[发明专利]超声波转换器以及使用其的超声波诊断装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波转换器(ultrasonic transducer)以及使用该超声波转换器的超声波诊断装置，尤其，涉及一种通过M E M S(Micro Electro Mechanical Systems)技术制造的超声波转换器。

背景技术

超声波转换器通过发送、接收超声波，用于人体内的肿瘤等的诊断、或构造物的非破坏检查、流体的速度探测等。

目前为止使用的是利用了压电体的振动的超声波转换器，但随着近年的M E M S技术的进步，正积极开发在硅基板上制作振动部的电容检测型超声波转换器(C M U T：Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)。

例如，在专利文献1、专利文献2或专利文献3中对C M U T的动作可靠性提高有公开。另外，在专利文献4中，对控制C M U T的中心频率和带宽的方法有公开。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2005/0228285号说明书

专利文献2：美国专利申请公开第2009/0322181号说明书

专利文献3：日本特开2007-74263号公报

专利文献4：国际公开第2007/046180号

在所述专利文献1中公开了如下一种构造，在C M U T的空洞部形成突出的绝缘膜的突起，即使在施加崩溃(collapse)电压以上的直流电压、或施加交流电压的情况下，突起下表面虽然与空洞下表面接触，但膜片(membrane)下表面也不与空洞下表面接触。但是，由于是突起部被上下电极夹着的构造，因此，无法避免电荷向突起部的绝缘膜注入。

另一方面，在所述专利文献2中，是一种对电极的一部分进行挖空，使得膜片下表面与空洞下表面接触的区域不被上下电极夹着的构造。在该构造的情况下，由于在接触区域的膜片绝缘膜中的电场强度降低，因此可以避免电荷注入，但相应地，上下电极的重合部的面积变小，导致C M U T的驱动电压的上升、接收灵敏度的下降。

另外，在所述专利文献3中，是一种向空洞部突出的绝缘膜的突起不被上下电极夹着的构造。此时，与上述的理由同样，导致C M U T的驱动电压的上升、接收灵敏度的下降。

所述专利文献4的内容是通过在膜片设置刚性部件，调整膜片整体的刚性，控制C M U T的中心频率与带宽。但是，刚性部件的导入带来驱动电压的上升，设备动作可靠性的确保变成问题。

因此，本发明的目的在于提供一种超声波转换器及使用其的超声波诊断装置，C M U T在空洞部具有突出的突起，上部电极和下部电极之中的至少一方的电极被配置在俯视时不与突起重合的位置，其中，确保突起下表面与空洞下表面接触后到膜片下表面与空洞下表面接触的期间的电压裕度(margin)，抑制电荷向膜片绝缘膜注入，具有高发送声压与高可靠构造。

发明内容

为解决上述问题，本发明的超声波转换器具备：下部电极、形成在所述下部电极上并被绝缘膜包围的空洞部、形成在所述空洞部上的上部电极、以及形成在所述空洞部内的多个绝缘膜的突起，

其特征在于，

所述超声波转换器具备形成在所述空洞部上的多个刚性部件，

所述下部电极和所述上部电极之中的至少一方的电极通过对与所述绝缘膜的突起重合的部分进行挖空，从而被配置在俯视时不与所述绝缘膜的突起重合的位置，

各个所述刚性部件被配置成存在俯视时与所述绝缘膜的突起重合的区域。

在本发明的超声波转换器中，可以为：所述刚性部件是梁部件，在由所述绝缘膜、所述上部电极及所述梁部件构成的膜片中，配置有所述梁部件的部分的厚度比未配置梁部件的部分厚，厚的量是梁部件的厚度部分。

另外，在本发明的超声波转换器中，可以为：所述超声波转换器具备以覆盖所述上部电极以及所述空洞部的方式形成的上部绝缘膜，所述梁部件配置在所述上部绝缘膜上。

另外，在本发明的超声波转换器中，可以为：所述超声波转换器具备以覆盖所述上部电极以及所述空洞部的方式形成的上部绝缘膜，所述梁部件被埋入所述上部绝缘膜的内部。

在本发明的超声波转换器中，可以为：所述刚性部件是杨氏模量比由所述绝缘膜、所述上部电极及所述梁部件构成的膜片高的高杨氏模量部件。

另外，在本发明的超声波转换器中，可以为：所述超声波转换器具备以覆盖所述上部电极以及所述空洞部的方式形成的上部绝缘膜，所述高杨氏模量部件被埋入所述上部绝缘膜的内部。