[發明專利]超聲波傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 201580035687.5
• 申請日: 2015-07-09
• 公開（公告）號: CN106664493B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 小島力
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00;A61B8/00;G01N29/24;H01L41/09;H04R31/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;青煒

技術領域

本發明涉及超聲波傳感器及其制造方法。

背景技術

以往，公知有呈陣列狀配置具有開口部的半導體基板、處于以封閉開口部的方式被形成于半導體基板的表面的絕緣膜層上的雙層電極以及夾持在雙層電極之間的PZT陶瓷薄膜層的超聲波傳感器(例如參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開2010-164331號公報

在這樣的超聲波傳感器中，若欲控制發送靈敏度、接收靈敏度，則必須改變形成壓電體層的壓電材料。即，若欲準備接收專用的元件與發送專用的元件，則必須使壓電材料不同的元件并列，從而非常困難。另外，在將壓電材料統一的情況下，雖能夠改變開口部的大小等來調整收發靈敏度，但若改變開口部的大小，則導致共振頻率發生變化，從而存在實際使用困難的問題。

發明內容

本發明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供一種不改變共振頻率的規格而使收發靈敏度不同的元件共存的超聲波傳感器及其制造方法。

解決上述課題的本發明的方式在于提供一種超聲波傳感器，其特征在于，具備：基板，上述基板具有至少一個開口部；振動板，上述振動板以封閉上述開口部的方式被設置于上述基板；多個第一電極，上述多個第一電極以沿Y方向并列的方式被設置于上述振動板的與上述開口部相反的一側，并向與上述Y方向正交的X方向延伸；多個第二電極，上述多個第二電極以沿上述X方向并列的方式被設置于上述振動板的與上述開口部相反的一側，并向上述Y方向延伸；以及多個壓電體層，上述多個壓電體層至少在上述第一電極與上述第二電極交叉的部分被設置于上述第一電極與上述第二電極之間，在與上述X方向以及上述Y方向正交的Z方向，將上述第一電極、上述壓電體層以及上述第二電極重合的部分作為有源部，將上述振動板能夠通過上述有源部的驅動進行振動的區域作為可動部，在俯視觀察時，在將由一個上述可動部與被設置于上述一個可動部內的上述有源部構成的單位作為一個超聲波元件時，具備在俯視觀察時，相對于上述可動部的面積的上述有源部的面積不同的兩種以上的超聲波元件。

在上述的方式中，改變有源部相對于可動部的比例，從而能夠形成不改變共振頻率的規格，而最適于接收專用、發送專用的超聲波元件，進而能夠高效率地進行收發，來提高可靠性。

此處，優選具備在俯視觀察時，上述可動部的面積相同，且上述有源部的面積不同的兩種以上的超聲波元件。據此，同在發送專用元件與接收專用元件中，有源部的大小相同，可動部的大小改變的情況相比，能夠將共振頻率的變化抑制為非常小。即，能夠在有源部的面積相互不同的元件之間，將共振頻率的差抑制為較小。因此，能夠容易地實現具有共振頻率的規格相同，且最適于接收專用、發送專用的超聲波元件的超聲波傳感器。

另外，優選在俯視觀察時，與上述超聲波元件對應的開口部的面積實質相同，與一個開口部對應的上述壓電體層的面積相同，與一個開口部對應的上述第一電極以及第二電極中的任一方的面積不同。據此，能夠形成不大幅度地改變制造工序，而最適于接收專用、發送專用的超聲波元件。

另外，優選上述多個第二電極的寬度相互不同。據此，不需要改變超聲波元件的基本的制造工序，在形成第二電極的工序中，當在發送專用元件的區域與接收專用元件的區域進行第二電極的圖案化時，僅通過改變第二電極的寬度，便能夠形成最適于接收專用、發送專用的超聲波元件。因此，能夠非常容易地得到具有最適于接收專用、發送專用的超聲波元件的超聲波傳感器。

另外，優選上述第二電極的寬度在上述X方向內不同。據此，能夠進一步容易地形成最佳配置接收專用、發送專用元件的超聲波元件。

另外，優選上述多個壓電體層實質上由相同的壓電材料構成。據此，能夠不改變壓電材料，而形成最適于接收專用、發送專用的超聲波元件。此處，實質相同的材料不包含不可避免或者自然混入的雜質等。這樣的雜質成分優選為3％以下，更加優選為1％以下。