[發明專利]壓電元件及其制造方法、超聲波探測器、超聲波測定裝置

在審

• 申請號: 201610950546.2
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN106876575A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 山崎清夏;田村博明
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H01L41/113
• 分類號: H01L41/113;H01L41/47
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 田喜慶,吳孟秋

相關申請的交叉引用

于2015年11月4日提交的日本專利申請No.2015-216383的全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明涉及壓電元件等。

背景技術

將利用壓電元件作為超聲波的發送用及接收用的換能器的超聲波探測器及超聲波測定裝置進行使用來測定生物體信息，并進行血管機能的評價或血管疾病的判斷。例如，專利文獻1中公開了利用通過處理接收到的超聲波的振幅信息而得到的來自生物體組織的反射波信號強度與通過處理接收到的超聲波的相位信息而得到的生物體組織的移動速度來自動地檢測出血管壁的超聲波探測器及超聲波測定裝置。

上述超聲波探測器及超聲波測定裝置中使用的壓電元件是例如如專利文獻2公開的那樣在薄膜上的振動板上層疊壓電體而制成。

然而，在將壓電元件作為將電轉換為物理性運動(例如振動)的致動器而進行使用情況下，由于期望低耗電且得到高動能的高收益性，因此如何提高轉換效率則尤為重要。作為提高轉換效率的一種方法，想到了使振動板變薄，但是由于制造技術上的制約，因此對于變薄也存在界限，從而通過振動板的薄化來提高轉換效率的方案已經到達了極限。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-173177號公報

專利文獻2：日本特開昭60-206315號公報

發明內容

本發明的目的在于提供使將電轉換為物理性運動時的壓電元件的轉換效率提高的新技術。

為了解決上述技術問題的第一發明是一種壓電元件，具備壓電體；以及振動板，將具有楊氏模量相對高的取向和楊氏模量相對低的取向(以下稱為“低楊氏模量取向”)的各向異性的單晶硅作為振動用材料，所述壓電體和所述振動板以使所述低楊氏模量取向處于沿著根據所述壓電體的支承構造產生的伸縮程度相對高的方向(以下稱為“高伸縮方向”)和伸縮程度相對低的方向中的高伸縮方向的方向上的方式層疊。

在后面詳細地說明，但可以了解到壓電體的高伸縮方向沿著振動板的低楊氏模量取向而被制成的振動板，相比于沿著該以外的方向而制成的振動板，將電轉換為物理性運動時的轉換效率更高。因此，根據第一發明，即使切出振動板的材料的薄厚相同，也能夠制成電轉換為物理性運動時轉換效率高的壓電元件。

更具體而言，作為第二發明，第一發明的壓電元件構成為所述單晶硅的面取向為(001)，所述低楊氏模量取向為(100)或(010)。

另外，作為第三發明，第一發明的壓電元件構成為所述單晶硅的面取向為(001)，所述低楊氏模量取向為(001)或(100)。

另外，作為第四發明，第一發明的壓電元件構成為所述單晶硅的面取向為(100)，所述低楊氏模量取向為(010)或(001)。

另外，作為第五發明，第一發明的壓電元件構成為所述單晶硅的面取向為(110)，所述低楊氏模量取向為(-100)或(001)。

另外，作為第六發明，第一發明的壓電元件構成為所述單晶硅的面取向為(011)，所述低楊氏模量取向為(0-10)或(100)。

另外，作為第七發明，第一發明的壓電元件構成為所述單晶硅的面取向為(101)，所述低楊氏模量取向為(10-1)或(010)。

第八發明是具備第一～第七的任一發明的壓電元件的、用于超聲波的發送超聲波探測器。

根據第八發明，能夠實現優選用于超聲波的發送的超聲波探測器。

第九發明是具備第八發明的超聲波探測器的超聲波測定裝置。

根據第九發明，能夠實現將電轉換為物理性運動時高轉換效率的超聲波測定裝置。

第十發明是一種壓電元件的制造方法，包括：從具有楊氏模量相對高的取向和楊氏模量相對低的取向(以下稱為“低楊氏模量取向”)的各向異性的單晶硅晶圓切出用于振動板的振動用材料的工序；以及所述壓電體和所述振動板以使所述低楊氏模量取向處于沿著根據壓電體的支承構造產生的伸縮程度相對高的方向(以下稱為“高伸縮方向”)和伸縮程度相對低的方向中的高伸縮方向的方向上的方式層疊的工序。

根據第十發明，能夠制造具有第一發明的作用效果的壓電元件。

附圖說明

圖1是示出第一實施方式中的超聲波測定裝置的系統構成例的圖。

圖2是示出第一實施方式中的超聲波探測器的構成例的圖。

圖3是示出第一實施方式中的第二壓電元件的構成例的俯視圖。

圖4是圖3中的A-A截面圖。

圖5是圖3中的B-B截面圖。