１の異方性導電樹脂４０１により電気的に接続することにある。
【００１９】
上記構成で、第１の絶縁層２０１と第２の絶縁層２０２は、振動膜に必要な機械特性を満たしている。また、これらの材料として、シリコンの窒化膜など、成膜により形成できる材料であれば用いることができる。第１の金属層２１１は、第１の絶縁層２０１と第２の絶縁層２０２を成膜する際の熱に耐えることができる金属材料であれば何でも用いることができる。第２の金属層２１２は、振動膜に必要な機械特性と電気特性を満たして、第１の絶縁層２０１と第２の絶縁層２０２を成膜する際の熱に耐えることができる金属材料であれば何でも用いることができる。これらの金属層として、アルミニウムやアルミニウム合金、タングステン、チタンなどを用いることができる。
【００２０】
本実施形態では、基板１００上の第１の電極１０１と第２の電極１０２、第１の配線１１１の一部と第２の配線１１２の一部は、絶縁特性が優れ成膜した絶縁層２０１、２０２により、覆われている。絶縁層２０１、２０２は、成膜により電極上に形成するため、電極や配線を確実に覆うことができ、電極や配線とセンサ表面間とを確実に電気的に絶縁することができる。
【００２１】
第１の接続電極１１３と第２の接続電極１１４は、外部の回路と電気的に接続するためのフレキシブルプリント配線基板３００との接続部として用いられる。第１の接続電極１１３と第２の接続電極１１４は、基板１００上に配置されている。そのため、基板１００上の接続電極１１３、１１４と、フレキシブルプリント配線基板３００上の接続電極３１１、３１２間に異方性導電樹脂を配置する。このことで、フレキシブルプリント配線基板３００の配線へ第１の電極１０１と第２の電極１０２を、共にそれぞれ電気的に接続することができる。
【００２２】
図３は、本実施形態の静電容量型トランスデューサのフレキシブルプリント配線基板３００を説明する模式図である。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は直線Ａ-Ｂの断面図、図３（ｃ）は直線Ｃ-Ｄの断面図、図３（ｄ）は直線Ｅ-Ｆの断面図である。本実施形態では、第１の接続電極１１３と直流電圧発生回路間の接続に用いる配線３１３、第２の接続電極１１４と送受信回路間の接続に用いる配線３１４は、フレキシブルプリント配線基板３００を用いている。フレキシブルプリント配線基板３００は、配線としての導電層３０１を、第１の絶縁フィルム３０２と第２の絶縁フィルム３０３で挟み込んでいる構成となっている。フレキシブルプリント配線基板３００は、基板１００側の端では、導電層３０１が第１の絶縁フィルム３０２のみで覆われており、片面の導電層３０１は露出している。露出している領域は、基板１００上の接続電極１１３、１１４と絶縁層２０１、２０２により覆われていない配線１１１、１１２とが重なるように配置されている。露出している領域に配置された接続電極３１１、３１２では、基板１００上に配置された接続電極１１３、１１４と対向するように配置されている。
【００２３】
また、基板１００上にフレキシブルプリント配線基板３００が配置されており、導電層３０１が露出した第１の絶縁フィルム３０２の領域と基板１００間には、異方性導電性樹脂が充填して配置されている。異方性導電性樹脂（ＡＣＦ）は、微細な導電性金属粒子（直径は数マイクロメータから十数マイクロメータ）を含有している絶縁性の熱硬化性樹脂である。対向して配置された接続電極１１３と接続電極３１１間の距離は、異方性導電性樹脂が有する微細な導電性金属粒子（数マイクロメータから十マイクロメータ程度）の大きさより小さくなっている。そのため、接続電極１１３と接続電極３１１間は、これら接続電極が配置されている領域で、微細な導電性金属粒子により電気的に接続されている。同様に、接続電極１１４と接続電極３１２間の距離は異方性導電性樹脂が有する微細な導電性金属粒子の大きさより小さくなっており、接続電極１１４と接続電極３１２が配置されている領域で、電極間は金属粒子により電気的に接続されている。本実施形態では、第１の接続電極１１３と第２の接続電極１１４は、同じ基板１００上に配置されている。従って、それぞれと対向するフレキシブルプリント配線基板３００上の接続電極３１１、３１２との距離を均一にすることができ、電気接続の信頼性の高い接続を簡単な工程で実現することができる。本明細書では、上下の接続電極間での電気的接続を行っている異方性導電性樹脂を、第１の異方性導電性樹脂４０１と呼ぶ。
【００２４】
一方、接続電極３１１、３１２や接続電極１１３、１１４が配置されていない領域の異方性導電樹脂は、接続電極１１３と接続電極３１１、または接続電極１１４と接続電極３１２の電極厚さ分だけ、基板１００と絶縁フィルム３０２間の距離は広くなっている。よって、そもそも電極が配置されていないため、絶縁性の樹脂として機能している。また、基板１００上や第１の絶縁フィルム３０２上の異なる電極間の距離は、異方性導電性樹脂の導電性金属粒子のサイズより十分大きくなっており、基板１００上の異なる接続電極間や、絶縁フィルム３０２上の異なる電極間は電気的に絶縁されている。本明細書では、絶縁性の樹脂として機能しているものを、第２の異方性導電樹脂４０２と呼ぶ（図１の４０２で示す部分を参照）。このように、絶縁機能を果たす異方性導電樹脂は、基板上の配線、接続電極において、基板上に形成した絶縁層により覆われていない領域上を充填している。
【００２５】
本実施形態では、第１の電極１０１、第２の電極１０２、第１の配線１１１、第２の配線１１２、接続電極１１３、１１４、３１１、３１２は、絶縁層２０１、２０２、第１の絶縁フィルム３０２、第２の異方性導電樹脂４０２の何れかにより完全に覆われる。従って、外部との間で絶縁されている。基板１００に成膜した絶縁層２０１、２０２は、基板１００上の電極１０１、１０２を確実に覆って外部と絶縁することができる。また、高い絶縁性を有しているため絶縁層の厚さを薄くすることができ、超音波の送受信特性に適した振動膜を得ることができる。絶縁フィルム３０２は、絶縁層の絶縁性を均一に、且つ絶縁層の厚さを厚くすることができる。また、基板１００と第１の絶縁フィルム３０２間について、接続電極１１３、１１４と接続電極３１１、３１２の周辺の領域はすべて、絶縁性の異方性導電樹脂４０２により囲まれているため、高い絶縁性を確保することができる。こうして、電極や配線とトランスデューサ表面の間について高い絶縁性を有した静電容量型トランスデューサを提供することができる。
【００２６】
本実施形態では、基板１００は絶縁基板として説明しているが、これに限らない。導電性の基板を用いて、表面に絶縁層を成膜した基板も同様に用いることができる。また、第１の電極１０１に直流電圧発生手段を接続し、第２の電極１０２に送受信回路を接続しているが、この形態に限らない。第１の電極１０１に送受信回路を接続し、第２の電極１０２に直流電圧発生手段を接続したものにも本実施形態を適用することができる。また、第１の電極１０１と振動膜１０４間に空隙１０３を配置しているが、空隙１０３の上下に成膜した酸化シリコンなどの絶縁層を追加で配置する構成にしてもよい。
【００２７】
また、第１の接続電極を第１の金属層２１１で構成し、第２の接続電極を第２の金属層２１２で構成するとしたが、接続電極１１３、１１４上に、第３の金属層（後述の実施例を参照）を配置した構成も取ることができる。これにより、接続電極の最表面を、異方性導電樹脂による電極間の接続に適した金属材料で構成することができる。また、接続電極の厚さを、第１の電極１１１や第２の電極１１２の厚さと異ならせることができるので、接続に適した厚さにすることができ、そのため、電気特性の優れた電気接続を行うことができる。
【００２８】
さらに、トランスデューサの最表面には、第２の絶縁層２０２や、第１の絶縁フィルム３０２のみが配置されているが、本実施形態はこの形態に限らない。絶縁層や絶縁フィルム上に、シリコーンゴムにより形成された保護膜や、音響レンズを配置した構成に用いることもできる。この構成の場合、トランスデューサの最表面に絶縁材料であるシリコーンゴム層が配置されているので、より絶縁性が高い。万一やわらかいシリコーンゴム層に傷などが入った場合でも、第２の絶縁層２０２や、第１の絶縁フィルム３０２で絶縁性を確保することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、接続電極１１３、１１４が、第１の絶縁層２０１上に配置されている点が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同じである。図４は、第２の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図である。本実施形態では、第１の電極１０１に接続された第１の配線１１１は、その一部が第１の金属層２１１により構成されている。第１の電極１０１に接続された第１の配線１１１の残りの部分と、第１の接続電極１１３は、第２の金属層２１２により構成されている。このように本実施形態では、基板上の第１の接続電極と第２の接続電極は、少なくとも一部、第２の電極を構成する電極層と同じ層で構成されている。
【００３０】
第１の金属層２１１上は、第１の絶縁層２０１が成膜により形成されているが、一部の領域が、第１の絶縁層２０１により覆われていない領域５００を有している。この領域５００を、第１のコンタクトホール５００と呼ぶ。このコンタクトホールは、絶縁層の一部をくり抜いて実現するため、凹部を有した形状になる。この第１のコンタクトホール内で、第１の金属層２１１と第２の金属層２１２を電気的に接続する。具体的には、第１の絶縁層２０１上に配置した第２の金属層２１２により、第１の絶縁層２０１下の第１の配線１１１と第１の絶縁層２０１上の第１の接続電極１１３間が第１のコンタクトホール５００において、電気的に接続されている。また、第２の電極１０２に接続された第２の配線１１２と第２の接続電極１１４は、第１の絶縁層２０１上の第２の金属層２１２により構成される。第２の接続電極１１４と第２の配線１１２の一部は、第２の絶縁層２０２に覆われておらず露出している。ここでも、第２の絶縁層２０２に覆われていない部分を作る主な理由は、露出した部分の接続電極１１４とフレキシブルプリント配線基板３００の接続電極３１２とを第１の異方性導電樹脂４０１により電気的に接続することにある。
【００３１】
上記の如く、第１の接続電極１１３と第２の接続電極１１４は、第１の絶縁層２０１上に配置されている。そして、フレキシブルプリント配線基板３００上の第１の接続電極３１１や第２の接続電極３１２と、第１の異方性導電性樹脂４０１により、電気的に接続されている。また、第１の配線１１１、第１の接続電極１１３、第２の配線１１２、第２の接続電極１１４で絶縁層に覆われていない領域は、フレキシブルプリント配線基板３００が上部を覆うように配置されている。絶縁層に覆われていない領域とフレキシブルプリント配線基板３００間には、第２の異方性導電樹脂４０２が充填されており、外部と電気的に絶縁されている。
【００３２】
本実施形態に係る静電容量型トランスデューサでは、接続電極を第１の絶縁層２０１上に配置できるため、導電性の基板１００からの距離を離すことができ、接続電極での寄生容量を小さくすることができる。寄生容量は、送受信回路の特性を劣化させるため、本実施形態では、導電性の基板を用いた場合でも、送受信特性の劣化が少なく、電極や配線とトランスデューサ表面の間について高い絶縁性を有した静電容量型トランスデューサを提供することができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、接続電極１１３、１１４を第３の金属層２１３で構成している点が異なる。つまり本実施形態では、基板上の第１の接続電極と第２の接続電極は、第２の電極を構成する電極層の上に成膜された金属層で構成されている。それ以外は、第１及び第２の実施形態の何れかと同じである。
【００３４】
図５は、第３の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図である。本実施形態では、第１の電極１０１に接続された第１の配線１１１は、その一部を第１の金属層２１１により構成されている。第１の電極１０１に接続された第１の配線１１１の残りの部分と、第１の接続電極１１３は、第３の金属層２１３により構成されている。第１の金属層２１１上は、第１の絶縁層２０１と第２の絶縁層２０２が成膜により形成されているが、一部の領域が、絶縁層２０１、２０２により覆われていない領域５０１を有している。この領域５０１を、第２のコンタクトホールと呼ぶ。このコンタクトホールは、絶縁層の一部をくり抜いて実現するため、凹部を有した形状になる。この第２のコンタクトホール５０１内で、第１の金属層２１１と第３の金属層２１３を電気的に接続する。具体的には、第２の絶縁層２０２上に配置した第３の金属層２１３により、第１の絶縁層２０１下の第１の配線１１１と第２の絶縁層２０２上の第１の接続電極１１３間が第２のコンタクトホール５０１において、電気的に接続されている。
【００３５】
また、第２の電極１０２に接続された第２の配線１１２は、その一部を第２の金属層２１２により構成されている。第２の電極１０２に接続された第２の配線１１２の残りの部分と第２の接続電極１１４は、第３の金属層２１３により構成されている。第２の金属層２１２上は、第２の絶縁層２０２が成膜により形成されているが、一部の領域が第２の絶縁層２０２により覆われていない領域５０２を有している。この領域５０２を、第３のコンタクトホールと呼ぶ。このコンタクトホールは、絶縁層の一部をくり抜いて実現するため、凹部を有した形状になる。この第３のコンタクトホール５０２内で、第２の金属層２１２と第３の金属層２１３を電気的に接続する。具体的には、第２の絶縁層２０２上に配置した第３の金属層２１３により、第１の絶縁層２０１上の第２の配線１１２と第２の絶縁層２０２上の第２の接続電極１１４間が電気的に接続されている。
【００３６】
第１の接続電極１１３と第２の接続電極１１４は、フレキシブルプリント配線基板３００上の第１の接続電極３１１や第２の接続電極３１２と、第１の異方性導電性樹脂４０１により、電気的に接続されている。第１の配線１１１、第１の接続電極１１３、第２の配線１１２、第２の接続電極１１４で絶縁層に覆われていない領域は、フレキシブルプリント配線基板３００が覆うように配置されている。絶縁層に覆われていない領域の配線とフレキシブルプリント配線基板３００間は、第２の異方性導電樹脂４０２が充填されており、外部と電気的に絶縁されている。また、コンタクトホール５０１、５０２内は、第２の異方性導電樹脂４０２で充填されており、絶縁が保たれている。異方性導電樹脂で電極間を接続させる際に、異方性導電樹脂を加熱して粘度を下げた後、硬化させる。ここで、コンタクトホールは、凹部形状であるので、異方性導電樹脂を加熱した際、樹脂は凹部内に流れ込む。よって、コンタクトホール内を完全に樹脂で充填することができる。この際、第１の異方性導電樹脂４０１や基板の端部の第２の異方性導電樹脂４０２も形成することができる。すなわち、加熱時、同時に電極間を加圧して、電極間を電気的に接続させるための第１の異方性導電樹脂４０１を形成する。そして、第２の異方性導電樹脂４０２の部分も、粘度が下がった異方性導電樹脂がはみ出し、硬化されることで同時に形成される。
【００３７】
本実施形態では、配線が、異なる金属層間を電気的に接続するためのコンタクトホールを必ず有しており、コンタクトホールは凹部の形状であるので、異方性導電樹脂で確実に充填することができる。そのため、複数の金属層を跨いだ配線部で、より高い絶縁性を有した静電容量型トランスデューサを提供することができる。
【００３８】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、配線１１１、１１２の一部を第１の金属層２１１により構成する点が異なる。つまり本実施形態では、第１の配線の一部と第２の配線の一部が、第１の電極を構成する電極層と同じ層で構成されている。それ以外は、第３の実施形態と同じである。
【００３９】
図６は、第４の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図である。本実施形態では、第２の配線１１２を、第４のコンタクトホール５０３を介して、一旦第１の金属層２１１を経由させていることが異なる。第１の金属層２１１を形成する際に、第２の配線１１２の一部を形成する。第１の金属層２１１にある第２の配線１１２は、両端に第４のコンタクトホール５０３と第３のコンタクトホール５０２を有している。第４のコンタクトホールは、第１の金属層２１１上に第１の絶縁層２０１を配置しない領域を作り形成する。第４のコンタクトホール５０３内には、第２の金属層２１２が積層され、第２の配線１１２と接続されている。第４のコンタクトホール内に積層された第２の金属層２１２上は、第２の絶縁層２０２で覆われている。
【００４０】
本実施形態の構成によると、第１の配線１１１と第２の配線１１２の大部分が、第１の絶縁層２０１と第２の絶縁層２０２により２重に覆われているので、配線部の絶縁をより確実に行うことができる。そのため、素子から接続電極までの配線の長さが長くなっても、絶縁を確実に行うことができる。このように、本実施形態では、素子と接続電極間の配線の長さが長い場合でも、高い絶縁性を有した静電容量型トランスデューサを提供することができる。
【００４１】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、コンタクトホールが接続電極の中央に配置されている点が異なる。すなわち本実施形態では、第１の接続電極と第２の接続電極が配置された部分の下の絶縁層に、下部の金属層と電気的に接続するためのコンタクトホールがそれぞれ形成される。そして、一方のコンタクトホールを挟むように第１の接続電極が配置され、他方のコンタクトホールを挟むように第２の接続電極が配置されている。それ以外は、第１から第４の何れかの実施形態と同じである。
【００４２】
図７は、第５の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図である。本実施形態では、図５の静電容量型トランスデューサの変形例として異なる点のみを説明する。本実施形態では、第５の実施形態では第２の絶縁層２０２上に配置した接続電極１１３、１１４が、第３の絶縁層２０３上に配置されている点が異なる。第１の接続電極１１３は、２つの領域に分割されており、第２のコンタクトホール５０１がその分割された接続電極１１３の間に配置されている。第１の接続電極１１３は、第２の絶縁層２０２上に成膜した第３の金属層２１３により構成され、第３の金属層２１３は第２のコンタクトホール５０１内の第１の配線１１１と電気的に接続されている。
【００４３】
同様に、第２の接続電極１１４は、２つの領域に分割されており、第３のコンタクトホール５０２がその分割された接続電極１１４の間に配置されている。第２の接続電極１１４は、第２の絶縁層２０２上に成膜した第３の金属層２１３により構成され、第３の金属層２１３は第３のコンタクトホール５０２内の第２の配線１１２と電気的に接続されている。
【００４４】
本実施形態の構成によると、基板１００上の接続電極１１３、１１４は、フレキシブルプリント配線基板３００上の接続電極３１１、３１２と、第１の異方性導電樹脂４０１により、固定されている。その為、基板１００とフレキシブルプリント配線基板３００間が固定された接続電極が図面に対して左右に分割され、その中央部に配置されたコンタクトホール５０１、５０２上は、フレキシブルプリント配線基板３００の絶縁フィルム３０２で確実に覆われる。また、異方性導電樹脂を硬化させる際、左右を接続電極で覆われているため、樹脂４０２が、接続電極に挟まれた領域に、より確実に充填される。
【００４５】
本実施形態では、コンタクトホール付近が更に高い絶縁性を有した静電容量型トランスデューサを提供することができる。
【００４６】
（第６の実施形態）
第６の実施形態では、コンタクトホールが接続電極より基板端側に配置されている点が異なる。すなわち本実施形態では、第１の接続電極と第２の接続電極が配置された部分の下の絶縁層に、下部の金属層と電気的に接続するためのコンタクトホールがそれぞれ形成される。そして、一方のコンタクトホールは第１の接続電極より基板の端側に配置され、他方のコンタクトホールは第２の接続電極より基板の端側に配置されている。それ以外は、第１から第５の何れかの実施形態と同じである。
【００４７】
図８は、第６の実施形態に係る静電容量型トランスデューサを説明する模式図である。本実施形態では、図５の静電容量型トランスデューサの変形例として異なる点のみを説明する。本実施形態では、第５の実施形態では第２の絶縁層２０２上に配置した接続電極１１３、１１４が、第３の絶縁層２０３上に配置されている点が異なる。第１の接続電極１１３は、第２のコンタクトホール５０１が配置された位置と、素子が配置された位置の間に配置されている。第１の接続電極１１３は、第２の絶縁層２０２上に成膜した第３の金属層２１３により構成され、第３の金属層２１３は第２のコンタクトホール５０１内の第１の配線１１１と電気的に接続されている。
【００４８】
同様に、第２の接続電極１１４は、第３のコンタクトホール５０２が配置された位置と、素子が配置された位置の間に配置されている。第２の接続電極１１４は、第２の絶縁層２０２上に成膜した第３の金属層２１３により構成され、第３の金属層２１３は第３のコンタクトホール５０２内の第２の配線１１２と電気的に接続されている。
【００４９】
本実施形態の構成によると、コンタクトホール５０１、５０２と基板１００端までの間には、フレキシブルプリント配線基板３００の導電層３０１の下部に第２の絶縁フィルム３０３が配置されている。第２の絶縁フィルム３０３は、ある厚さを有しており、フレキシブルプリント配線基板３００と基板１００間の距離が狭くなるので、その領域に配置される第２の異方性導電樹脂４０２に必要な厚さが薄くて済む。そのため、異方性導電樹脂を硬化させる際、フレキシブルプリント配線基板３００と基板１００間を第２の異方性導電樹脂４０２で確実に充填することができる。
【００５０】
本実施形態では、フレキシブルプリント配線基板３００と基板１００の接続に必要な面積をほとんど増やすことなく、更に高い絶縁性を有した静電容量型トランスデューサを提供することができる。
【００５１】
第５と第６の実施形態では、静電容量型トランスデューサの構成を、第３の実施形態で説明した図５の変形例として説明したが、これに限らない。第１、第２、第４の何れかの実施形態で説明した静電容量型トランスデューサの構成などをはじめ、他の静電容量型トランスデューサの構成にも、同様に用いることができる。
【００５２】
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、上記第１から第６の実施形態で説明した静電容量型トランスデューサなどのトランスデューサを備え、超音波を含む音響波を用いて測定対象物の情報を取得する被検体情報取得装置の一種の画像形成装置である。
【００５３】
図９は、本実施形態の画像形成装置を説明する模式図である。図９において、６００は画像形成装置、６０１は光源、６０２は測定対象、６０３は静電容量型トランスデューサなどのトランスデューサ、６０４は処理部である画像情報生成装置、６０５は画像表示器である。また、７０１は超音波、７０２は反射した超音波、７０３は超音波送信情報、７０４は電気信号の超音波受信信号である。また、７０５は送受信の再現画像情報、７０６は発光指示信号、７０７は光、７０８は光７０７の照射により発生した音響波（超音波）、７０９は光音響波受信信号、７１０は光音響信号による再現画像情報である。
【００５４】
図９（ａ）に、上記第１から第６の実施形態で説明した静電容量型トランスデューサなどのトランスデューサにおいて超音波を送受信して、画像を形成する画像形成装置を示す。以下、送信した超音波を用いた超音波測定について具体的に説明する。静電容量型トランスデューサ６０３から、測定対象物６０２に向かって超音波７０１が出力（送信）される。測定対象物６０２の表面で、その界面での固有音響インピーダンスの差により、超音波が反射する。反射した超音波７０２は、静電容量型トランスデューサ６０３で受信され、例えば、受信信号の大きさや形状、時間の情報が超音波受信信号７０４として画像情報生成装置６０４に送られる。一方、送信超音波の大きさや形状、時間の情報は超音波送信情報として、画像情報生成装置６０４で記憶される。画像情報生成装置６０４では、超音波受信信号７０４と超音波送信情報７０３を基に測定対象物６０２の画像信号を生成して、再現画像情報７０５として出力する。画像表示器６０５では、超音波送受信による再現画像情報を基に、測定対象物６０２を画像として表示する。
【００５５】
また、第１から第６の何れかの実施形態に記載の静電容量型トランスデューサなどのトランスデューサは、光音響効果を利用した超音波の受信に用いることができ、それを実行する画像形成装置に適用することができる。図９（ｂ）を用いて、本例の超音波測定装置の動作を具体的に説明する。まず、発光指示信号７０６に基づいて、光源６０１から光７０７（パルス光）を発振させることにより、測定対象物６０２に光７０７を照射する。測定対象物６０２では光７０７の照射により光音響波（超音波）７０８が発生し、この超音波７０８を静電容量型トランスデューサ６０３で受信する。受信信号の大きさや形状、時間の情報が、電気信号に変換された光音響波受信信号７０９として画像情報生成装置６０４に送られる。一方、光源６１０で発生させた光７０７の大きさや形状、時間の情報（発光情報）が、光音響信号として画像情報生成装置６０４に記憶される。光音響信号の画像情報生成装置６０４では、光音響波受信信号７０９と発光情報を基に測定対象物６０２の画像信号を生成して、光音響信号による再現画像情報７１０として出力する。画像表示器６０５では、光音響信号による再現画像情報７１０を基に、測定対象物６０２を画像として表示する。
【００５６】
また、画像表示器６０５では、超音波送受信による再現画像情報７０５と光音響信号による再現画像情報７１０との２つの情報を基に、測定対象物６０２を画像として表示することもできる。この場合、複数の受信情報を元にして画像を形成できるため、情報量の多い画像を表示することができる。
【００５７】
本実施形態で示したように、第１から第６の実施形態に記載の静電容量型トランスデューサは、内部の電極や配線と表面との高い絶縁性が確保されているため、それを使用した画像形成装置などでは高い安全性を達成することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１００・・基板、１０１・・第１の電極、１０２・・第２の電極、１０３・・間隔、１０４・・振動膜、１０５・・支持部、１１１・・第１の配線、１１２・・第２の配線、１１３・・第１の接続電極、１１４・・第２の接続電極、２０１、２０２・・絶縁層、３００・・フレキシブル基板、３０２、３０３・・絶縁フィルム、３１１・・第３の接続電極、３１２・・第４の接続電極、４０１・・異方性導電樹脂、９００・・セル
【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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