特開 2023-150868 超音波トランスデューサおよびその製造方法並びに超音波トランスデューサ素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023150868

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】超音波トランスデューサおよびその製造方法並びに超音波トランスデューサ素子

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/00 20060101AFI20231005BHJP

   H04R 31/00 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H04R17/00 330K

H04R17/00 330H

H04R31/00 330

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060194

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】荒牧 正明

【テーマコード（参考）】

5D019

【Ｆターム（参考）】

5D019AA08

5D019BB02

5D019BB04

5D019BB13

5D019BB28

5D019HH01

(57)【要約】

【課題】実装時に共振周波数を調整することが可能な超音波トランスデューサを提供する。
【解決手段】超音波トランスデューサは、上面が実質的に平坦な第１基板１０と、前記第１基板の下面に接合される圧電層１２と、前記圧電層の前記第１基板と接合される面とは反対側の下面に設けられ、互いに電気的に分離された第１電極１４ａおよび第２電極１４ｂと、を備えるチップ１１と、上面が前記圧電層の下面と離間して対向し、前記上面に設けられ互いに電気的に分離された第１パッドおよび第２パッドを備える第２基板２０と、前記第１パッドと前記第１電極とを電気的に接続する第１接続部２６ａと、前記第２パッドと前記第２電極とを電気的に接続する第２接続部２６ｂと、を備え、前記第１接続部および前記第２接続部は、前記チップが共振するときの固定端であるである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面が実質的に平坦な第１基板と、前記第１基板の下面に接合される圧電層と、前記圧電層の前記第１基板と接合される面とは反対側の下面に設けられ、互いに電気的に分離された第１電極および第２電極と、を備えるチップと、
上面が前記圧電層の下面と離間して対向し、前記上面に設けられ互いに電気的に分離された第１パッドおよび第２パッドを備える第２基板と、
前記第１パッドと前記第１電極とを電気的に接続する第１接続部と、
前記第２パッドと前記第２電極とを電気的に接続する第２接続部と、
を備え、
前記第１接続部および前記第２接続部は、前記チップが共振するときの固定端である超音波トランスデューサ。

【請求項2】

前記第１接続部と前記第２接続部とは第１方向に配列し、
前記第１接続部と前記第２接続部との前記第１方向における最小の間隔は、前記第１接続部と前記第２接続部との間における前記チップの前記第１方向に直交する第２方向における最大の幅より大きい請求項１に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項3】

前記チップの平面形状は第１方向の最大の幅が前記第１方向に直交する第２方向の最大の幅より大きい形状であり、
前記第１接続部は、前記第１方向における前記チップの第１端部において前記第１電極と接続し、
前記第２接続部は、前記第１方向における第１端部と異なる前記チップの第２端部において前記第２電極と接続する請求項１に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項4】

前記第１接続部は、前記第２方向に沿って複数設けられ、前記第２接続部は、前記第２方向に沿って複数設けられる請求項３に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項5】

前記第１電極、前記第２電極、前記第１パッドおよび前記第２パッドの平面形状は、前記第１接続部と前記第２接続部との間の前記第１方向における間隔を、前記第１接続部および前記第２接続部の前記第１方向の幅より大きく異ならせることが可能な形状である請求項２から４のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項6】

前記第２電極は、平面形状が一点を中心とする略円形状である第１部分と、前記第１電極とで前記第１部分を挟む第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第３部分と、を有し、
前記第１接続部は、前記一点を中心とする略円弧状の一部に沿って複数設けられ、
前記第２接続部は、前記略円弧状の別の一部に沿って複数設けられる請求項１に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項7】

前記チップの平面形状は第１方向の幅が前記第１方向に直交する第２方向の幅より大きい形状であり、
前記第１接続部と前記第２接続部とは前記第２方向に配列され、前記第１方向における前記チップの第１端部において前記第１電極および前記第２電極にそれぞれ接続される請求項１に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項8】

前記第１方向における前記第１端部と異なる前記チップの第２端部における前記チップの前記第２方向の幅は、前記第１端部における前記チップの前記第２方向における幅より小さい請求項７に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項9】

前記チップは、前記圧電層の上面に設けられ、前記第１電極と電気的に接続され、前記圧電層を挟み前記第２電極の少なくとも一部と対向する第３電極を備える請求項１、２、６および７のいずれか一項に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項10】

前記チップは、前記圧電層の端面に設けられ、前記第１電極と前記第３電極とを電気的に接続する配線を備える請求項９に記載の超音波トランスデューサ。

【請求項11】

第１基板と、前記第１基板下に設けられた圧電層と、前記圧電層の下面に設けられた第１電極および第２電極と、を備えるウエハを準備する工程と、
前記ウエハの前記第１基板を上面から薄膜化することで、前記第１基板の上面を実質的に平坦化する工程と、
前記ウエハを個片化することで、前記第１電極および前記第２電極が電気的に分離された複数のチップを形成する工程と、
第２基板の上面が前記圧電層の下面に空隙を挟み対向し、第１接続部が前記第２基板の上面に設けられた第１パッドと前記第１電極とを接続し、第２接続部が前記第２基板の上面に設けられた第２パッドと前記第２電極とを接続するように、前記第２基板上に前記複数のチップの少なくとも１つを実装する工程と、
を含む超音波トランスデューサの製造方法。

【請求項12】

前記第１基板の上面を実質的に平坦化する工程は、前記第１基板の上面を研削または研磨することで前記第１基板の上面を実質的に平坦化する工程を含む請求項１１に記載の超音波トランスデューサの製造方法。

【請求項13】

第１基板と、
前記第１基板の下面に接合される上部電極と、
前記上部電極の下面に接合される圧電層と、
前記圧電層の一方の第１端部における前記上部電極と接続され、前記第１端部における前記圧電層の第１端面から、前記第１端部における前記圧電層の下面にまで、設けられた上部端子と、
前記圧電層の下面に設けられ、前記上部端子と電気的に分離された下部電極と、
前記圧電層の前記第１端部と反対の第２端部における前記圧電層の下面に設けられた下部端子と、
前記圧電層の下面に設けられ、前記下部電極と前記下部端子とを電気的に接続し、前記第１端部と前記第２端部との配列方向に交差する方向において、前記下部電極の幅および前記下部端子の幅より狭い幅を有するネック電極と、
を備える超音波トランスデューサ素子。

【請求項14】

前記第１端部における前記第１基板の側面は、前記第１端部における前記圧電層の端面よりも平面視において外側に位置し、
前記第１端部における前記第１基板の側面と前記第１端部における前記圧電層の端面との間において前記第１基板の下面に設けられた前記上部電極の部分に前記上部端子は電気的に接続されている請求項１３に記載の超音波トランスデューサ素子。

【請求項15】

前記第２端部において、前記第１基板、前記上部電極、前記圧電層および前記下部端子の側面は平面視において略一致する請求項１３または請求項１４に記載の超音波トランスデューサ素子。

【請求項16】

前記第２端部における前記第１基板の側面は、前記第２端部における前記圧電層の端面よりも平面視において外側に位置する請求項１３または請求項１４に記載の超音波トランスデューサ素子。

【請求項17】

請求項１３に記載の超音波トランスデューサ素子と、
前記上部端子および前記下部端子に対応する領域に第１パッドおよび第２パッドが設けられた第２基板と、
前記上部端子と前記第１パッドとを接続する第１接続部と、
前記下部端子と前記第２パッドとを接続する第２接続部と、
を備える超音波トランスデューサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波トランスデューサおよびその製造方法並びに超音波トランスデューサ素子に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話等に用いられる指紋センサや医療用エコー装置には、超音波トランスデューサが用いられている。超音波トランスデューサとして、圧電体を用いた圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ｐＭＵＴ：Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer）が知られている。ｐＭＵＴでは、基板上に圧電層が設けられ、圧電層がたわみ振動する振動領域における基板を薄くしキャビティが設けられている。ｐＭＵＴを実装基板上にフリップチップ実装することが知られている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第１０５６２０６９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

振動領域の共振周波数は基板のキャビティの大きさによって変化する。このため、ｐＭＵＴを実装基板に実装するときには、共振周波数を調整することができない。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、実装時に共振周波数を調整することが可能な超音波トランスデューサ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】

【0006】

本発明は、上面が実質的に平坦な第１基板と、前記第１基板の下面に接合される圧電層と、前記圧電層の前記第１基板と接合される面とは反対側の下面に設けられ、互いに電気的に分離された第１電極および第２電極と、を備えるチップと、上面が前記圧電層の下面と離間して対向し、前記上面に設けられ互いに電気的に分離された第１パッドおよび第２パッドを備える第２基板と、前記第１パッドと前記第１電極とを電気的に接続する第１接続部と、前記第２パッドと前記第２電極とを電気的に接続する第２接続部と、を備え、前記第１接続部および前記第２接続部は、前記チップが共振するときの固定端である超音波トランスデューサである。

【0007】

上記構成において、前記第１接続部と前記第２接続部とは第１方向に配列し、前記第１接続部と前記第２接続部との前記第１方向における最小の間隔は、前記第１接続部と前記第２接続部との間における前記チップの前記第１方向に直交する第２方向における最大の幅より大きい構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記チップの平面形状は第１方向の最大の幅が前記第１方向に直交する第２方向の最大の幅より大きい形状であり、前記第１接続部は、前記第１方向における前記チップの第１端部において前記第１電極と接続し、前記第２接続部は、前記第１方向における第１端部と異なる前記チップの第２端部において前記第２電極と接続する構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記第１接続部は、前記第２方向に沿って複数設けられ、前記第２接続部は、前記第２方向に沿って複数設けられる構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記第１電極、前記第２電極、前記第１パッドおよび前記第２パッドの平面形状は、前記第１接続部と前記第２接続部との間の前記第１方向における間隔を、前記第１接続部および前記第２接続部の前記第１方向の幅より大きく異ならせることが可能な形状である構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記第２電極は、平面形状が一点を中心とする略円形状である第１部分と、前記第１電極とで前記第１部分を挟む第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第３部分と、を有し、前記第１接続部は、前記一点を中心とする略円弧状の一部に沿って複数設けられ、前記第２接続部は、前記略円弧状の別の一部に沿って複数設けられる構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記チップの平面形状は第１方向の幅が前記第１方向に直交する第２方向の幅より大きい形状であり、前記第１接続部と前記第２接続部とは前記第２方向に配列され、前記第１方向における前記チップの第１端部において前記第１電極および前記第２電極にそれぞれ接続される構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記第１方向における前記第１端部と異なる前記チップの第２端部における前記チップの前記第２方向の幅は、前記第１端部における前記チップの前記第２方向における幅より小さい構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記チップは、前記圧電層の上面に設けられ、前記第１電極と電気的に接続され、前記圧電層を挟み前記第２電極の少なくとも一部と対向する第３電極を備える構成とすることができる。

【0015】

上記構成において、前記チップは、前記圧電層の端面に設けられ、前記第１電極と前記第３電極とを電気的に接続する配線を備える構成とすることができる。

【0016】

本発明は、第１基板と、前記第１基板下に設けられた圧電層と、前記圧電層の下面に設けられた第１電極および第２電極と、を備えるウエハを準備する工程と、前記ウエハの前記第１基板を上面から薄膜化することで、前記第１基板の上面を実質的に平坦化する工程と、前記ウエハを個片化することで、前記第１電極および前記第２電極が電気的に分離された複数のチップを形成する工程と、第２基板の上面が前記圧電層の下面に空隙を挟み対向し、第１接続部が前記第２基板の上面に設けられた第１パッドと前記第１電極とを接続し、第２接続部が前記第２基板の上面に設けられた第２パッドと前記第２電極とを接続するように、前記第２基板上に前記複数のチップの少なくとも１つを実装する工程と、を含む超音波トランスデューサの製造方法である。

【0017】

上記構成において、前記第１基板の上面を実質的に平坦化する工程は、前記第１基板の上面を研削または研磨することで前記第１基板の上面を実質的に平坦化する工程を含む構成とすることができる。

【0018】

本発明は、第１基板と、前記第１基板の下面に接合される上部電極と、前記上部電極の下面に接合される圧電層と、前記圧電層の一方の第１端部における前記上部電極と接続され、前記第１端部における前記圧電層の第１端面から、前記第１端部における前記圧電層の下面にまで、設けられた上部端子と、前記圧電層の下面に設けられ、前記上部端子と電気的に分離された下部電極と、前記圧電層の前記第１端部と反対の第２端部における前記圧電層の下面に設けられた下部端子と、前記圧電層の下面に設けられ、前記下部電極と前記下部端子とを電気的に接続し、前記第１端部と前記第２端部との配列方向に交差する方向において、前記下部電極の幅および前記下部端子の幅より狭い幅を有するネック電極と、を備える超音波トランスデューサ素子である。

【0019】

上記構成において、前記第１端部における前記第１基板の側面は、前記第１端部における前記圧電層の端面よりも平面視において外側に位置し、前記第１端部における前記第１基板の側面と前記第１端部における前記圧電層の端面との間において前記第１基板の下面に設けられた前記上部電極の部分に前記上部端子は電気的に接続されている構成とすることができる。

【0020】

上記構成において、前記第２端部において、前記第１基板、前記上部電極、前記圧電層および前記下部端子の側面は平面視において略一致する構成とすることができる。

【0021】

上記構成において、前記第２端部における前記第１基板の側面は、前記第２端部における前記圧電層の端面よりも平面視において外側に位置する構成とすることができる。

【0022】

本発明は、上記超音波トランスデューサ素子と、前記上部端子および前記下部端子に対応する領域に第１パッドおよび第２パッドが設けられた第２基板と、前記上部端子と前記第１パッドとを接続する第１接続部と、前記下部端子と前記第２パッドとを接続する第２接続部と、を備える超音波トランスデューサである。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、実装時に共振周波数を調整することが可能な超音波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】

【0024】

【図1】図１（ａ）は、実施例１に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。

【図2】図２（ａ）から図２（ｃ）は、実施例１に係る超音波トランスデューサの動作を説明する図である。

【図3】図３（ａ）から図３（ｄ）は、実施例１に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す断面図である。

【図4】図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す断面図である。

【図5】図５は、比較例１に係る超音波トランスデューサの断面図である。

【図6】図６（ａ）は、実施例１の変形例１に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図６（ｂ）および図６（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。

【図7】図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１の変形例２における超音波トランスデューサの断面図である。

【図8】図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例１の変形例２における超音波トランスデューサの製造方法を示す断面図である。

【図9】図９（ａ）は、実施例２に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。

【図10】図１０（ａ）は、実施例２の変形例１に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。

【図11】図１１（ａ）は、実施例３に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。

【図12】図１２（ａ）は、実施例４に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図１２（ｂ）および図１２（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。

【図13】図１３（ａ）は、実施例４に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図、図１３（ｄ）および図１３（ｅ）はチップの別の例における平面図である。

【図14】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、それぞれ実施例１および３における周波数に対するインピーダンスＺを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照し実施例について説明する。

【実施例0026】

図１（ａ）から図１（ｃ）は、実施例1に係る超音波トランスデューサを示し、図１（ａ）は、図１（ｂ）および図１（ｃ）のＡ―Ａ線断面図である。図１（ｂ）は、平面図であり、チップ１１を上から下面を透視したときの電極１４ａおよび１４ｂを説明するものである。図１（ｃ）は、平面図で、超音波トランスデューサを上から見たときの配線基板２０を説明するもので、チップ１１を点線で示してある。なお、クロスハッチングの部分が電極１４ａおよび１４ｂである。配線基板２０の上面の法線方向をＺ方向、接続部２６ｂから２６ａの方向をＸ方向、Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。

【0027】

図１（ａ）から図１（ｃ）を用いて超音波トランスデューサ１００の構成を説明する。まず、図５において、比較例１を説明し、実施例１に到る考えを説明する。基板１０は、図３（ａ）から図４（ｄ）に述べるように、上部電極（電極１４ｃ）、圧電層１２および下部電極（電極１４ｂの部分１５ａ）を積層していくため、熱に耐え、ウエハ１３の反りやクラックを抑制するために、ある程度厚い基板、いわゆるウエハ１３を用意している。ウエハ１３の厚さは例えば５００μｍである。そして電極１４ａおよび１４ｂをパターニングした後に、比較例１では、凹部３１ａを形成する。本装置は、超音波トランスデューサであるため、振動を容易にするため、振動領域５０の基板１０を薄くするためである。

【0028】

しかしながら、凹部加工は、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）法を使ったドライエッチングが一般的である。そのため、製造コストが高く、コストアップの問題が発生する。よって、図３（ａ）から図４（ａ）の基板１０上への成膜加工が終わったのちに、図４（ｂ）のように、半導体加工技術、例えばグラインド技術を採用して基板１０を薄く加工すれば、ドライ加工よりも大幅に安価となることに着目した。

【0029】

符号１０は、第１基板であり、前述したように全域を薄く研磨している。この基板１０の下面には全域に上部電極である電極１４ｃが設けられている。なお、基板１０とこの電極１４ｃの間に絶縁層、例えばシリコン酸化膜を被膜してもよい。そして電極１４ｃの下面に圧電層１２が設けられている。

【0030】

基板１０および圧電層１２のＸ方向における中央部は振動領域５０であり、振動領域５０の＋Ｘ側は端部５４ａ（第１端部）である。Ｘ方向における端部５４ａの反対の端部は端部５４ｂ（第２端部）である。上部端子（電極１４ａおよび配線１４ｄ）は、端部５４ａにおける電極１４ｃと接続され、端部５４ａにおける圧電層１２の第１端面から、端部５４ａにおける圧電層１２の下面にまで、電極材料で再配置されている。これにより、電極１４ａと１４ｃは電気的に接続され、ほぼ同電位となる。

【0031】

また、圧電層１２の下面には、電極１４ａとは、スリットで電気的に分離され、電極１４ａが設けられた端部５４ａから端部５４ｂの方に渡る電極１４ｂの部分１５ａ（下部電極）と、部分１５ａと一体に形成され、端部５４ｂにおける圧電層１２の下面に設けられた下部端子である部分１５ｂと、部分１５ａと部分１５ｂとを電気的に接続する部分１５ｃからなるネック電極と、を有する。Ｙ方向（端部５４ａと５４ｂとの配列方向に交差する方向）において、部分１５ｃの幅Ｗ２は、部分１５ｂの幅および部分１５ｃの幅より狭い。

【0032】

このように、電極１４ａと部分１５ｂは、それぞれ端部５４ａおよび５４ｂに配置される。接続部２６ａ、２６ｂが固定端となり、固定端の内側が振動領域５０となる。部分１５ａは振動領域５０に配置される。この部分１５ａと部分１５ｂは、一体で被覆されるが、振動を容易にするため、幅狭の部分１５ｃが設けられる。

【0033】

チップ１１は、基板１０と、圧電層１２と、電極１４ａと、電極１４ｂと、電極１４ｃとを有する超音波トランスデューサ素子である。チップ１１は、図３（ａ）から図４（ａ）に示すように、金属層４４、圧電層１２および金属層４５を積層するため、ハンドリングしやすいように元々は厚い基板１０である。積層した後に、図４（ｂ）のように基板１０に薄く削ってから、４側面の部分がフルカットされる。これは、圧電層１２の振動を容易にするためである。

【0034】

チップ１１は、直方体であり、平面視における短辺の幅Ｗｘ＞長辺の幅Ｗｙである。基板１０の下面の全面に渡り電極１４ｃが設けられている。電極１４ｃの下面の全面に渡り圧電層１２が設けられている。また、圧電層１２のＸ方向の幅は、基板１０のＸ方向の幅より若干小さい。これは、ダイシングブレードやレーザでフルカットする際、圧電層１２の端面の配線１４ｄを削らないためである。また、図３（ａ）～図４（ｄ）の製造方法において明らかになるが、圧電層１２は、電極１４ｃを介し基板１０に接合されている。

【0035】

圧電層１２の下面に電極１４ａおよび１４ｂが設けられ、電極１４ａと１４ｂとは離間して、電気的に分離されている。電極１４ａは、圧電層１２の下面における＋Ｘ方向の端部５４ａ側に設けられている。電極１４ａのＹ方向における幅は、チップ１１のＹ方向における幅Ｗｙとほぼ同じである。電極１４ｂは部分１５ａ～１５ｃを有している。部分１５ａは、圧電層１２の下面のＸ方向における中央部に設けられている。部分１５ｂは、圧電層１２の下面における－Ｘ方向の端部５４ａに設けられている。部分１５ａおよび１５ｂのＹ方向における幅はチップ１１のＹ方向における幅Ｗｙとほぼ同じである。部分１５ｃは、部分１５ａと１５ｂを接続する配線である。部分１５ｃのＹ方向の幅Ｗ２は部分１５ａおよび１５ｃのＹ方向の幅より小さい。圧電層１２は、平面形状は長方形状であり、この長方形状が有する４つの辺に相当する面がそれぞれ端面である。圧電層１２の＋Ｘ側の端面には配線１４ｄが設けられており、電極１４ａと１４ｃとを電気的に接続する。

【0036】

配線基板２０の上面に互いに電気的に分離された電極２４ａおよび２４ｂが設けられている。電極２４ａおよび２４ｂは、配線基板２０に設けられる配線（不図示）を通じて、発振回路や周波数カウンタ等の回路と接続されている。チップ１１の電極１４ａと配線基板２０の電極２４ａとは接続部２６ａにより電気的に接続されている。チップ１１の電極１４ｂと配線基板２０の電極２４ｂとは接続部２６ｂにより電気的に接続されている。配線基板２０の上面とチップ１１の下面とは空隙３０を介し対向している。接続部２６ａおよび２６ｂが電極２４ａおよび２４ｂと接続する箇所が振動の固定端５２ａおよび５２ｂとしてそれぞれ機能する。チップ１１における接続部２６ａと２６ｂとの間の領域はたわみ振動する振動領域５０である。振動領域５０のＸ方向の幅は、接続部２６ａと２６ｂがチップ１１に接合される領域の間隔Ｌ１となる。

【0037】

基板１０は、例えばシリコン基板またはＳＯＩ（Silicon on insulator）基板（すなわちシリコン基板上にシリコン酸化膜が形成された基板）、ガラスエポキシ基板等のプリント基板、ガラス基板またはサファイア基板である。基板１０の厚さは例えば１μｍ～５０μｍであり、一例として１０μｍである。

【0038】

電極１４ａ～１４ｃおよび配線１４ｄは、例えばルテニウム、モリブデン、金、チタン、白金、アルミニウム、銅、クロム、銀またはパラジウム等の金属膜またはこれらの中から複数の膜が選択された積層膜である。電極１４ａ、１４ｂおよび配線１４ｄの材料は、電極１４ｃの材料と同じでもよいし、異なっていてもよい。電極１４ａ～１４ｃおよび配線１４ｄの厚さは例えば０．１μｍ～１μｍであり、一例として０．２μｍである。

【0039】

圧電層１２の材料は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛)、ＫＮＮ(ニオブ酸カリウムナトリウム)、ＢｉＦｅＯ_３（鉄酸ビスマス）、ＢaＴｉＯ_３(チタン酸バリウム)、ＡｌＮ(窒化アルミニウム)、ＬｉＮｂＯ_３(ニオブ酸リチウム)、ＬｉＴａＯ_３(タンタル酸リチウム)、ＺｎＯ(酸化亜鉛)またはＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)である。圧電層１２は、同じまたは異なる材料からなる分極方向を反転させた２つの圧電層を積層した構造でもよい。圧電層１２の厚さは、例えば１μｍ～１０μｍであり、一例として１μｍである。圧電層１２の厚さは基板１０より厚くてもよいが、効率的にチップ１１をたわみ振動させるため、圧電層１２は基板１０より薄いことが好ましい。

【0040】

配線基板２０は、例えばガラスエポキシ基板等のプリント基板である。電極２４ａおよび２４ｂの材料は、例えば銅、金またはアルミニウムである。電極２４ａおよび２４ｂの厚さは例えば０．１μｍ～１μｍである。

【0041】

接続部２６ａおよび２６ｂは、例えば半田ボール、金バンプ、銅バンプ、金属ペーストを焼結させた焼結金属層等の金属層である。接続部２６ａおよび２６ｂの高さは例えば１０μｍ～２００μｍであり、一例として１００μｍである。接続部２６ａおよび２６ｂのチップ１１に接合される箇所での幅Ｗ１は例えば１０μｍ～２００μｍであり、一例として１００μｍである。接続部２６ａおよび２６ｂの立体形状として円錐台状を例に図示しているが、接続部２６ａおよび２６ｂの立体形状は円柱状またはボール状等任意である。

【0042】

基板１０の平面形状における一辺の大きさは例えば０．５ｍｍ～１０ｍｍであり、一例として、チップ１１のＸ方向における幅Ｗｘは１ｍｍ、Ｙ方向における幅Ｗｙは０．２ｍｍである。電極１４ｂの部分１５ａのＸ方向における幅は、例えば０．１ｍｍ～１ｍｍである。接続部２６ａと２６ｂとの間隔Ｌ１は、例えば０．３ｍｍ～８ｍｍであり、一例として０．８ｍｍである

【0043】

実施例１における超音波トランスデューサの超音波の動作を説明する。図２（ａ）から図２（ｃ）は、実施例１に係る超音波トランスデューサの動作を説明する図である。図２（ａ）では、基板１０、圧電層１２、電極１４ｂおよび１４ｃを図示し、その他の部位の図示を省略する。図２（ｂ）および図２（ｃ）では、基板１０、圧電層１２、配線基板２０、接続部２６ａおよび２６ｂを図示し、その他の部位の図示を省略する。

【0044】

超音波を送信する場合を例に説明する。図２（ａ）に示すように、電極２４ａと２４ｂ（図１（ａ）参照）との間に交流電圧を加えると、圧電層１２を挟み電極１４ｂと１４ｃとの間にＺ方向の電界５５が加わる。電界５５の向きは、交流電圧の電圧の正負の方向に応じ時間とともに交互に反転する。すなわち、電極１４ｂにマイナスの電圧、電極１４ｃにプラスの電圧が加わることと、電極１４ｂにプラスの電圧、電極１４ｃにマイナスの電圧が加わることを繰り返す。逆圧電効果により、圧電層１２内の面方向に歪み５６が生じる。歪み５６の向きは、電界５５の方向に応じ時間とともに交互に反転する。

【0045】

図２（ｂ）に示すように、圧電層１２の歪み５６ａが圧電層１２を縮める方向の場合、基板１０に加わる応力５８ａは引っ張る方向の応力となる。このため、チップ１１は上方に膨らむようにたわむ。図２（ｃ）のように、圧電層１２の歪み５６ｂが圧電層１２を広げる方向の場合、基板１０に加わる応力５８ｂは圧縮する方向の応力となる。このため、チップ１１は下方に膨らむようにたわむ。交流電圧の電圧の方向が反転することに対応して、図２（ｂ）の状態および図２（ｃ）の状態が時間とともに交互に生じる。これにより、チップ１１の厚さ方向に振動するたわみ振動が生じる。たわみ振動により、チップ１１周囲の気体または液体内に、チップ１１の厚さ方向に伝搬する超音波が送信される。

【0046】

超音波を受信する場合には、超音波によりチップ１１がたわみ振動すると、図２（ｂ）および図２（ｃ）のように、基板１０の応力が引っ張る方向の応力５８ａと圧縮する方向の応力５８ｂとを繰り返す。これにより、圧電層１２に縮める方向の歪み５６ａと広げる方向の歪み５６ｂとが交互に生じる。図２（ａ）のように、圧電効果により、圧電層１２の厚さ方向に方向が交互に反転する電界５５が発生する。これにより、電極１４ｂと１４ｃとの間に交流電圧が生じる。電極２４ａと２４ｂの間の交流電圧を検出することで、超音波を検出できる。

【0047】

図２（ｂ）および図２（ｃ）を用いて、圧電層１２には、主に圧縮応力または引張応力が生じることを説明した。厳密にいえば、圧電層１２に分布する面内方向の応力は、圧電層１２の中心付近と、接続部２６ａおよび２６ｂにより圧電層１２が固定される接続部２６ａおよび２６ｂ付近では応力の向きが反転する。例えば、図２（ｂ）で示したように、圧電層１２に電界が生じて、圧電層１２に圧縮応力が生じた場合は、圧電層１２のＸ方向における中央部では内向きの方向に応力が生じ、圧電層１２が上に凸となる形で撓みが生じる。このとき、圧電層１２の接続部２６ａおよび２６ｂ付近では、圧電層１２に接続部２６ａおよび２６ｂにより外向きの方向に応力が生じる。このため、接続部２６ａおよび２６ｂ付近では内向きの力と外向きの力が生じることとなり、応力が打ち消される。このため、圧電層１２の下面の中央部付近に電極１４ｂの部分１５ａを形成するが、接続部２６ａおよび２６ｂ付近には電極１４ｂをできるだけ形成しないことが好ましい。しかし、部分１５ａと接続部２６ｂとを電気的に接続するために電極１４ｂの部分１５ｂを設けることになる。

【0048】

実施例１においては、電極１４ｂは、圧電層１２の下面の中央部に形成される部分１５ａと、接続部２６ｂと接続される部分１５ｂと、その２つの部分１５ａと１５ｂとを接続する部分１５ｃと、を備える。部分１５ｃはネック電極とも呼ぶ。ネック電極は、接続部２６ｂ付近に形成されるため、圧電層１２に電界がかかることを抑制するために細長い形状をしている。これにより、部分１５ｃにより圧電層１２に応力が生じ、応力が打消されることを抑制しつつ、部分１５ａと部分１５ｂの導通をとることができる。

【0049】

また、部分１５ｃのＹ方向における幅Ｗ２が部分１５ａおよび１５ｂのＹ方向の幅Ｗｙと同じである場合、接続部２６ａに接続される電極１４ａの平面形状と、接続部２６ｂに接続される電極１４ｂの平面形状と、が大きく異なる、このため、圧電層１２の下面における電極のバランスが大きく崩れる。これにより、振動が抑制される原因となる。そこで、部分１５ａと１５ｂとの間にネックとなる部分１５ｃを設ける。これにより、電極１４ａと部分１５ｂとが対称になり、圧電層１２の下面における電極のバランスがほぼ均等となる。このように、部分１５ｃのＹ方向における幅Ｗ２は、部分１５ａおよび１５ｂのＹ方向における幅Ｗｙより狭いことが好ましい。部分１５ｃの幅Ｗ２は、部分１５ａおよび１５ｂの幅Ｗｙの１／２以下が好ましく、１／３以下がより好ましい。部分１５ｃと部分１５ａおよび１５ｂとが接続する箇所において、部分１５ｃのＸ方向に延伸する辺と部分１５ａおよび１５ｂのＹ方向に延伸する辺とが直交している。この場合、電極１４ｂにクラックが生じる可能性がある。電極１４ｂに生じるクラックを抑制するため、部分１５ｃのＸ方向に延伸する辺と部分１５ａおよび１５ｂのＹ方向に延伸する辺とが交差する箇所は曲線状としてもよい。

【0050】

［実施例１の製造方法］
図３（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す断面図である。図３（ａ）から図３（ｄ）と図４（ａ）は、図１（ａ）とは上下を反転して図示している。図４（ｂ）から図４（ｄ）は、図１（ａ）と上下同じように図示している。

【0051】

図３（ａ）に示すように、基板１０からなるウエハ１３を準備する。基板１０の厚さは例えば１００μｍ～５００μｍである。基板１０上に、例えばスパッタリング法または真空蒸着法を用い全面に渡り金属層４４を形成する。金属層４４上に圧電層１２を形成する。圧電層１２は例えばスパッタリング法を用い形成する。ウエハ状の圧電層１２を準備し、圧電層１２を金属層４４上に張り付け、その後、圧電層１２の上面を研磨することで圧電層１２を所望の厚さとしてもよい。

【0052】

図３（ｂ）に示すように、圧電層１２を、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用い所望の形状にパターニングする。これにより、圧電層１２は分離され、圧電層１２の間に溝４１が形成される。圧電層１２の平面形状は、図１（ｂ）のような長方形状である。

【0053】

図３（ｃ）に示すように、圧電層１２の上面にマスク層４２を形成する。マスク層４２は、例えばフォトレジストであり、フォトリソグラフィ法を用い形成する。マスク層４２は、図１（ｂ）において、電極１４ａおよび１４ｂが形成されていない領域に形成する。

【0054】

図３（ｄ）に示すように、圧電層１２間に露出した金属層４４、圧電層１２およびマスク層４２を覆うように金属層４５を、例えばスパッタリング法または真空蒸着法を用い形成する。金属層４５は、圧電層１２の間の金属層４４上、溝４１内の圧電層１２の端面、圧電層１２の上面、およびマスク層４２の上面に形成される。

【0055】

図４（ａ）に示すように、マスク層４２を除去することで、マスク層４２上の金属層４５をリフトオフする。マスク層４２がフォトレジストの場合、マスク層４２の除去には有機溶剤を用いる。これにより圧電層１２の上面に金属層４５が除去された領域４３が形成される。

【0056】

図４（ｂ）に示すように、ウエハ１３の下面を例えばダイシングテープ等の支持体（不図示）に張り付ける。その後、基板１０を薄膜化する。基板１０の薄膜化には、研磨法、研削法またはエッチング法を用いる。これにより、基板１０は所望の厚さとなる。エッチングの際、ＤＲＩＥ法を用いることもできるが、この工程で、研磨法、研削法を用いれば、製造コストを低減できる。

【0057】

図４（ｃ）に示すように、基板１０、金属層４４および４５を切断することで、ウエハ１３を複数のチップ１１に個片化する。個片化には、例えばダイシングブレードを用いたダイシング法またはレーザを用いたダイシング法を用いる。ウエハ１３は＋Ｚ側から切断してもよいし、－Ｚ側から切断してもよい。このとき、圧電層１２の４つの端面のうち、配線１４ｄを形成する端面以外の圧電層１２の３つの端面に形成された金属層４５が除去されるように、金属層４４および４５を切断する。圧電層１２と基板１０との間の金属層４４から電極１４ｃが形成される。圧電層１２の上面に、金属層４５から電極１４ａおよび１４ｂが形成される。圧電層１２の１つの端面に、金属層４５から配線１４ｄが形成される。チップ１１を支持体（不図示）から剥がす。

【0058】

図４（ｄ）に示すように、配線基板２０上に複数のチップ１１を接続部２６ａおよび２６ｂを用いフリップチップ実装する。チップ１１と配線基板２０との間は空隙３０である。これにより、チップ１１がたわみ振動しても、振動が配線基板２０により妨げられることを抑制できる。図４（ｄ）では、配線基板２０上に同一ウエハ１３から個片化した同じ構造の複数のチップ１１を実装しているが、配線基板２０上に実装されるチップは異なる構造のチップでもよい。

【0059】

［比較例１］
図５は、比較例１に係る超音波トランスデューサ１１０の断面図である。図５に示すように、比較例１では、基板１０の上面に凸部３１ｂと凹部３１ａが設けられている。実施例１との違いを説明するため、便宜的に基板１０と凸部３１ｂを分けて説明するが、一体物である。基板１０は平面視で正方形状である。基板１０と凸部３１ｂの材料はシリコンである。凹部３１ａは、基板１０の中央部に設けられ、凹部３１ａ内は空隙３０ａとなっている。凸部３１ｂは凹部３１ａの両側に設けられている。平面視でみると、基板１０の中心部分がほぼ真円形状の凹部３１ａとなり、基板１０上で、その凹部３１ａの周縁に凸部３１ｂが形成されている。凹部３１ａでない部分に形成される凸部３１ｂは、平面視で、正方形状の真ん中をほぼ真円形状でくり抜いた形となっている。凸部３１ｂの厚みと基板１０の厚みを合わせた厚さは凹部３１ａにおける基板１０の厚さの例えば１０倍であり、例えば１００μｍ～３００μｍである。このため、凸部３１ｂでは、たわみ振動はほとんど生じない。凹部３１ａの領域がたわみ振動する振動領域５０となる。振動領域５０のＸ方向における幅はＬ２である。

【0060】

比較例１では、たわみ振動の共振周波数は凹部３１ａのＸ方向における幅Ｌ２により決まる。このため、チップ１１を配線基板２０に実装するときに、チップ１１における共振周波数は決まっており、共振周波数の調整ができない。また、凹部３１ａの形成には、例えば深い凹部を形成するドライエッチングであるＤＲＩＥ法を用いる。ＤＲＩＥ法を用いると製造コストが増加する。また、ＤＲＩＥ法を用いて凹部３１ａを形成すると、幅Ｌ２の寸法精度が悪く、共振周波数がばらつきやすくなる。

【0061】

実施例１によれば、図１（ａ）から図１（ｃ）のように、基板１０（第１基板）の上面は実質的に平坦である。配線基板２０（第２基板）の上面は、離間して空隙３０を介し圧電層１２の下面と対向している。接続部２６ａ（第１接続部）は、電極２４ａ（第１パッド）と電極１４ａ（第１電極）とを電気的に接続し、接続部２６ｂ（第２接続部）は、電極２４ｂ（第２パッド）と電極１４ｂ（第２電極）とを電気的に接続する。接続部２６ａおよび２６ｂは、チップ１１が共振するときの固定端である。なお、チップ１１が振動するときに、接続部２６ａおよび２６ｂがチップ１１に比べ変形しないときには、接続部２６ａと２６ｂとチップ１１との接合面が固定端となり、接続部２６ａおよび２６ｂがチップ１１と同程度に変形するときには、接続部２６ａと２６ｂと配線基板２０との接合面が固定端となる。

【0062】

これにより、チップ１１を配線基板２０に実装するときに、接続部２６ａと２６ｂとの間隔Ｌ１を設定することで、チップ１１の共振周波数を調整できる。また、比較例１の図５のような凹部３１ａを設けなくてもよいため、製造コストを低減できる。さらに、凹部３１ａの幅Ｌ２のばらつきによる共振周波数のばらつきを抑制できる。さらに、基板１０の上面を研磨することにより、基板１０の上面の表面粗さが低減できれば、たわみ振動以外の不要な振動モードを抑制できる。このため、Ｑ値が向上する。さらに、配線基板２０上に、複数のチップ１１を実装することで、設計の自由度は向上する。基板１０の上面が実質的に平坦とは、基板１０の上面の凹部が共振周波数にほとんど影響しない程度に基板１０の上面が平坦であればよい。例えば、基板１０の上面の凸部と凹部の高さの差が基板１０の厚さの平均値の１０％以下であればよい。基板１０の上面の凸部と凹部の高さの差が基板１０の厚さの平均値の５％以下であると、共振周波数への影響をさらに低減できる。実質的に平坦であるとは、断面視でみたときに、比較例１における凹部３１ａと凸部３１ｂのように、基板１０の上面に顕著な凹凸が存在することで、共振周波数が定まるような場合は除く。基板１０の上面には、表面粗さで表されるような、微小なオーダーの凹凸があってもよい。

【0063】

図１（ｂ）のように、接続部２６ａと２６ｂはＸ方向（第１方向）に配列し、接続部２６ａと２６ｂのＸ方向における間隔Ｌ１は、チップ１１のＹ方向（第１方向に直交する第２方向）における幅Ｗｙより大きい。これにより、図２（ａ）および図２（ｂ）のように、チップ１１のたわみ振動を大きくできる。間隔Ｌ１は幅Ｗｙの１．５倍以上が好ましく、２倍以上がより好ましく、３倍以上がさらに好ましい。チップ１１の平面形状が長方形状でない場合においては、接続部２６ａと２６ｂのＸ方向における最小の間隔Ｌ１が、接続部２６ａと２６ｂとの間におけるチップ１１のＹ方向における最大の幅Ｗｙより大きければよい。

【0064】

また、図１（ａ）から図１（ｃ）のように、接続部２６ａは、Ｘ方向におけるチップ１１の第１端部５４ａにおいて電極１４ａと接続し、接続部２６ｂは、Ｘ方向における第２端部５４ｂにおいて電極１４ｂと接続する。これにより、接続部２６ａおよび２６ｂがチップ１１の短辺付近を固定する構造となり、図２（ａ）および図２（ｂ）のように、チップ１１のたわみ振動を大きくできる。幅Ｗｘは幅Ｗｙの２倍以上が好ましく、３倍以上がより好ましく、５倍以上がさらに好ましい。チップ１１の平面形状が長方形状でない場合には、チップ１１の平面形状は、Ｘ方向の最大の幅ＷｘがＹ方向の最大の幅Ｗｙより大きい長方形状であればよい。

【0065】

図１（ａ）および図１（ｂ）のように、チップ１１の電極１４ｃ（第３電極）は、圧電層１２の上面に設けられ、電極１４ａと電気的に接続され、圧電層１２を挟み電極１４ｂの少なくとも一部と対向する。これにより、電極１４ａと１４ｂとの間に交流電圧を加えると、図２（ａ）のように、圧電層１２内に厚さ方向に電界５５が生じ、平面方向に歪み５６が生じる。これにより、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、チップ１１をたわみ振動させることができる。電極１４ｃは設けられておらず、電極１４ａおよび１４ｂに交流電圧を加えることで、歪み５６を生成することもできる。

【0066】

図１（ａ）のように、チップ１１の配線１４ｄは、圧電層１２の端面に設けられ、電極１４ａと１４ｃとを電気的に接続する。これにより、圧電層１２を貫通する貫通電極を設けることなく、電極１４ａと１４ｃとを電気的に接続できる。よって、製造コストを低減できる。

【0067】

また、実施例１の製造方法では、図３（ａ）から図４（ａ）のように、基板１０と、基板１０上に設けられた圧電層１２と、電極１４ａおよび１４ｂと、を備えるウエハ１３を準備する。図４（ｂ）のように、ウエハ１３の基板１０の上面を薄膜化することで、基板１０の上面を実質的に平坦化する。図４（ｃ）のように、ウエハ１３を個片化することで複数のチップ１１を形成する。図４（ｄ）のように、接続部２６ａおよび２６ｂを用い配線基板２０上に複数のチップ１１の少なくとも１つを実装する。これにより、チップ１１を配線基板２０に実装するときに、接続部２６ａと２６ｂとの間隔Ｌ１を設定することで、チップ１１の共振周波数を調整できる。また、凹部３１ａを設けなくてもよいため、製造コストを低減できる。

【0068】

［実施例１の変形例１］
図６（ａ）は、実施例１の変形例１に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図６（ｂ）および図６（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。図６（ｂ）は、上方からチップ１１を透視したチップ１１の下面の平面図である。図６（ｂ）において、電極１４ａおよび１４ｂをクロスハッチングで示し、図６（ｃ）において、チップ１１を配線基板２０の上面に投影した領域を破線で示し、電極２４ａ、２４ｂおよびパッド２５ａ～２５ｄをクロスハッチングで示している。図６（ａ）は、図６（ｂ）および図６（ｃ）のＡ－Ａ断面図である。

【0069】

図６（ａ）から図６（ｃ）を用い実施例１の変形例１の超音波トランスデューサ１０１の構成を説明する。配線基板２０の上面には、パッド２５ａ～２５ｄが設けられている。パッド２５ａは電極２４ａの－Ｘ側に設けられ、パッド２５ｃはパッド２５ａの－Ｘ側に設けられている。パッド２５ｂは電極２４ｂの＋Ｘ側に設けられ、パッド２５ｄはパッド２５ｂの＋Ｘ側に設けられている。パッド２５ａと２５ｃとのＸ方向における間隔、パッド２５ｂと２５ｄとのＸ方向における間隔Ｄ１は、例えば接続部２６ａおよび２６ｂの幅Ｗ１と同程度であり一例として０．１ｍｍである。

【0070】

電極２４ａとパッド２５ａとは配線２７ａにより電気的に接続され、パッド２５ａと２５ｃとは配線２７ｃにより電気的に接続されている。電極２４ｂとパッド２５ｂとは配線２７ｂにより電気的に接続され、パッド２５ｂと２５ｄとは配線２７ｄにより電気的に接続されている。電極２４ａ、２４ｂ、パッド２５ａ～２５ｄおよび配線２７ａ～２７ｄは、同時に形成された同じ材料からなる金属層である。配線２７ａ～２７ｄ上にはソルダレジスト等の絶縁体からなる樹脂層２２が設けられている。これにより、配線基板２０の上面において、パッド２５ａ～２５ｄの間には樹脂層２２が設けられる。

【0071】

パッド２５ａおよび２５ｃ上には接続部２６ａおよび２６ｃがそれぞれ接続可能であり、パッド２５ｂおよび２５ｄ上には接続部２６ｂおよび２６ｄがそれぞれ接続可能である。接続部２６ａおよび２６ｃのいずれか一方を設け、接続部２６ａおよび２６ｃの他方を設けないことも可能である。接続部２６ｂおよび２６ｄのいずれか一方を設け、接続部２６ｂおよび２６ｄの他方を設けないことも可能である。

【0072】

チップ１１の平面形状は長方形状であり、チップ１１のＸ方向における幅Ｗｘは一例として２ｍｍであり、Ｙ方向における幅Ｗｙは一例として０．２ｍｍである。電極１４ａにはＹ方向に接続部２６ａおよび２６ｃが接続可能であり、電極１４ｂの部分１５ｂにはＹ方向に接続部２６ｂおよび２６ｄが接続可能である。

【0073】

図６（ａ）から図６（ｃ）では、実線の接続部２６ａおよび２６ｂのように、接続部２６ａはパッド２５ａに接続され、接続部２６ｂはパッド２５ｂに接続されている。このとき、振動領域５０ａの固定端５２ａおよび５２ｂは、パッド２５ａおよび２５ｂと接合する接続部２６ａおよび２６ｂである。接続部２６ａと２６ｂの間隔はＬ１ａであり、振動領域５０ａは接続部２６ａと２６ｂとの間の領域となる。チップ１１の共振周波数は間隔Ｌ１ａにより定まる。

【0074】

図６（ａ）から図６（ｃ）において、破線で示された接続部２６ｃおよび２６ｄは、チップ１１の別の実装例である。接続部２６ｃはパッド２５ｃに接続され、接続部２６ｄはパッド２５ｄに接続されている。このとき、振動領域５０ｂの固定端５２ｃおよび５２ｄは、パッド２５ｃおよび２５ｄと接合する接続部２６ｃおよび２６ｄである。接続部２６ｃと２６ｄの間隔はＬ１ｂであり、振動領域５０ｂは接続部２６ａと２６ｂとの間の領域となる。接続部２６ｃおよび２６ｄを用いチップ１１を実装したときの共振周波数は、接続部２６ａおよび２６ｂを用いチップ１１を実装したときの共振周波数に比べ高くなる。

【0075】

接続部２６ａおよび接続部２６ｄを設け、接続部２６ｂおよび２６ｃを設けないことも可能であり、接続部２６ｂおよび接続部２６ｃを設け、接続部２６ａおよび２６ｄを設けないことも可能である。このように、実施例１の変形例１では、４種類の接続部２６ａ～２６ｄの配置を用いチップ１１を配線基板２０上に実装することが可能である。パッド２５ａと２５ｃの間隔と、パッド２５ｂと２５ｄの間隔と、を異ならせておけば、４種類の配置を選択することによりチップ１１の共振周波数を４つの中から選択することができる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0076】

実施例１の変形例１によれば、電極１４ａ、１４ｂ、パッド２５ａ、２５ｃ（第１パッド）、２５ｂおよび２５ｄ（第２パッド）の平面形状は、接続部２６ａまたは２６ｃと、接続部２６ｂまたは２６ｄとの間のＸ方向における間隔Ｌ１ａおよびＬ１ｂを、接続部２６ａ～２６ｄのＸ方向の幅Ｗ１より大きく異ならせることが可能である。これにより、接続部２６ａまたは２６ｃと２６ｂまたは２６ｄのＸ方向の間隔Ｌ１ａおよびＬ１ｂを接続部２６ａ～２６ｄの幅Ｗ１以上異ならせて、チップ１１を配線基板２０上に実装することが可能である。よって、接続部２６ａまたは２６ｃ、および２６ｂまたは２６ｄの位置により、チップ１１の共振周波数を異ならせることができる。接続部２６ａまたは２６ｃと、接続部２６ｂまたは２６ｄの間のＸ方向における間隔Ｌ１ａおよびＬ１ｂは、接続部２６ａ～２６ｄのＸ方向の幅Ｗ１の１．５倍以上大きく異ならせることが可能であることがより好ましい。

【0077】

配線基板２０の上面に、接続部２６ａおよび２６ｃが接続可能な複数のパッド２５ａおよび２５ｃをＸ方向に配置し、接続部２６ｂおよび２６ｄが接続可能な複数のパッド２５ｂおよび２５ｄをＸ方向に配置する。これにより、接続部２６ａまたは２６ｃと、接続部２６ｂまたは２６ｄと、のＸ方向の間隔を異ならせて、チップ１１を配線基板２０上に実装することが可能となる。電極１４ａが接続可能なパッドは３個以上であり、電極１４ｂが接続可能なパッドは３個以上でもよい。

【0078】

[実施例１の変形例２]
実施例１における図１（ａ）は、理想形であり、基板１０の＋Ｘ側側面と再配置電極である配線１４ｄの＋Ｘ側の面が面一で形成されている。しかしこの場合、配線１４ｄのＸ方向における厚み部分が電極１４ｃとコンタクトしており、コンタクト面積が微小である。

【0079】

図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１の変形例２における超音波トランスデューサの断面図である。図７（ａ）の構造では、端部５４ａにおける基板１０の側面は、端部５４ａにおける圧電層１２の端面よりも平面視において外側（＋Ｘ側）に位置する。端部５４ａにおける基板１０の側面と端部５４ａにおける圧電層１２の端面との間において基板１０の下面に設けられた電極１４ｃの部分に配線１４ｄは電気的に接続されている。端部５４ａにおける基板１０の側面と圧電層１２の端面との距離Ｌ３は、Ｘ方向における配線１４ｄの厚さより大きく、配線１４ｄは、距離Ｌ３の範囲において電極１４ｃと接合されている。このため、配線１４ｄと電極１４ｃとのコンタクト面積を確保でき、信頼性が向上する。

【0080】

このように、図７（ａ）の構造では、圧電層１２の端面に設けられた配線１４ｄと電極１４ｃとのコンタクト性が向上する。基板１０を薄化し、部分１５ａと部分１５ｂとの間に幅Ｗ２の小さい部分１５ｃを設けることで、圧電層１２の振動を容易として高精度となる。また、製造方法が簡便であり、安価である。このように、高性能かつ安価な超音波トランスデューサ素子および超音波トランスデューサを実現できる。

【0081】

図７（ａ）の構造では、端部５４ｂにおいて、基板１０、電極１４ｂ、圧電層１２および部分１５ｂの側面は平面視においてフルカットされる際の製造誤差程度に略一致する。この場合、端部５４ａと５４ｂとの振動のバランスが崩れる。そこで、図７（ｂ）の構造では、端部５４ｂにおける基板１０の側面は、端部５４ｂにおける圧電層１２の端面よりも平面視において外側（－Ｘ側）に位置する。端部５４ａにおける基板１０の側面と圧電層１２の端面との距離Ｌ３と、端部５４ｂにおける基板１０の側面と圧電層１２の端面との距離Ｌ３と、はほぼ等しい。これにより、端部５４ａと５４ｂにおける振動のバランスを確保できる。

【0082】

図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例１の変形例２における超音波トランスデューサの製造方法を示す断面図であり、図４（ｂ）の圧電層１２の溝４１付近の拡大図である。図８（ａ）のように、ダイシングブレード６０を用い溝４１の＋Ｘ側の面に設けられた金属層４５を除去するように、基板１０および圧電層１２をフルカット切断する。これにより、溝４１の－Ｘ側には、図７（ａ）のように距離Ｌ３の部分が形成される。距離Ｌ３の範囲において金属層４４と４５とが接触する。なお、図８（ａ）では、基板１０側から基板１０および圧電層１２を切断しているが、圧電層１２側から基板１０および圧電層１２を切断してもよい。

【0083】

図８（ｂ）のように、ダイシングブレード６０を用い溝４１の＋Ｘ側の面および－Ｘ側の面に設けられた金属層４５を残すように、基板１０を切断する。これにより、溝４１の＋Ｘ側および－Ｘ側には、図７（ｂ）のように距離Ｌ３の部分が形成される。図７（ｂ）では、溝４１内に絶縁層６２が形成されている。これは、金属層４５の剥がれを抑制するための層であり、設けられていなくてもよい。また、図４（ｂ）および図８（ａ）に絶縁層６２が設けられていてもよい。なお、溝４１の－Ｘ側の金属層４５をあらかじめ除去しておいてもよい。

【実施例0084】

図９（ａ）は、実施例２に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。図９（ｂ）は、上方からチップ１１を透視したチップ１１の下面の平面図である。図９（ｂ）において、電極１４ａおよび１４ｂをクロスハッチングで示し、図９（ｃ）において、チップ１１を配線基板２０の上面に投影した領域を破線で示し、電極２４ａおよび２４ｂをクロスハッチングで示している。図９（ａ）は、図９（ｂ）および図９（ｃ）のＡ－Ａ断面図である。

【0085】

図９（ａ）から図９（ｃ）を用い実施例２の超音波トランスデューサ１０２の構成を説明する。接続部２６ａはＹ方向に複数設けられ、接続部２６ｂはＹ方向に複数設けられている。チップ１１の平面形状は長方形状であり、チップ１１のＸ方向における幅Ｗｘは一例として１ｍｍであり、Ｙ方向における幅Ｗｙは一例として０．４ｍｍである。

【0086】

実施例１では、図１（ｂ）および図１（ｃ）のように、Ｙ方向において接続部２６ａは１個、接続部２６ｂは１個である。このように、２か所でチップ１１を支える構造は不安定である。そこで、実施例２では、接続部２６ａは、Ｙ方向に沿って複数設けられ、接続部２６ｂは、Ｙ方向に沿って複数設けられる。これにより、チップ１１を安定に固定することができる。チップ１１をより安定的に固定するため、接続部２６ａのＹ方向における間隔Ｄ４、および接続部２６ｂのＹ方向における間隔Ｄ４は、Ｙ方向におけるチップ１１の端面と接続部２６ａとの間隔Ｄ５、およびＹ方向におけるチップ１１の端面と接続部２６ｂとの間隔Ｄ５より大きいことが好ましい。これにより、チップ１１をより安定的に固定できる。間隔Ｄ４は一例として０．１ｍｍであり、間隔Ｄ５は一例として０．０５ｍｍである。

【0087】

［実施例２の変形例１］
図１０（ａ）は、実施例２の変形例１に係る超音波トランスデューサを示す断面図、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、それぞれチップおよび配線基板の平面図である。図１０（ｂ）は、上方からチップ１１を透視したチップ１１の下面の平面図である。図１０（ｂ）において、電極１４ａおよび１４ｂをクロスハッチングで示し、図１０（ｃ）において、チップ１１を配線基板２０の上面に投影した領域を破線で示し、電極２４ａ、２４ｂおよびパッド２５ａ～２５ｄをクロスハッチングで示している。図１０（ａ）は、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）のＡ－Ａ断面図である。

【0088】

図１０（ａ）から図１０（ｃ）を用い実施例２の変形例１の超音波トランスデューサ１０３の構成を説明する。接続部２６ａはＹ方向に複数設けられ、接続部２６ｂはＹ方向に複数設けられている。パッド２５ａ～２５ｄはＹ方向に各々複数設けられている。チップ１１の平面形状は長方形状であり、チップ１１のＸ方向における幅Ｗｘは一例として２ｍｍであり、Ｙ方向における幅Ｗｙは一例として０．４ｍｍである。その他の構成は実施例１の変形例１と同じであり、説明を省略する。

【0089】

実施例２の変形例１のように、Ｘ方向における異なる位置に接続部２６ａおよび２６ｃの一方を設けることが可能であり、Ｘ方向における異なる位置に接続部２６ｂおよび２６ｄの一方を設けることが可能な構造においても、接続部２６ａおよび２６ｃの一方をＹ方向に複数設け、接続部２６ｂおよび２６ｄの一方をＹ方向に複数設けてもよい。これにより、チップ１１の固定する位置を異ならせることが可能であり、共振周波数を調整することが可能となる。また、チップ１１を安定に固定することができる。