JP7517011B2

JP7517011B2 - 超音波デバイス

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Publication number: JP7517011B2
Application number: JP2020155376A
Authority: JP
Inventors: 洋史松田; 摂内清瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2024-07-17
Anticipated expiration: 2040-09-16
Also published as: JP2022049264A

Description

本発明は、超音波デバイスに関する。

従来、超音波素子を備えた超音波デバイスが知られていた。このような超音波デバイスでは、素子基板に複数の素子および複数の端子部が設けられ、複数の端子部とＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などの電極とが電気的に接続される。例えば、特許文献１には、複数の素子を保護する封止板に設けられた貫通孔を介して、素子基板の端子部とＦＰＣの電極とが電気的に接続される超音波デバイスの配線構造が開示されている。

特開２０１７－２９２７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の配線構造では、製造コストが増加し易いという課題があった。詳しくは、端子領域の貫通孔にＦＰＣを屈曲させて挿入し、接点を保護部材で覆っている。そのため、実装工程が複雑となり自動化が難しかった。また、貫通孔を介してＦＰＣが実装されるため、ＦＰＣに引張り力などの力が作用すると貫通孔からＦＰＣが抜け易くなるという課題もあった。すなわち、簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実な実装を可能とする超音波デバイスが求められていた。

超音波デバイスは、超音波素子を含む第１基板と、前記第１基板上の電極と、貫通孔を有する第２基板と、前記電極と前記第２基板との間に介在し、前記第１基板と前記第２基板とを離間させるギャップ材と、を備え、前記第２基板は、前記第１基板に対して第１方向に積層され、前記第１方向からの平面視にて、前記貫通孔は、前記電極と重なり、前記ギャップ材は、前記貫通孔を囲むと共に、前記貫通孔とは重ならないことを特徴とする。

超音波デバイスは、超音波素子を含む第１基板と、前記第１基板上の電極と、貫通孔を有する第２基板と、前記電極と前記第２基板との間に介在し、前記第１基板と前記第２基板とを離間させるギャップ材と、を備え、前記第２基板は、前記第１基板に対して第１方向に積層され、前記第１方向からの平面視にて、前記貫通孔は、前記電極と重なり、前記ギャップ材は、前記貫通孔を囲み、前記第１方向と直交する第２方向から見たとき、前記貫通孔に続く前記ギャップ材の側面は、前記第１方向に向かって窄まることを特徴とする。

第１実施形態に係る超音波デバイスとしての超音波センサーの機能を示す模式図。超音波素子周辺の構成を示す概略断面図。ギャップ材の形態を示す概略平面図。ギャップ材の形態を示す概略断面図。第２実施形態に係るギャップ材の形態を示す概略断面図。第３実施形態に係るギャップ材の形態を示す概略断面図。

以下の各図においては、必要に応じて相互に直交するＸＹＺ軸を付し、各矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を－方向とする。＋Ｚ方向を上方、－Ｚ方向を下方ということもある。なお、本明細書における第１方向とは＋Ｚ方向を指す。第１方向と直交する第２方向とは、Ｚ軸に沿う方向と直交する方向であり、例えば、－Ｙ方向をいう。

また、以下の説明において、例えば基板に対して「基板上に」との記載は、基板の上に接して配置される場合、基板の上に他の構造物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接して配置され、一部が他の構造物を介して配置される場合のいずれかを表すものとする。

１．第１実施形態
本実施形態では、振動することによって超音波を発生させる超音波素子を１つ以上有する超音波デバイスとして、超音波センサーを例示する。第１実施形態に係る超音波センサー１の構成について図１および図２を参照して説明する。

図１に示すように、超音波センサー１は、超音波の送信受信部１００とタイマー２００とを備える。送信受信部１００は、超音波を送信方向Ｄ１に送信し、対象物Ｏにて受信方向Ｄ２に反射された超音波を受信する。送信受信部１００が送信する超音波は、後述する送信側の超音波素子によって生成される。また、送信受信部１００が受信する超音波は、後述する受信側の超音波素子によって受信される。

タイマー２００は、送信受信部１００が超音波を送信してから対象物Ｏにて反射された超音波を受信するまでの時間を計測する。これにより、超音波センサー１は、超音波センサー１から対象物Ｏまでの距離Ｌｏを計測する。

図２に示すように、送信受信部１００は、超音波素子１１３を含む第１基板１１０、電極としての第１電極１１１および第２電極１１２、ギャップ材１１４、および第２基板１１５を備える。超音波素子１１３は、送信側の超音波素子１１３と受信側の超音波素子１１３とを含む。送信側の超音波素子１１３および受信側の超音波素子１１３は、同様の構成であるため、以降は総称して単に超音波素子１１３ということもある。

送信受信部１００では、第１基板１１０から上方に向かって、振動板１１０ａ、第１電極１１１または第２電極１１２、ギャップ材１１４、および第２基板１１５がこの順番にて積層される。第２基板１１５は、ギャップ材１１４などを介して第１基板１１０に対して＋Ｚ方向に積層される。

第１基板１１０には開口部１１０ｂが形成される。開口部１１０ｂは、第１基板１１０を貫通する。第１基板１１０の上方には振動板１１０ａが積層される。そのため、開口部１１０ｂに対応する領域の振動板１１０ａは、－Ｚ方向に露出して振動可能な膜として機能する。

第１電極１１１に電圧が印加されると、送信側の超音波素子１１３がＸ軸に沿う方向およびＹ軸に沿う方向に伸縮する。これにより、上記領域の振動板１１０ａが振動して超音波が生成される。該超音波は、送信側の超音波素子１１３に対応する開口部１１０ｂから対象物Ｏへ向けて送信される。超音波は、対象物Ｏで反射された後、開口部１１０ｂを介して振動板１１０ａを振動させ、この振動が受信側の超音波素子１１３に伝達されることによって受信される。したがって、超音波センサー１を用いる際には、開口部１１０ｂを対象物Ｏに対向させる。

第１基板１１０の材料には、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ₃）、サファイア、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、および酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などが適用される。振動板１１０ａの材料には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ₃）、および酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）などが適用される。

第１基板１１０上には、振動板１１０ａを介して第１電極１１１または第２電極１１２が配置される。開口部１１０ｂの上方には、超音波素子１１３が配置される。超音波素子１１３の下方は、一部が振動板１１０ａに接し、他部が第１電極１１１に接して配置される。超音波素子１１３の－Ｘ方向の側面および上方は第２電極１１２と接する。すなわち、超音波素子１１３の一端と第１電極１１１と、および超音波素子１１３の多端と第２電極１１２とは各々電気的に接続される。超音波素子１１３が第１電極１１１および第２電極１１２と電気的に接続されるため、超音波素子１１３を駆動して超音波を発生させたり、超音波を受信させたりすることが可能となる。

超音波素子１１３に対して、側方である－Ｘ方向および＋Ｘ方向にはギャップ材１１４が配置され、上方には超音波素子１１３の保護基板である第２基板１１５が配置される。超音波素子１１３は上下および側方を略囲まれた空間に収容される。なお、ギャップ材１１４は、＋Ｚ方向からの平面視にて貫通孔１１５ａを枠状に囲む。ギャップ材１１４の詳細な形態は後述する。

超音波素子１１３には公知の圧電体が適用される。圧電体の材料としては、例えば、ペロブスカイト（ＡＢＯ₃）構造を有する複合酸化物を用いる。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの鉛系複合酸化物、鉄酸ビスマス（ＢＦＯ）系材料およびニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）などの非鉛系複合酸化物が挙げられる。鉛系複合酸化物を用いると、超音波素子１１３における振動の変位量を確保し易くなる。非鉛系複合酸化物を用いると、環境対応を促進し易くなる。

ＢＦＯ系材料では、ペロブスカイト構造のＡサイトにＢｉ（ビスマス）が位置し、Ｂサイトに鉄（Ｆｅ）が位置する。ＢＦＯ系材料には、Ｂｉ、ＦｅおよびＯ（酸素）以外の元素が添加されてもよい。該元素としては、例えば、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｂａ（バリウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｅ（セリウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｋ（カリウム）、Ｌｉ（リチウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、およびＥｕ（ユーロビウム）が挙げられ、これらのうちの１種類以上が含まれてよい。

ＫＮＮ系材料には、Ｋ、Ｎａ（ナトリウム）、ＮｂおよびＯ以外の元素が添加されてもよい。該元素としては、例えば、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｓｂ（アンチモン）、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ（銀）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｎ、Ｃｕ（銅）、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ（シリコン）、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ、およびＥｕが挙げられ、これらのうちの１種類以上が含まれてよい。

なお、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物には、結晶構造中における原子の欠損または過剰な原子の存在によって化学量論的組成からずれたもの、元素の一部が他の元素に置換されたものも含まれる。つまり、ペロブスカイト構造をとり得る限りにおいて、格子不整合、酸素欠損などによる不可避な組成のずれ、および元素の一部置換なども許容される。

第１電極１１１および第２電極１１２の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されない。第１電極１１１および第２電極１１２の材料としては、例えば、Ｐｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｕ（金）、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ステンレス鋼などの金属材料、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）などの酸化錫系導電材料、酸化亜鉛系導電材料、ルテニウム系ストロンチウム、ニッケル酸ランタン、元素ドープチタン酸ストロンチウムなどの酸化物導電材料、および導電性ポリマーなどが適用可能である。

ギャップ材１１４は、第１電極１１１上および第２電極１１２上に配置される。ギャップ材１１４は、第１電極１１１および第２電極１１２と、第２基板１１５との間に介在する。第１基板１１０と第２基板１１５とは、ギャップ材１１４によって離間され、超音波素子１１３が収容される上述した空間が形成される。

詳しくは後述するが、ギャップ材１１４は、＋Ｚ方向からの平面視にて超音波素子１１３および開口部１１０ｂと重ならない位置にあって、第１電極１１１および第２電極１１２の各々の一部を個別に枠状に囲んで形成される。第１電極１１１および第２電極１１２において、ギャップ材１１４によって枠状に囲まれた領域は、後述する導電性樹脂との電気的な接点となる。すなわち、第１電極１１１および第２電極１１２の各々において、枠状のギャップ材１１４に囲まれた領域は、簡素で小型化が容易な電極端子となる。ギャップ材１１４の詳細な形態については後述する。

ギャップ材１１４は、例えば、光硬化型などの硬化性を有する樹脂によって形成される。これにより、第１基板１１０と第２基板１１５との間の、Ｚ軸に沿う方向の間隔が高精度に形成される。

第２基板１１５は、超音波素子１１３、第１電極１１１、および第２電極１１２に対して、上方でギャップ材１１４に支持される。第２基板１１５の材料には、例えば、第１基板１１０と同様な材料が適用される。

第２基板１１５は貫通孔１１５ａを有する。貫通孔１１５ａは、枠状のギャップ材１１４の各々に対応して配置され、＋Ｚ方向からの平面視にて超音波素子１１３とは重ならない。超音波素子１１３は、第１基板１１０、第２基板１１５、およびギャップ材１１４から形成される空間に配置されるため、超音波素子１１３が発信または受信する振動が妨げられない。

ギャップ材１１４にて枠状に囲まれた領域および貫通孔１１５ａによって上方が開放された凹部１１９が形成される。凹部１１９には導電性樹脂１１８が充填される。導電性樹脂１１８は、第１電極１１１および第２電極１１２の各々に対応して電気的に接続される。導電性樹脂１１８は送信受信部１００における実装用の接続配線となる。

導電性樹脂１１８は、凹部１１９に銀ペーストなどを充填して固化させることにより形成される。充填する導電性樹脂１１８の体積を凹部１１９の内容積よりも大きくして、導電性樹脂１１８の上方の端部を第２基板１１５から上方に突出させている。導電性樹脂１１８における上方に突出した部分は、実装が容易で小型の実装用端子と成る。

ギャップ材１１４の詳細な形態について、図３および図４を参照して説明する。ここで、図３および図４においては、図示の便宜上、超音波素子１１３、振動板１１０ａ、導電性樹脂１１８などを省略すると共に、その他の構成を簡略化している。また、図３においては、第２基板１１５に遮蔽される、ギャップ材１１４、第１電極１１１、および第２電極１１２は、第２基板１１５を透過させて破線で示す。

図３に示すように、＋Ｚ方向からの平面視にて、第１電極１１１に対応する貫通孔１１５ａは第１電極１１１と重なり、第２電極１１２に対応する貫通孔１１５ａは第２電極１１２と重なる。つまり、１つの貫通孔１１５ａに、１つの第１電極１１１または１つの第２電極１１２が対応する。図示を省略するが、第１電極１１１および第２電極１１２の＋Ｙ方向は、第１基板１１０上の配線へと続いている。

ギャップ材１１４は、＋Ｚ方向からの平面視にて枠状に形成され、貫通孔１１５ａを囲むと共に、貫通孔１１５ａとは重ならない。つまり、平面的にギャップ材１１４は貫通孔１１５ａよりも大きく形成される。ここで、第１電極１１１に形成されるギャップ材１１４と、第２電極１１２に形成されるギャップ材１１４とは同様な形態である。そのため、以降、ギャップ材１１４の説明は第１電極１１１に対応するものについてのみとし、第２電極１１２に対応するものについての説明は省略する。

ギャップ材１１４が平面的に枠状に形成されるため、凹部１１９に導電性樹脂１１８を充填する際に、導電性樹脂１１８が流れ出て超音波素子１１３などに接触することが防止される。

図４に示すように、－Ｙ方向からの側面視にて、第２基板１１５は、貫通孔１１５ａにおいてギャップ材１１４に対してオーバーハングしている。つまり、Ｘ軸に沿う方向において、貫通孔１１５ａの幅は、枠状のギャップ材１１４の内側の幅よりも狭い。図示を省略するが、Ｘ軸に沿う方向のみならず、Ｚ軸と直交するその他の方向において、貫通孔１１５ａの幅はギャップ材１１４の内側の幅よりも狭い。なお、貫通孔１１５ａの幅は、少なくともＺ軸と直交する１つの方向においてギャップ材１１４の内側の幅よりも狭ければよい。

上述した貫通孔１１５ａおよびギャップ材１１４の形態によって、凹部１１９は第１電極１１１に接する下方が広く、上方が窄まった形状となる。また、第２基板１１５の下方の面における貫通孔１１５ａの周辺、つまりギャップ材１１４に対してオーバーハングする部分も導電性樹脂１１８と接するため、接着面積が増大する。これらにより、凹部１１９に導電性樹脂１１８を形成すると、導電性樹脂１１８を凹部１１９から抜け難くすることができる。

本実施形態では、＋Ｚ方向から平面視した場合のギャップ材１１４および貫通孔１１５ａの形状を略矩形としたが、上記形状はこれに限定されない。上記形状は円形や楕円形などであってもよい。また、本実施形態では、ギャップ材１１４に対して、第１電極１１１および第２電極１１２と、第２基板１１５とが各々接する構成を例示したが、これに限定されない。ギャップ材１１４が接着剤などを介して、第１電極１１１および第２電極１１２と、あるいは第２基板１１５と間接的に接する構成としてもよい。

なお、本実施形態では、超音波デバイスとして対象物Ｏとの距離Ｌｏを計測する超音波センサー１を例示したが、超音波デバイスはこれに限定されない。超音波デバイスは、例えば、流量センサー、物体検知センサー、画像センサー、および発電素子などであってもよい。

本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実に実装することができる。詳しくは、＋Ｚ方向からの平面視にて、第１電極１１１および第２電極１１２は、枠状のギャップ材１１４に各々囲まれて、貫通孔１１５ａの１つに第１電極１１１および第２電極１１２の１つが対応する。そのため、貫通孔１１５ａから凹部１１９に導電性樹脂１１８を充填して実装用の端子が形成される。また、第１電極１１１および第２電極１１２と電気的に接続される配線を貫通孔１１５ａから引き出して凹部１１９に非導電性材料などを充填することで、実装用の端子を形成することも可能となる。これにより、簡素な構成で、実装のための電極端子が形成される。したがって、ＦＰＣを屈曲させる作業が不要となり、実装工程の自動化が容易になる。また、ＦＰＣの挿入機構および固定機構などが不要となる。

また、＋Ｚ方向からの平面視にて、ギャップ材１１４が貫通孔１１５ａを囲みつつ重ならない。つまり、－Ｙ方向から側面視すると、貫通孔１１５ａにおいて、ギャップ材１１４に対して第２基板１１５はオーバーハングして配置される。そのため、実装工程において、凹部１１９に導電性樹脂１１８を充填して電極端子を形成すると、オーバーハング部が電極端子の抜け防止として機能する。これにより、電極端子を着実に実装することができる。以上により、簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実な実装を可能とする超音波センサー１を提供することができる。

２．第２実施形態
本実施形態では、第１実施形態と同様に超音波デバイスとして超音波センサーを例示する。本実施形態に係る超音波センサーは、第１実施形態の超音波センサー１に備わる送信受信部１００に対して、ギャップ材１１４の形態を異ならせたものである。そのため、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用して重複する説明は省略する。

本実施形態に係る送信受信部２２０におけるギャップ材１２４の詳細な形態について、図５を参照して説明する。ここで、図５は第１実施形態の図４と同様に、図示の便宜上、超音波素子１１３、振動板１１０ａ、および導電性樹脂１１８などを省略すると共に、その他の構成を簡略化している。

図５に示すように、本実施形態の超音波センサーが備える送信受信部２２０は、図示しない超音波素子１１３を含む第１基板１１０と、第１基板１１０上の第１電極１１１と、貫通孔１１５ａを有する第２基板１１５と、第１電極１１１と第２基板１１５との間に介在し、第１基板１１０と第２基板１１５とを離間させるギャップ材１２４と、を備える。

図示を省略するが、ギャップ材１２４は、＋Ｚ方向からの平面視にて超音波素子１１３および開口部１１０ｂと重ならない位置にあって、第１電極１１１および第２電極１１２の各々の一部を個別に枠状に囲んで形成される。第１電極１１１および第２電極１１２において、ギャップ材１２４によって枠状に囲まれた領域は、図示しない導電性樹脂１１８との電気的な接点となる。すなわち、第１電極１１１および第２電極１１２の各々において、枠状のギャップ材１２４に囲まれた領域は、簡素で小型化が容易な電極端子となる。

第２基板１１５は、第１基板１１０に対して＋Ｚ方向に積層され、＋Ｚ方向からの平面視にて、貫通孔１１５ａは電極である第１電極１１１または第２電極１１２と重なる。ギャップ材１２４は、貫通孔１１５ａを囲み、＋Ｚ方向と直交する－Ｙ方向から見たとき、貫通孔１１５ａに続くギャップ材１２４のＸ軸に沿う方向の側面は、＋Ｚ方向に向かってテーパー状に窄まる。

ギャップ材１２４に囲まれた領域および貫通孔１１５ａによって上方が開放された凹部１２９が形成される。凹部１２９には図示しない導電性樹脂１１８が充填される。導電性樹脂１１８は、第１電極１１１および第２電極１１２の各々に対応して電気的に接続される。導電性樹脂１１８は、超音波センサー１における実装用の接続配線となる。

詳しくは、－Ｙ方向から見たとき、貫通孔１１５ａに続く、ギャップ材１２４のＺ軸と直交する方向の側面は、＋Ｚ方向に向かってテーパー状に形成される。例えば、Ｘ軸に沿う方向において、凹部１２９におけるギャップ材１２４の内側の幅は、上方の端部で貫通孔１１５ａの幅に略等しく、下方の端部では上方の端部より広い。図示を省略するが、Ｘ軸に沿う方向のみならず、Ｚ軸と直交するその他の方向においても上記と同様に、下方の端部の幅は上方の端部の幅よりも広い。枠状のギャップ材１２４の内側の側面は、Ｚ軸に沿う方向に対して斜面状に形成される。

ギャップ材１２４の上記テーパー形状は、ギャップ材１２４の材料に光硬化型樹脂を用いて、硬化させる際の露光量の調節によって形成可能である。また、第２基板１１５にギャップ材１２４の材料を成膜した後、ウェットエッチングなどで形成してもよい。

凹部１２９は、上述した貫通孔１１５ａおよびギャップ材１２４の形態によって、第１電極１１１または第２電極１１２に接する下方が広く、上方が窄まった形状となる。これにより、凹部１２９に導電性樹脂１１８を形成すると、導電性樹脂１１８を凹部１２９から抜け難くすることができる。

なお、ギャップ材１２４の内側の側面において、第１実施形態の凹部１１９と同様にして、上方の端部の幅を貫通孔１１５ａの幅よりも広く形成してもよい。これにより、側面視にてギャップ材１２４と貫通孔１１５ａとの間に段差が生じて、凹部１２９から導電性樹脂１１８をさらに抜け難くすることができる。

なお、＋Ｚ方向からの平面視した場合のギャップ材１２４および貫通孔１１５ａの形状は、略矩形であることに限定されず、円形や楕円形などであってもよい。また、本実施形態では、ギャップ材１２４に対して、第１電極１１１および第２電極１１２と、第２基板１１５とが各々接する構成を例示したが、これに限定されない。ギャップ材１２４が接着剤などを介して、第１電極１１１および第２電極１１２と、あるいは第２基板１１５と間接的に接する構成としてもよい。

なお、本実施形態では、超音波デバイスとして対象物Ｏとの距離Ｌｏを計測する超音波センサーを例示したが、超音波デバイスはこれに限定されない。

本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実に実装することができる。詳しくは、＋Ｚ方向からの平面視にて、第１電極１１１および第２電極１１２は、枠状のギャップ材１２４に各々囲まれて、貫通孔１１５ａの１つに第１電極１１１および第２電極１１２の１つが対応する。そのため、貫通孔１１５ａから凹部１２９に導電性樹脂１１８を充填して実装用の端子が形成される。また、第１電極１１１および第２電極１１２と電気的に接続される配線を貫通孔１１５ａから引き出して凹部１２９に非導電性材料などを充填することで、実装用の端子を形成することも可能となる。これにより、簡素な構成で、実装のための電極端子が形成される。したがって、ＦＰＣを屈曲させる作業が不要となり、実装工程の自動化が容易になる。また、ＦＰＣの挿入機構および固定機構などが不要となる。

また、ギャップ材１２４は、貫通孔１１５ａを＋Ｚ方向からの平面視にて囲むと共に、側面が上方へ向かってテーパー状に窄まる。そのため、実装工程において、凹部１２９に導電性材料または非導電性材料を充填して電極端子を形成すると、ギャップ材１２４のテーパー形状が電極端子の抜け防止として機能する。これにより、電極端子を着実に実装することができる。以上により、簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実な実装を可能とする超音波デバイスを提供することができる。

３．第３実施形態
本実施形態では、第１実施形態と同様に超音波デバイスとして超音波センサーを例示する。本実施形態に係る超音波センサーは、第２実施形態の超音波センサーに備わる送信受信部２２０のギャップ材１２４の形態を異ならせたものである。そのため、第２実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用して重複する説明は省略する。

本実施形態に係る送信受信部３００におけるギャップ材１３４，１３５の詳細な形態について、図６を参照して説明する。ここで、図６は第１実施形態の図４と同様に、図示の便宜上、超音波素子１１３、振動板１１０ａ、および導電性樹脂１１８などを省略すると共に、その他の構成を簡略化している。

図６に示すように、本実施形態の超音波センサーが備える送信受信部３００は、図示しない超音波素子１１３を含む第１基板１１０と、第１基板１１０上の第１電極１１１および第２電極１１２と、貫通孔１１５ａを有する第２基板１１５と、第１電極１１１および第２電極１１２と第２基板１１５との間に介在し、第１基板１１０と第２基板１１５とを離間させるギャップ材１３４，１３５と、を備える。

図示を省略するが、ギャップ材１３４，１３５は、＋Ｚ方向からの平面視にて超音波素子１１３および開口部１１０ｂと重ならない位置にあって、第１電極１１１および第２電極１１２の各々の一部を個別に枠状に囲んで形成される。第１電極１１１および第２電極１１２において、ギャップ材１３４，１３５によって枠状に囲まれた領域は、図示しない導電性樹脂１１８との電気的な接点となる。すなわち、第１電極１１１および第２電極１１２の各々において、枠状のギャップ材１３４，１３５に囲まれた領域は、簡素で小型化が容易な電極端子となる。

第２基板１１５は、第１基板１１０に対して＋Ｚ方向に積層され、＋Ｚ方向からの平面視にて、貫通孔１１５ａは電極である第１電極１１１または第２電極１１２と重なる。ギャップ材１３４，１３５は、貫通孔１１５ａを囲み、＋Ｚ方向と直交する－Ｙ方向から見たとき、貫通孔１１５ａに続くギャップ材１３４，１３５のＸ軸に沿う方向の側面は、＋Ｚ方向に向かって段階的に窄まる。

ギャップ材１３４，１３５は、下方のギャップ材１３４と、上方のギャップ材１３５との２層が積層されて成る。ギャップ材１３４，１３５に囲まれた領域および貫通孔１１５ａによって上方が開放された凹部１３９が形成される。凹部１３９には図示しない導電性樹脂１１８が充填される。導電性樹脂１１８は、第１電極１１１および第２電極１１２の各々に対応して電気的に接続される。導電性樹脂１１８は、超音波センサー１における実装用の接続配線となる。

詳しくは、－Ｙ方向から見たとき、凹部１３９におけるギャップ材１３５のＸ軸に沿う方向の幅は、貫通孔１１５ａのＸ軸に沿う方向の幅に略等しい。これに対して、凹部１３９におけるギャップ材１３４のＸ軸に沿う方向の幅は、貫通孔１１５ａのＸ軸に沿う方向の幅より広い。図示を省略するが、Ｘ軸に沿う方向のみならず、Ｚ軸と直交するその他の方向においても上記と同様に、ギャップ材１３４の幅はギャップ材１３５の幅より広い。このようなギャップ材１３４，１３５の２層構造は、２段階の工程にて形成可能である。

凹部１３９は、上述した貫通孔１１５ａおよびギャップ材１３４，１３５の形態によって、第１電極１１１または第２電極１１２に接する下方が広く、上方が窄まった形状となる。これにより、凹部１３９に導電性樹脂１１８を形成すると、導電性樹脂１１８を凹部１３９から抜け難くすることができる。

なお、ギャップ材１３５の内側の側面において、第１実施形態の凹部１１９と同様にして、上方の端部の幅を貫通孔１１５ａの幅よりも広く形成してもよい。これにより、側面視にてギャップ材１３５と貫通孔１１５ａとの間に段差が生じて、凹部１３９から導電性樹脂１１８をさらに抜け難くすることができる。

なお、＋Ｚ方向からの平面視した場合のギャップ材１３４，１３５および貫通孔１１５ａの形状は、略矩形であることに限定されず、円形や楕円形などであってもよい。また、本実施形態では、ギャップ材１３４と第１電極１１１または第２電極１１２と、およびギャップ材１３５と第２基板１１５と、が各々接する構成を例示したが、これに限定されない。ギャップ材１３４，１３５は接着剤などを介して、上記の部材と間接的に接する構成としてもよい。

本実施形態によれば第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

１…超音波デバイスとしての超音波センサー、１１０…第１基板、１１１…電極としての第１電極、１１２…電極としての第２電極、１１３…超音波素子、１１４，１２４，１３４，１３５…ギャップ材、１１５…第２基板、１１５ａ…貫通孔。

Claims

超音波素子を含む第１基板と、
前記第１基板上の電極と、
貫通孔を有する第２基板と、
前記電極と前記第２基板との間に介在し、前記第１基板と前記第２基板とを離間させる
ギャップ材と、
前記第１基板上の電極と、前記貫通孔と、前記ギャップ材とで囲まれる空間に配置され
、前記第１基板上の電極と電気的に接続された導電性樹脂と、を備え、
前記第２基板は、前記第１基板に対して第１方向に積層され、
前記導電性樹脂は、前記第２基板から前記第１方向に突出し、
前記第１方向からの平面視にて、
前記貫通孔は、前記電極と重なり、
前記ギャップ材は、前記貫通孔を囲むと共に、前記貫通孔とは重ならないことを特徴と
する超音波デバイス。
前記第１方向と直交する第２方向から見たとき、前記貫通孔に続く前記ギャップ材の側
面は、前記第１方向に向かって窄まることを特徴とする、請求項１に記載の超音波デバイ
ス。
前記第２方向から見たとき、前記貫通孔に続く前記ギャップ材の前記側面は、前記第１
方向に向かってテーパー状に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の超音波デバ
イス。
前記超音波素子は、前記第１方向からの平面視にて前記貫通孔とは重ならないことを特
徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波デバイス。