(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-06
(45)【発行日】2022-10-17
(54)【発明の名称】超音波トランスデューサー及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H04R 1/00 20060101AFI20221007BHJP
H04R 17/00 20060101ALI20221007BHJP
H04R 31/00 20060101ALI20221007BHJP
【ＦＩ】
H04R1/00 331
H04R17/00 332B
H04R17/00 330F
H04R31/00 330
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2022530277
(86)(22)【出願日】2021-11-25
(86)【国際出願番号】 JP2021043197
【審査請求日】2022-05-24
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000175722
【氏名又は名称】サンコール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001597
【氏名又は名称】特許業務法人アローレインターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】高杉 知
【審査官】大石 剛
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２１／１５２７７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１９－５１８３４１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｒ １／００
Ｈ０４Ｒ １７／００
Ｈ０４Ｒ ３１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有する剛性の支持板であって、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、
平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、
前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられていることを特徴とする超音波トランスデューサー。
【請求項2】
前記空気流路は、前記音波通路を形成する前記支持板の内壁面において当該支持板の板面方向を向いて開口された空気噴出口を有していることを特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサー。【請求項3】
前記空気流路は、一端側に前記支持板の外表面に開口された単一の空気導入口を有し、且つ、他端側に前記複数の音波通路のそれぞれに開口された複数の空気噴出口を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波トランスデューサー。【請求項4】
前記支持板には前記第１面に開いた溝が形成され、前記可撓性樹脂膜は、前記複数の空洞部に加えて前記溝を覆うように構成されており、
前記空気流路は、前記支持板の溝と前記可撓性樹脂膜とによって形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
【請求項5】
前記支持板は、前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔が形成された第１板体と、前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔が形成された第２板体とを含み、前記第１及び第２板体が厚み方向に積層状態で固着されており、前記第１及び第２板体の少なくとも一方には当接面に開いた溝が形成されており、
前記空気流路は、前記溝と前記溝を閉塞する前記第１及び第２板体の他方の当接面とによって形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
【請求項6】
厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有する剛性の支持板であって、前記第１及び第２面の間を貫通する複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の導波路を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、
平面視において中央領域が対応する導波路と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の導波路と同数の圧電素子とを備え、
前記複数の導波路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられていることを特徴とする超音波トランスデューサー。
【請求項7】
前記空気流路は、前記導波路を形成する前記支持板の内壁面において当該支持板の板面方向を向いて開口された空気噴出口を有していることを特徴とする請求項６に記載の超音波トランスデューサー。【請求項8】
前記空気流路は、一端側に前記支持板の外表面に開口された単一の空気導入口を有し、且つ、他端側に前記複数の導波路のそれぞれに開口された複数の空気噴出口を有していることを特徴とする請求項６又は７に記載の超音波トランスデューサー。【請求項9】
前記支持板には前記第１面に開いた溝が形成され、前記可撓性樹脂膜は、前記複数の導波路に加えて前記溝を覆うように構成されており、
前記空気流路は、前記支持板の溝と前記可撓性樹脂膜とによって形成されていることを特徴とする請求項６から８の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
【請求項10】
厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面の間を貫通する複数の貫通孔を形成すると共に、前記第１剛性板材の第１面にハーフエッチングによって第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔のそれぞれに開口された溝を形成して第１板体を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成して第２板体を形成する工程と、
前記第１板体の第２面を接着材によって前記第２板体の第１面に接着して、前記支持板を形成する工程と、
前記第１板体に形成された前記複数の貫通孔及び前記溝を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝及び前記可撓性樹脂膜が前記空気流路を形成するように構成されたことを特徴とする超音波トランスデューサーの製造方法。
【請求項11】
厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部及び前記複数の導波路の合計深さと同一とされた剛性板材を用意し、前記剛性板材の第１面にハーフエッチングによって前記複数の空洞部及び第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の空洞部のそれぞれに開口された溝を形成し、且つ、前記剛性板材の第１面又は第２面からエッチングによって前記複数の導波路を形成して前記支持板を形成する工程と、
前記複数の空洞部及び前記溝を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝及び前記可撓性樹脂膜が前記空気流路を形成するように構成されたことを特徴とする超音波トランスデューサーの製造方法。
【請求項12】
厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面の間を貫通する複数の貫通孔を形成すると共に、前記第１剛性板材の第２面にハーフエッチングによって当該第２面に開いた状態で一端側が外側面に開口し且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔のそれぞれに開口する溝を形成して第１板体を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成して第２板体を形成する工程と、
前記第１板体の第２面を接着材によって前記第２板体の第１面に接着して、前記支持板を形成する工程と、
前記第１板体に形成された前記複数の貫通孔を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝及び前記第２板体の第１面が前記空気流路を形成するように構成されたことを特徴とする超音波トランスデューサーの製造方法。
【請求項13】
厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面の間を貫通する複数の貫通孔を形成して第１板体を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成すると共に、前記第２剛性板材の第１面にハーフエッチングによって当該第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐された溝を形成して第２板体を形成する工程と、
前記第１板体の第２面を接着材によって前記第２板体の第１面に接着して、前記支持板を形成する工程と、
前記第１板体に形成された前記複数の貫通孔を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝及び前記第１板体の第２面が前記空気流路を形成するように構成されたことを特徴とする超音波トランスデューサーの製造方法。
【請求項14】
厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面の間を貫通する複数の貫通孔を形成すると共に、前記第１剛性板材の第２面にハーフエッチングによって当該第２面に開いた状態で一端側が外側面に開口し且つ他端側が複数に分岐して前記複数の貫通孔のそれぞれに開口する第１溝を形成して第１板体を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成すると共に、前記第２剛性板材の第１面にハーフエッチングによって当該第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口し且つ他端側が複数に分岐する第２溝を形成して第２板体を形成する工程と、
前記第１板体の第２面を接着材によって前記第２板体の第１面に接着して、前記支持板を形成する工程と、
前記第１板体に形成された前記複数の貫通孔を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記第１板体の第２面を前記第２板体の第１面に固着させた状態において、前記第１及び第２溝が突き合わされて前記空気流路を形成するように構成されたことを特徴とする超音波トランスデューサーの製造方法。
【請求項15】
厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１及び第２面の間を貫通する複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の導波路を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する導波路と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の導波路と同数の圧電素子とを備え、前記複数の導波路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーの製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた剛性板材を用意し、前記剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路を形成すると共に、前記剛性板材の第１面にハーフエッチングによって第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の導波路のそれぞれに開口された溝を形成して前記支持板を形成する支持板形成工程と、
前記複数の導波路及び前記溝を覆うように可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板の第１面に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記導波路と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝及び前記可撓性樹脂膜が前記空気流路を形成するように構成された超音波トランスデューサーの製造方法。
【請求項16】
前記複数の圧電素子をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開口を有し且つ前記圧電素子より厚みが大とされた下側封止板を用意し、平面視において前記複数の圧電素子が前記複数の圧電素子用開口内に位置するように前記下側封止板を接着剤によって前記可撓性樹脂膜に固着する下側封止板設置工程と、絶縁性ベース層、前記絶縁性ベース層に設けられ、前記圧電素子における一対の第１及び第２電極にそれぞれ接続される第１及び第２配線を含む導体層、並びに、前記導体層を囲繞する絶縁性のカバー層を含み、前記絶縁性ベース層には前記第１及び第２配線の一部をそれぞれ露出させる第１配線／圧電素子接続用開口及び第２配線／圧電素子接続用開口が設けられている配線アッセンブリを用意する配線アッセンブリ用意工程と、
前記絶縁性ベース層を接着剤によって前記下側封止板に固着させる配線アッセンブリ固着工程と、
前記第１配線のうち前記第１配線／圧電素子接続用開口を介して露出する部分及び前記第２配線のうち前記第２配線／圧電素子接続用開口を介して露出する部分を導電性接着剤又ははんだによって前記圧電素子の第１及び第２電極にそれぞれ電気的に接続させる電気接続工程とを備えることを特徴とする請求項１０から１５の何れかに記載の超音波トランスデューサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の圧電素子が並列配置されてなり、フェイズドアレイセンサーとして好適に利用可能な空中超音波トランスデューサー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
それぞれが振動体として作用する複数の圧電素子が並列配置されてなる超音波トランスデューサーは、前記複数の圧電素子に印加する電圧の位相を制御することにより、放射される音波の方位を制御することができ、これにより、物体の形状を検知したり又は広範囲に亘って物体の有無を検知する為のフェイズドアレイセンサーとして好適に利用可能である。
【0003】
従来の空中超音波トランスデューサーでは駆動周波数に合わせて圧電素子の共振周波数が設定され、この場合において、前記複数の圧電素子の共振周波数がばらついていると、前記複数の圧電素子に所定の駆動周波数の電圧を位相制御した状態で印加しても前記複数の圧電素子間で振動の位相にばらつきが発生することになり、前記複数の圧電素子から放射される音波の指向性を精密に制御することが困難になる。
【0004】
即ち、超音波トランスデューサーをフェイズドアレイセンサーとして安定して作動させる為には、前記超音波トランスデューサーに備えられる複数の圧電素子の共振周波数の均一性を確保する必要がある。しかしながら、材料や製造工程に起因する様々な理由によって複数の圧電素子の共振周波数を均一にすることは、非常に困難である。
【0005】
この点に関し、本願出願人は、振動体として作用する圧電素子に印加する駆動電圧の周波数（駆動周波数）を当該圧電素子の共振周波数よりも低く設定しても、前記圧電素子の振動振幅を有効に確保することが可能な超音波トランスデューサーに関する特許出願を行い、特許を得ている（下記特許文献１参照）。
【0006】
前記特許文献１に記載の超音波トランスデューサーは、上面及び下面に貫通する複数の開口部が設けられた剛性基板と、前記複数の開口部を覆うように前記基板の上面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において前記複数の開口部とそれぞれ重合するように前記可撓性樹脂膜の上面に固着された複数の圧電素子とを備えるように構成されており、これにより、駆動周波数を前記圧電素子の共振周波数よりも低くしても、前記圧電素子の振動振幅を有効に確保している。
【0007】
ところで、前記超音波トランスデューサーによる対象物体の位置（対象物体までの距離及び対象物の方向）の検知は、前記複数の圧電素子に、位相制御された所定周波数のバースト波形電圧を印加して対象物体の方向へ音波を放射させ、対象物体に反射して戻ってきた音波を受信して、音波放射から反射波受信までの時間差に基づいて行う（なお、反射波の受信は、音波放射を行った超音波トランスデューサーによって行うことも可能であるし、又は、他の受信専用の超音波トランスデューサーによって行うことも可能である）。
【0008】
従って、前記圧電素子及び前記可撓性樹脂膜によって形成される振動体が発生する音波の導波路となる前記支持板の開口部内に塵埃や水滴等の異物が付着すると、安定した音波の放射及び／又は受信ができず、結果として、対象物体の正確な位置検出を行うことができなくなる。
【0009】
特に、前記超音波トランスデューサーが屋外で設置される場合には、塵埃や雨、雪などに起因する水滴等の異物が前記導波路内に侵入する危険性が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】特許第６７７６４８１号公報
【発明の概要】
【0011】
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、放射音波及び／又は受信音波の通路への異物の付着を有効に防止乃至は低減できる超音波トランスデューサー及びその製造方法の提供を目的とする。
【0012】
前記目的を達成するために、本発明の第１態様は、厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有する剛性の支持板であって、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーを提供する。
【0013】
本発明の第１態様に係る超音波トランスデューサーによれば、空気流路を介して導入される外部空気によって、放射音波及び／又は受信音波の通路への異物の付着を有効に防止乃至は低減でき、音波透過性を良好に維持することができる。
【0014】
前記第１態様において、好ましくは、前記空気流路は、前記音波通路を形成する前記支持板の内壁面において当該支持板の板面方向を向いて開口された空気噴出口を有し得る。
【0015】
前記第１態様において、好ましくは、前記空気流路は、一端側に前記支持板の外表面に開口された単一の空気導入口を有し、且つ、他端側に前記複数の音波通路のそれぞれに開口された複数の空気噴出口を有し得る。
【0016】
前記第１態様の第１形態においては、前記支持板には前記第１面に開いた溝が形成され、前記可撓性樹脂膜は、前記複数の空洞部に加えて前記溝を覆うように構成されて、前記空気流路は、前記支持板の溝と前記可撓性樹脂膜とによって形成される。
【0017】
前記第１態様の第２形態においては、前記支持板は、前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔が形成された第１板体と、前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔が形成された第２板体とを含み、前記第１及び第２板体が厚み方向に積層状態で固着されることによって形成される。
【0018】
この場合、前記第１及び第２板体の少なくとも一方には当接面に開いた溝が形成され、前記空気流路は、前記溝と前記溝を閉塞する前記第１及び第２板体の他方の当接面とによって形成される。
【0019】
前記目的を達成するために、本発明の第２態様は、厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有する剛性の支持板であって、前記第１及び第２面の間を貫通する複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の導波路を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する導波路と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の導波路と同数の圧電素子とを備え、前記複数の導波路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーを提供する。
【0020】
本発明の第２態様に係る超音波トランスデューサーによれば、空気流路を介して導入される外部空気によって、放射音波及び／又は受信音波の通路となる導波路への異物の付着を有効に防止乃至は低減でき、音波透過性を良好に維持することができる。
【0021】
前記第２態様において、好ましくは、前記空気流路は、前記導波路を形成する前記支持板の内壁面において当該支持板の板面方向を向いて開口された空気噴出口を有し得る。
【0022】
前記第２態様において、好ましくは、前記空気流路は、一端側に前記支持板の外表面に開口された単一の空気導入口を有し、且つ、他端側に前記複数の導波路のそれぞれに開口された複数の空気噴出口を有し得る。
【0023】
前記第２態様の一形態においては、前記支持板には前記第１面に開いた溝が形成され、前記可撓性樹脂膜は、前記複数の導波路に加えて前記溝を覆うように構成され、前記空気流路は、前記支持板の溝と前記可撓性樹脂膜とによって形成される。
【0024】
また、本発明は、厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーを製造する為の第１の製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面の間を貫通する複数の貫通孔を形成すると共に、前記第１剛性板材の第１面にハーフエッチングによって第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔のそれぞれに開口された溝を形成して第１板体を形成する工程と、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成して第２板体を形成する工程と、前記第１板体の第２面を接着材によって前記第２板体の第１面に接着して、前記支持板を形成する工程と、前記第１板体に形成された前記複数の貫通孔及び前記溝を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、前記溝及び前記可撓性樹脂膜が前記空気流路を形成するように構成された第１の製造方法を提供する。
【0025】
また、本発明は、厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーを製造する為の第２の製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部及び前記複数の導波路の合計深さと同一とされた剛性板材を用意し、前記剛性板材の第１面にハーフエッチングによって前記複数の空洞部及び第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の空洞部のそれぞれに開口された溝を形成し、且つ、前記剛性板材の第１面又は第２面からエッチングによって前記複数の導波路を形成して前記支持板を形成する工程と、前記複数の空洞部及び前記溝を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、前記溝及び前記可撓性樹脂膜が前記空気流路を形成するように構成された第２の製造方法を提供する。
【0026】
また、本発明は、厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーを製造する為の第３の製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面の間を貫通する複数の貫通孔を形成すると共に、前記第１剛性板材の第２面にハーフエッチングによって当該第２面に開いた状態で一端側が外側面に開口し且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔のそれぞれに開口する溝を形成して第１板体を形成する工程と、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成して第２板体を形成する工程と、前記第１板体の第２面を接着材によって前記第２板体の第１面に接着して、前記支持板を形成する工程と、前記第１板体に形成された前記複数の貫通孔を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、前記溝及び前記第２板体の第１面が前記空気流路を形成するように構成された第３の製造方法を提供する。
【0027】
また、本発明は、厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーを製造する為の第４の製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面の間を貫通する複数の貫通孔を形成して第１板体を形成する工程と、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成すると共に、前記第２剛性板材の第１面にハーフエッチングによって当該第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐された溝を形成して第２板体を形成する工程と、前記第１板体の第２面を接着材によって前記第２板体の第１面に接着して、前記支持板を形成する工程と、前記第１板体に形成された前記複数の貫通孔を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、 前記溝及び前記第１板体の第２面が前記空気流路を形成するように構成された第４の製造方法を提供する。
【0028】
また、本発明は、厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーを製造する為の第５の製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の空洞部の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面の間を貫通する複数の貫通孔を形成すると共に、前記第１剛性板材の第２面にハーフエッチングによって当該第２面に開いた状態で一端側が外側面に開口し且つ他端側が複数に分岐して前記複数の貫通孔のそれぞれに開口する第１溝を形成して第１板体を形成する工程と、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成すると共に、前記第２剛性板材の第１面にハーフエッチングによって当該第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口し且つ他端側が複数に分岐する第２溝を形成して第２板体を形成する工程と、前記第１板体の第２面を接着材によって前記第２板体の第１面に接着して、前記支持板を形成する工程と、前記第１板体に形成された前記複数の貫通孔を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、平面視において中央領域が対応する前記空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、前記第１板体の第２面を前記第２板体の第１面に固着させた状態において、前記第１及び第２溝が突き合わされて前記空気流路を形成するように構成された第５の製造方法を提供する。
【0029】
また、本発明は、厚み方向一方側の第１面及び厚み方向他方側の第２面を有し、前記第１及び第２面の間を貫通する複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の導波路を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する導波路と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の導波路と同数の圧電素子とを備え、前記複数の導波路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている超音波トランスデューサーを製造する為の第６の製造方法であって、厚み方向一方側の第１面及び他方側の第２面の間の板厚が前記複数の導波路の長さと同一とされた剛性板材を用意し、前記剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路を形成すると共に、前記剛性板材の第１面にハーフエッチングによって第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の導波路のそれぞれに開口された溝を形成して前記支持板を形成する支持板形成工程と、前記複数の導波路及び前記溝を覆うように可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板の第１面に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、平面視において中央領域が対応する前記導波路と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、前記溝及び前記可撓性樹脂膜が前記空気流路を形成するように構成された第６の製造方法を提供する。
【0030】
前記種々の製造方法は、さらに、前記複数の圧電素子をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開口を有し且つ前記圧電素子より厚みが大とされた下側封止板を用意し、平面視において前記複数の圧電素子が前記複数の圧電素子用開口内に位置するように前記下側封止板を接着剤によって前記可撓性樹脂膜に固着する下側封止板設置工程と、絶縁性ベース層、前記絶縁性ベース層に設けられ、前記圧電素子における一対の第１及び第２電極にそれぞれ接続される第１及び第２配線を含む導体層、並びに、前記導体層を囲繞する絶縁性のカバー層を含み、前記絶縁性ベース層には前記第１及び第２配線の一部をそれぞれ露出させる第１配線／圧電素子接続用開口及び第２配線／圧電素子接続用開口が設けられている配線アッセンブリを用意する配線アッセンブリ用意工程と、前記絶縁性ベース層を接着剤によって前記下側封止板に固着させる配線アッセンブリ固着工程と、前記第１配線のうち前記第１配線／圧電素子接続用開口を介して露出する部分及び前記第２配線のうち前記第２配線／圧電素子接続用開口を介して露出する部分を導電性接着剤又ははんだによって前記圧電素子の第１及び第２電極にそれぞれ電気的に接続させる電気接続工程とを備え得る。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
【0033】
前記超音波トランスデューサー１Ａは、主要構成部材として、厚み方向一方側の第１面１０－１及び厚み方向他方側の第２面１０－２を有する剛性の支持板１０Ａと、厚み方向一方側の第１面２０－１及び厚み方向他方側の第２面２０－２を有し、第２面２０－２が前記支持板１０Ａの第１面１０－１に固着された可撓性樹脂膜２０と、前記可撓性樹脂膜２０の第１面２０－１に固着された複数の圧電素子３０とを備えている。
【0034】
図２に、前記支持板１０Ａの平面図を示す。
図１及び図２に示すように、前記支持板１０Ａには、一端側が第１面１０－１に開口され且つ他端側が第２面１０－２に開口された複数（本実施の形態においては３×１１の３３個）の導波路１３が設けられている。
図１及び図２に示すように、前記支持板１０Ａには、一端側が第１面１０－１に開口され且つ他端側が第２面１０－２に開口された複数（本実施の形態においては３×１１の３３個）の導波路１３が設けられている。
【0035】
本実施の形態においては、前記導波路１３は、前記支持板１０Ａの厚み方向全域に亘って同一開口幅を有している。
【0036】
前記支持板１０Ａは、剛性を有する種々の部材によって形成することができ、ステンレス等の金属、好ましくは、金属よりも密度が小さく且つヤング率の高いＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス材料によって形成することができる。
前記支持板１０Ａをセラミックス材料によって形成することにより、前記支持板１０Ａの共振周波数を可及的に高めることができる。
前記支持板１０Ａをセラミックス材料によって形成することにより、前記支持板１０Ａの共振周波数を可及的に高めることができる。
【0037】
前記可撓性樹脂膜２０は、前記複数の導波路１３を覆うように前記支持板１０Ａの第１面１０－１に固着されている。
【0038】
前記可撓性樹脂膜２０は、例えば、厚さ２０μｍ～１００μｍのポリイミド等の絶縁性樹脂によって形成される。
前記可撓性樹脂膜２０は、接着剤又は熱圧着等の種々の方法によって前記支持板１０Ａに固着される。
前記可撓性樹脂膜２０は、接着剤又は熱圧着等の種々の方法によって前記支持板１０Ａに固着される。
【0039】
前記超音波トランスデューサー１Ａは、前記複数の導波路１３と同数（本実施の形態においては３×１１の３３個）の前記圧電素子３０を有している。
前記圧電素子３０は、平面視において中央領域が対応する導波路１３と重合し且つ周縁領域が前記支持板１０Ａの第１面１０－１と重合するように、前記可撓性樹脂膜２０の第１面２０－１に固着されている。
前記圧電素子３０は、平面視において中央領域が対応する導波路１３と重合し且つ周縁領域が前記支持板１０Ａの第１面１０－１と重合するように、前記可撓性樹脂膜２０の第１面２０－１に固着されている。
【0040】
図３(a)に、前記圧電素子３０の平面図を示す。
また、図３(b)に、図３(a)におけるIII-III線に沿った断面図を示す。
前記圧電素子３０は、圧電素子本体３２と、一対の第１及び第２電極とを有し、前記第１及び第２電極の間に電圧が印可されると伸縮するように構成されている。
また、図３(b)に、図３(a)におけるIII-III線に沿った断面図を示す。
前記圧電素子３０は、圧電素子本体３２と、一対の第１及び第２電極とを有し、前記第１及び第２電極の間に電圧が印可されると伸縮するように構成されている。
【0041】
図３(a)及び(b)に示すように、本実施の形態においては、前記圧電素子３０は２層の積層型とされている。
積層型圧電素子は、単層型圧電素子に比して、同一電圧印可時に電界強度を高めることができ、印可電圧当たりの伸縮変位を大きくすることができる。
積層型圧電素子は、単層型圧電素子に比して、同一電圧印可時に電界強度を高めることができ、印可電圧当たりの伸縮変位を大きくすることができる。
【0042】
詳しくは、前記圧電素子３０は、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）等の圧電材によって形成される前記圧電素子本体３２と、前記圧電素子本体３２を厚み方向に関し上方側の第１圧電部位３２ａ及び下方側の第２圧電部位３２ｂに区画する内側電極３４と、前記第１圧電部位３２ａの上面の一部に固着された上面電極３６と、前記第２圧電部位３２ｂの下面に固着された下面電極３７と、一端部が前記内側電極３４に電気的に接続され且つ他端部が前記上面電極３６とは絶縁状態で前記第１圧電部位３２ａの上面においてアクセス可能な内側電極端子３４Ｔを形成する内側電極用接続部材３５と、一端部が前記下面電極３７に電気的に接続され且つ他端部が前記上面電極３６及び前記内側電極３４とは絶縁状態で前記第１圧電部位３２ａの上面においてアクセス可能な下面電極端子３７Ｔを形成する下面電極用接続部材３８とを有している。
【0043】
この場合、前記上面電極３６及び前記下面電極３７によって形成される外側電極が第１及び第２電極の一方として作用し、前記内側電極３４が第１及び第２電極の他方として作用する。
【0044】
前記圧電素子３０においては、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂは、分極方向が厚み方向に関し同一とされており、これにより、前記外側電極３６、３７及び前記内側電極３４の間に所定の電圧を所定周波数で印可することによって、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂには互いに対して逆方向の電界が加わるようになっている。
【0045】
前述の通り、前記上面電極３６及び前記下面電極３７は互いに対して絶縁されており、従って、前記圧電素子３０を作成する際には、前記上面電極３６及び前記下面電極３７の間に電圧を印可することによって、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂの分極方向を同一とすることができる。
【0046】
前記超音波トランスデューサー１Ａにおいては、前記圧電素子３０が超音波を発生する振動体として作用するが、この振動体は、たわみ振動の最低次の共振モードの周波数が当該圧電素子３０への印加電圧の周波数（駆動周波数）よりも大となるように構成されている。
【0047】
即ち、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー１Ａにおけるように、振動体を形成する複数の圧電素子３０が並列配置されているフェイズドアレイによって、数メートル先の物体を検知する為には、前記複数の圧電素子３０から放射される音波の位相を精密に制御する必要がある。
【0048】
例えば、ステンレス等の剛性の支持板に直接的に複数の圧電素子が並列配置されている構成のフェイズドアレイにおいては、前記剛性支持板の剛性に抗して前記圧電素子を伸縮させ、それによって前記圧電素子及び前記剛性支持板によって形成される振動体を所定の振幅でたわみ振動させて、発生音圧の大きさを確保する必要がある。
【0049】
その為には、前記圧電素子への印可電圧の周波数（駆動周波数）を、当該圧電素子のたわみ振動の共振周波数の近傍に設定する必要がある。
【0050】
しかしながら、前記圧電素子への印可電圧に対する、当該圧電素子のたわみ振動の周波数応答は、当該振動体の共振周波数近傍において位相が大きく変化する。
【0051】
従って、フェイズドアレイセンサーとして機能させるべく、前記複数の圧電素子が発生する音波の位相を精密に制御する為には、前記複数の振動体間における共振周波数に関する「ばらつき」を極限まで抑制する必要があるが、これは非常に難しい。
【0052】
この点に関し、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー１Ａは、前述の通り、第１面１０－１及び第２面１０－２に開口された複数の導波路１３が設けられた前記剛性の支持板１０Ａと、前記複数の導波路１３を覆うように前記支持板１０Ａの第１面１０－１に固着された可撓性樹脂膜２０と、平面視において中央領域が対応する導波路１３と重合し且つ周縁領域が前記支持板１０Ａの第１面１０－１と重合するように前記可撓性樹脂膜２０の第１面２０－１に固着された前記複数の圧電素子３０とを有している。
【0053】
斯かる構成によれば、前記圧電素子の共振周波数を、前記圧電素子３０に印加する駆動電圧の周波数（例えば４０ｋＨｚ）よりも高く（例えば７０ｋＨｚに）設定しても、振動体として作用する前記圧電素子３０の振動振幅を十分に確保することができる。
【0054】
しかも、前記複数の振動体の共振周波数が前記圧電素子３０に印加する駆動電圧の駆動周波数よりも高い場合には、前記複数の振動体間において共振周波数の「ばらつき」があったとしても、前記複数の振動体のたわみ振動の周波数応答の位相に大きな差異は生じない。
従って、振動体として作用する前記複数の圧電素子３０が発生する音波の位相を精密に制御することができる。
従って、振動体として作用する前記複数の圧電素子３０が発生する音波の位相を精密に制御することができる。
【0055】
【0056】
【0057】
前記空気流路１００を設けることにより、外部空気を前記複数の導波路１３のそれぞれに導入して、前記導波路１３内に塵埃や水分等の異物が付着することを有効に防止乃至は低減できる。
【0058】
本実施の形態においては、図５に示すように、前記空気流路１００は、前記導波路１３を形成する前記支持板１０Ａの内壁面１４において当該支持板１０Ａの板面方向Ｌを向いて開口された空気噴出口１０２を有している。
【0059】
斯かる構成によれば、前記空気流路１００を介して前記導波路１３内に導入される外部空気によって、前記振動体が発生する音波の透過性が悪化することを有効に防止乃至は低減しつつ、前記空気流れを形成することができる。
【0060】
さらに、本実施の形態においては、図２、図４及び図５に示すように、前記空気流路１００は、一端側に前記支持板１０Ａの外表面に開口された単一の空気導入口１０１を有し、且つ、他端側が分岐されて前記複数（本実施の形態においては３×１１の３３個）の導波路のそれぞれに開口された複数（本実施の形態においては３３個）の空気噴出口１０２を有している。
【0061】
斯かる構成によれば、前記支持板１０Ａの大型化を防止しつつ、前記複数の導波路１３のそれぞれへの外部空気の導入を行うことができる。
また、ポンプ等の空気圧送手段からの空気を前記複数の導波路１３のそれぞれに供給する場合において、単一の空気圧送手段からの空気を前記複数の導波路１３へ効率的に供給することができる。
また、ポンプ等の空気圧送手段からの空気を前記複数の導波路１３のそれぞれに供給する場合において、単一の空気圧送手段からの空気を前記複数の導波路１３へ効率的に供給することができる。
【0062】
本実施の形態においては、図５に示すように、前記支持板１０Ａには第１面１０－１に開く溝１０５が形成されており、前記可撓性樹脂膜２０は、前記導波路１３に加えて、前記溝１０５を覆うように構成されている。
【0063】
即ち、本実施の形態においては、前記支持板１０Ａの第１面１０－１に形成された溝１０５及び前記可撓性樹脂膜２０が前記空気流路１００を形成している。
【0064】
斯かる構成によれば、前記空気流路１００の形成容易化を図ることができる。
また、この構成によれば、前記空気流路１００からの外部空気を前記可撓性樹脂膜２０の近傍において前記導波路１３内に導入させることができ、前記導波路１３の全域に亘る外部空気の流れを現出させることができる。
また、この構成によれば、前記空気流路１００からの外部空気を前記可撓性樹脂膜２０の近傍において前記導波路１３内に導入させることができ、前記導波路１３の全域に亘る外部空気の流れを現出させることができる。
【0065】
以下、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー１Ａの任意構成部材について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー１Ａは、前記支持板１０Ａ、前記可撓性樹脂膜２０及び前記複数の圧電素子３０に加えて、任意構成部材として下側封止板４０及び配線アッセンブリ１５０を有している。
図１に示すように、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー１Ａは、前記支持板１０Ａ、前記可撓性樹脂膜２０及び前記複数の圧電素子３０に加えて、任意構成部材として下側封止板４０及び配線アッセンブリ１５０を有している。
【0066】
図６に、図１におけるVI-VI線に沿った断面図を示す。
図６に示すように、前記下側封止板４０は、前記複数の圧電素子３０をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開口４２を有しており、前記下側封止板４０は、平面視において前記複数の圧電素子３０が前記複数の圧電素子用開口４２内に位置するように前記可撓性樹脂膜２０の第１面２０－１に接着剤又は熱圧着等によって固着されている。
図６に示すように、前記下側封止板４０は、前記複数の圧電素子３０をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開口４２を有しており、前記下側封止板４０は、平面視において前記複数の圧電素子３０が前記複数の圧電素子用開口４２内に位置するように前記可撓性樹脂膜２０の第１面２０－１に接着剤又は熱圧着等によって固着されている。
【0067】
図１に示すように、前記下側封止板４０の厚さは、前記圧電素子３０の厚さよりも大とされており、前記可撓性樹脂膜２０の第１面２０－１に固着された状態において前記下側封止板４０の第１面が、前記圧電素子３０における前記上面電極３６、前記下面電極端子３７Ｔ及び前記内側電極端子３４Ｔ（図３参照）よりも前記可撓性樹脂膜２０から離間されている。
【0068】
前記下側封止板４０は、ステンレス等の金属や炭素繊維強化プラスチック及びセラミックス等の剛性部材によって形成される。
【0069】
前記下側封止板４０は、前記複数の圧電素子３０を含む圧電素子群の側方を封止するとともに、前記配線アッセンブリ１５０が固着される基台として作用する。
【0070】
前記配線アッセンブリ１５０は、外部から供給される印可電圧を前記複数の圧電素子３０へ伝達する為のものである。
【0071】
図１に示すように、前記配線アッセンブリ１５０は、前記下側封止板４０に接着剤等によって固着される絶縁性ベース層１６０と、前記ベース層１６０に固着された導体層１７０と、前記導体層１７０を囲繞する絶縁性のカバー層１８０とを有している。
【0072】
前記ベース層１６０及び前記カバー層１８０は、例えば、ポリイミド等の絶縁性樹脂によって形成される。
【0073】
前記導体層１７０は、例えば、Ｃｕ等の導電性金属によって形成される。
前記導体層１７０は、前記ベース層１６０上に積層された厚さ１２～２５μｍ程度のＣｕ箔に対して不要部分をエッチング除去することによって形成可能である。
好ましくは、前記導体層１７０を形成するＣｕの露出部分にＮｉ／Ａｕメッキを施すことができる。
前記導体層１７０は、前記ベース層１６０上に積層された厚さ１２～２５μｍ程度のＣｕ箔に対して不要部分をエッチング除去することによって形成可能である。
好ましくは、前記導体層１７０を形成するＣｕの露出部分にＮｉ／Ａｕメッキを施すことができる。
【0074】
本実施の形態においては、前記導体層１７０は、前記圧電素子３０の第１電極（本実施の形態においては外側電極３６、３７）及び第２電極（本実施の形態においては内側電極３４）にそれぞれ接続される第１配線１７０ａ及び第２配線１７０ｂを含んでいる。
【0075】
前記ベース層１６０には、前記第１配線１７０ａを対応する前記圧電素子３０の第１電極に接続する為の第１配線／圧電素子接続用開口１６１ａと、前記第２配線１７０ｂを対応する前記圧電素子３０の第２電極に接続する為の第２配線／圧電素子接続用開口１６１ｂとが形成されている。
【0076】
本実施の形態においては、前述の通り、前記上面電極３６及び前記下面電極３７が前記第１電極として作用し且つ前記内側電極３４が前記第２電極として作用している。
【0077】
従って、前記第１配線１７０ａのうち前記第１配線／圧電素子接続用開口１６１ａを介して露出する部分が前記上面電極３６の一部及び前記下面電極端子３７Ｔの双方に、例えば、導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続されている。
【0078】
そして、前記第２配線１７０ｂのうち前記第２配線／圧電素子接続用開口１６１ｂを介して露出する部分が前記内側電極端子３４Ｔに、例えば、導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続されている。
【0079】
前記カバー層１８０には、前記第１及び第２配線１７０ａ、１７０ｂをそれぞれ外部に電気的に接続させる為の第１配線／外部接続用開口及び第２配線／外部接続用開口が設けられている。
【0080】
図１に示すように、本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー１Ａは、さらに、前記下側封止板４０及び前記配線アッセンブリ１５０の上面に柔軟性樹脂５５を介して固着された上側封止板６０を有している。
前記上側封止板６０は、前記複数の圧電素子３０のそれぞれに対応した位置に開口部６５を有している。
前記上側封止板６０は、前記複数の圧電素子３０のそれぞれに対応した位置に開口部６５を有している。
【0081】
前記上側封止板６０を備えることにより、前記振動体のたわみ振動動作への影響を可及的に防止しつつ、前記配線アッセンブリ１５０の支持安定化を図ることができる。
【0082】
前記上側封止板６０は、例えば、厚さ０．１ｍｍ～０．３ｍｍのステンレス等の金属や炭素繊維強化プラスチック及びセラミックス等によって形成される。
【0083】
本実施の形態に係る超音波トランスデューサー１Ａは、さらに、前記上側封止板６０の複数の開口部６５を覆うように前記上側封止板６０の上面に接着等によって固着された吸音材７０を備えている。
【0084】
前記吸音材７０は、例えば、厚さ０．３ｍｍ～１．５ｍｍ程度のシリコーン樹脂又は他の発泡性樹脂によって形成される。
【0085】
前記吸音材７０を備えることにより、前記圧電素子３０によって生成される音波が放射されるべき側（図１において下側）とは反対側へ放射されることを有効に抑制することができる。
【0086】
前記超音波トランスデューサー１Ａは、さらに、前記吸音材７０の上面に接着等によって固着された補強板７５を備えている。
【0087】
前記補強板７５は、例えば、厚さ０．２ｍｍ～０．５ｍｍ程度のステンレス等の金属や炭素繊維強化プラスチック及びセラミックス等によって形成される。
【0088】
前記補強板７５を備えることにより、外力が前記基板１０及び前記圧電素子３０に影響を与えることを可及的に防止することができる。
【0089】
本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー１Ａは、例えば、
厚み方向一方側の第１面１０－１及び他方側の第２面１０－２の間の板厚が前記複数の導波路１３の長さと同一とされた剛性板材を用意し、前記剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１３を形成すると共に、前記剛性板材の第１面１０－１にハーフエッチングによって第１面１０－１に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の導波路１３のそれぞれに開口された溝１０５を形成して前記支持板１０Ａを形成する支持板形成工程と、
前記複数の導波路１３及び前記溝１０５を覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板１０Ａの第１面１０－１に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記導波路１３と重合し且つ周縁領域が前記支持板１０Ａと重合するように複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝１０５及び前記可撓性樹脂膜２０が前記空気流路１００を形成するように構成された製造方法によって製造することができる。
厚み方向一方側の第１面１０－１及び他方側の第２面１０－２の間の板厚が前記複数の導波路１３の長さと同一とされた剛性板材を用意し、前記剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１３を形成すると共に、前記剛性板材の第１面１０－１にハーフエッチングによって第１面１０－１に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の導波路１３のそれぞれに開口された溝１０５を形成して前記支持板１０Ａを形成する支持板形成工程と、
前記複数の導波路１３及び前記溝１０５を覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板１０Ａの第１面１０－１に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記導波路１３と重合し且つ周縁領域が前記支持板１０Ａと重合するように複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝１０５及び前記可撓性樹脂膜２０が前記空気流路１００を形成するように構成された製造方法によって製造することができる。
【0090】
前記製造方法は、さらに、
前記複数の圧電素子３０をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開口４２を有し且つ前記圧電素子３０より厚みが大とされた前記下側封止板４０を用意し、平面視において前記複数の圧電素子３０が前記複数の圧電素子用開口４２内に位置するように前記下側封止板４０を接着剤によって前記可撓性樹脂膜２０に固着する下側封止板設置工程と、
絶縁性ベース層１６０、前記ベース層１６０に設けられ、前記圧電素子３０における一対の第１及び第２電極にそれぞれ接続される第１及び第２配線１７０ａ、１７０ｂを含む導体層１７０、並びに、前記導体層１７０を囲繞する絶縁性のカバー層１８０を含み、前記ベース層１６０には前記第１及び第２配線１７０ａ、１７０ｂの一部をそれぞれ露出させる第１配線／圧電素子接続用開口１６１ａ及び第２配線／圧電素子接続用開口１６１ｂが設けられている前記配線アッセンブリ１５０を用意する配線アッセンブリ用意工程と、
前記ベース層１６０を接着剤によって前記下側封止板４０に固着させる配線アッセンブリ固着工程と、
前記第１配線１７０ａのうち前記第１配線／圧電素子接続用開口１６１ａを介して露出する部分及び前記第２配線１７０ｂのうち前記第２配線／圧電素子接続用開口１６１ｂを介して露出する部分を導電性接着剤又ははんだによって前記圧電素子３０の第１及び第２電極にそれぞれ電気的に接続させる電気接続工程とを備えることができる。
前記複数の圧電素子３０をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開口４２を有し且つ前記圧電素子３０より厚みが大とされた前記下側封止板４０を用意し、平面視において前記複数の圧電素子３０が前記複数の圧電素子用開口４２内に位置するように前記下側封止板４０を接着剤によって前記可撓性樹脂膜２０に固着する下側封止板設置工程と、
絶縁性ベース層１６０、前記ベース層１６０に設けられ、前記圧電素子３０における一対の第１及び第２電極にそれぞれ接続される第１及び第２配線１７０ａ、１７０ｂを含む導体層１７０、並びに、前記導体層１７０を囲繞する絶縁性のカバー層１８０を含み、前記ベース層１６０には前記第１及び第２配線１７０ａ、１７０ｂの一部をそれぞれ露出させる第１配線／圧電素子接続用開口１６１ａ及び第２配線／圧電素子接続用開口１６１ｂが設けられている前記配線アッセンブリ１５０を用意する配線アッセンブリ用意工程と、
前記ベース層１６０を接着剤によって前記下側封止板４０に固着させる配線アッセンブリ固着工程と、
前記第１配線１７０ａのうち前記第１配線／圧電素子接続用開口１６１ａを介して露出する部分及び前記第２配線１７０ｂのうち前記第２配線／圧電素子接続用開口１６１ｂを介して露出する部分を導電性接着剤又ははんだによって前記圧電素子３０の第１及び第２電極にそれぞれ電気的に接続させる電気接続工程とを備えることができる。
【0091】
実施の形態２
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーの他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図７に、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー２Ａの部分縦断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態１におけると同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を適宜省略する。
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーの他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図７に、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー２Ａの部分縦断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態１におけると同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を適宜省略する。
【0092】
図７に示すように、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー２Ａは、前記支持板１０Ａが支持板１１０Ａに変更されている点において、前記実施の形態１に係る超音波トランスデューサー１Ａと相違している。
【0093】
即ち、前記超音波トランスデューサー２Ａは、主要構成部材として、厚み方向一方側の第１面１１０－１及び厚み方向他方側の第２面１１０－２を有する剛性の前記支持板１１０Ａと、前記支持板１１０Ａの第１面１１０－１に固着された前記可撓性樹脂膜２０と、前記可撓性樹脂膜２０の第１面２０－１に固着された複数の圧電素子３０とを備えている。
【0094】
前記支持板１１０Ａには、前記第１面１１０－１に開口された複数の空洞部１２０と、前記空洞部１２０よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部１２０の底面に開口され且つ他端側の第２端部が前記第２面１１０－２に開口された複数の導波路１２５とが設けられている。
【0095】
前記空洞部１２０及び前記導波路１２５が、前記圧電素子３０が発生及び／又は受信する音波の通路を形成している。
【0096】
前記空洞部１２０は、平面視において前記圧電素子３０の中央領域と重合し、且つ、平面視において前記圧電素子３０の周縁領域が当該空洞部１２０を囲繞するように、開口幅が設定されている。
【0097】
前記導波路１２５は、前記空洞部１２０の底面に開口された筒状部１２６と、前記支持板１１０Ａの第２面１１０－２に開口されたホーン部１２８とを有している。
【0098】
図７に示すように、前記筒状部１２６は、開口幅が前記空洞部１２０より小で且つ厚み方向全域に亘って同一開口幅とされた筒状とされている。
【0099】
前記ホーン部１２８は、厚み方向に関し前記筒状部１２６に連通する端部から前記支持板１００Ａの第２面１１０－２に開口された端部（音波放射口）へ近接するに従って、開口幅が大とされたホーン形状とされている。
【0100】
斯かる構成の前記超音波トランスデューサー２Ａによれば、前記圧電素子３０及び前記可撓性樹脂膜２０によって形成される振動体から放射される音波の音圧レベルを高くすることができる。
【0101】
図８に、図７におけるVIII-VIII線に沿った前記支持板１０１Ａの断面図を示す。
図７及び図８に示すように、前記支持板１１０Ａには、前記複数の空洞部１２０及び前記複数の導波路１２５によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路２００が設けられている。
図７及び図８に示すように、前記支持板１１０Ａには、前記複数の空洞部１２０及び前記複数の導波路１２５によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路２００が設けられている。
【0102】
本実施の形態に係る超音波トランスデューサー２Ａにおいても、前記実施の形態１におけると同様、前記空気流路２００を介して導入される外部空気によって、前記音波通路内に塵埃や水分等の異物が付着することを有効に防止乃至は低減できる。
【0103】
図７に示すように、前記空気流路２００は、前記音波通路を形成する前記支持板１１０Ａの内壁面１１４において当該支持板１１０Ａの板面方向?を向いて開口された空気噴出口２０２を有している。
【0104】
斯かる構成によれば、前記空気流路２００を介して前記音波通路内に導入される外部空気によって、前記振動体が発生又は受信する音波の透過性が悪化することを有効に防止乃至は低減しつつ、前記空気流れを形成することができる。
【0105】
前記実施の形態１における前記空気流路１００と同様に、前記空気流路２００は、一端側に前記支持板１１０Ａの外表面に開口された単一の空気導入口２０１を有し、且つ、他端側が分岐されて前記複数（本実施の形態においては３×１１の３３個）の音波通路のそれぞれに開口された複数（本実施の形態においては３３個）の空気噴出口２０２を有している。
【0106】
図７に示すように、本実施の形態においては、前記支持板１１０Ａには第１面に開いた状態で、一端側が外側面に開口され且つ他端側が対応する前記空洞部１２０に開口された溝２０５が形成されており、前記溝２０５と前記空洞部１２０と共に当該溝２０５を覆う前記可撓性樹脂膜２０とが前記空気流路２００を形成している。
【0107】
斯かる構成によれば、前記空気流路２００の形成容易化を図りつつ、前記空気流路２００からの外部空気を前記可撓性樹脂膜２０の近傍において前記空洞部１２０内に導入させることができ、前記空洞部１２０及び前記導波路１２５によって形成される音波通路の全域に亘るような前記空気流路２００によって導入される外部空気の流れを現出させることができる。
【0108】
図７に示すように、本実施の形態においては、前記支持板１１０Ａは、厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされ、前記複数の空洞部１２０と同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａが形成された第１板体１１１と、厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされ、前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａが形成された第２板体１１２とを有し、前記第１板体１１１の第２面１１１－２が第２板体１１２の第１面１１２－１に当接された状態で前記第１及び第２板体１１１、１１２が固着されて形成されている。
そして、前記第１板体１１１の第１面１１１－１（前記第２板体１１２とは反対側の表面）に前記空気流路２００を形成する前記溝２０５が設けられている。
そして、前記第１板体１１１の第１面１１１－１（前記第２板体１１２とは反対側の表面）に前記空気流路２００を形成する前記溝２０５が設けられている。
【0109】
前記第１及び第２板体１１１、１１２は、剛性を有する種々の部材によって形成することができ、ステンレス等の金属、好ましくは、金属よりも密度が小さく且つヤング率の高いＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス材料によって形成することができる。
【0110】
前記超音波トランスデューサー２Ａは、例えば、
厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部１２０のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａを形成すると共に、前記第１剛性板材の第１面にハーフエッチングによって第１面１１１－１に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔１１１ａのそれぞれに開口された溝２０５を形成して前記第１板体１１１を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａを形成して前記第２板体１１２を形成する工程と、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を接着材によって前記第２板体１１２の第１面１１２－１に接着して、前記支持板１１０Ａを形成する工程と、
前記第１板体１１１に形成された前記複数の貫通孔１１１ａ及び前記溝２０５を覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板１１０Ａに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２０と重合し且つ周縁領域が前記支持板１１０Ａと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝２０５及び前記可撓性樹脂膜２０５が前記空気流路２００を形成している製造方法によって製造することができる。
厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部１２０のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａを形成すると共に、前記第１剛性板材の第１面にハーフエッチングによって第１面１１１－１に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔１１１ａのそれぞれに開口された溝２０５を形成して前記第１板体１１１を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａを形成して前記第２板体１１２を形成する工程と、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を接着材によって前記第２板体１１２の第１面１１２－１に接着して、前記支持板１１０Ａを形成する工程と、
前記第１板体１１１に形成された前記複数の貫通孔１１１ａ及び前記溝２０５を覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板１１０Ａに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２０と重合し且つ周縁領域が前記支持板１１０Ａと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝２０５及び前記可撓性樹脂膜２０５が前記空気流路２００を形成している製造方法によって製造することができる。
【0111】
前記製造方法も、さらに、前記下側封止板設置工程と、前記配線アッセンブリ用意工程と、前記配線アッセンブリ固着工程と、前記電気接続工程とを備えることができる。
【0112】
なお、本実施の形態においては、前述の通り、前記支持板１１０Ａは、互いに対して別体とされた第１及び第２板体１１１、１１２を有し、前記第１及び第２板体１１１、１１２が積層状態で固着されることによって形成されているが、前記支持板１１０Ａに代えて、単一の剛性板材によって形成された支持板１１０Ｂを用いることも可能である。
【0113】
図９に、前記支持板を備えた、本実施の形態の変形例に係る超音波トランスデューサー２Ｂの部分縦断面図を示す。
【0114】
前記変形例に係る超音波トランスデューサー２Ｂは、例えば、
厚み方向一方側の第１面１１０－１及び他方側の第２面１１０－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０及び前記複数の導波路１２５の合計深さと同一とされた剛性板材を用意し、前記剛性板材の第１面にハーフエッチングによって前記複数の空洞部１２０及び第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の空洞部１２０のそれぞれに開口された溝２０５を形成し、且つ、前記第１剛性部材の第１面又は第２面からエッチングによって前記複数の導波路１２５を形成して前記支持板１１０Ｂを形成する工程と、
前記複数の空洞部１２０及び前記溝１２５を覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板１１０Ｂに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２５と重合し且つ周縁領域が前記支持板１１０Ｂと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝２０５及び前記可撓性樹脂膜２０が前記空気流路２００を形成するように構成された製造方法によって製造することができる。
厚み方向一方側の第１面１１０－１及び他方側の第２面１１０－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０及び前記複数の導波路１２５の合計深さと同一とされた剛性板材を用意し、前記剛性板材の第１面にハーフエッチングによって前記複数の空洞部１２０及び第１面に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の空洞部１２０のそれぞれに開口された溝２０５を形成し、且つ、前記第１剛性部材の第１面又は第２面からエッチングによって前記複数の導波路１２５を形成して前記支持板１１０Ｂを形成する工程と、
前記複数の空洞部１２０及び前記溝１２５を覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板１１０Ｂに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２５と重合し且つ周縁領域が前記支持板１１０Ｂと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝２０５及び前記可撓性樹脂膜２０が前記空気流路２００を形成するように構成された製造方法によって製造することができる。
【0115】
前記製造方法も、さらに、前記下側封止板設置工程と、前記配線アッセンブリ用意工程と、前記配線アッセンブリ固着工程と、前記電気接続工程とを備えることができる。
【0116】
図９に示す前記超音波トランスデューサー２Ｂの製造方法においては、前記導波路１２５が前記ホーン部１２８を有する場合には、前記ホーン部１２８は前記剛性部材の第２面１１０－２からのハーフエッチングによって形成される。
【0117】
前記筒状部１２６は、前記剛性部材の第１面１１０－１からのハーフエッチングによって前記空洞部１２０を形成する際に第１面１１０－１からのエッチングによって形成することも可能であるし、又は、前記剛性部材の第２面１１０－２からのハーフエッチングによって前記ホーン部１２８を形成する際に第２面１１０－２からのエッチングによって形成することも可能である。
【0118】
実施の形態３
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーの他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１０に、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー３Ａの部分縦断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態１及び２におけると同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を適宜省略する。
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーの他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１０に、本実施の形態に係る超音波トランスデューサー３Ａの部分縦断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態１及び２におけると同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を適宜省略する。
【0119】
本実施の形態に係る超音波トランスデューサー３Ａは、前記支持板１１０Ａが支持板２１０Ａに変更されている点において、前記実施の形態２に係る超音波トランスデューサー２Ａと相違している。
【0120】
前記支持板２１０Ａは、前記複数の空洞部１２０が設けられた前記第１板体１１１及び前記複数の導波路１２５が設けられた前記第２板体１１２を有する点においては、前記支持板１１０Ａと共通している。
【0121】
その一方で、前記支持板２１０Ａは、前記空気流路２００が前記第１及び第２板体１１１、１１２の間に設けられている点において、前記支持板１１０Ａと相違している。
【0122】
即ち、本実施の形態においては、前記第１板体１１１に、第２面１１１－２に開いた状態で、一端側が外側面に開口され且つ他端側が対応する前記空洞部１２０に開口された溝２０５が形成されている。
【0123】
そして、前記溝２０５は、前記第１板体１１１の第２面１１１－２が前記第２板体１１２の第１面１１２－１に重合された状態において、前記第２板体１１２の第１面１１２－１によって覆われるようになっており、前記溝２０５及び前記第２板体１１２の第１面１１２－１が前記空気流路２００を形成している。
【0124】
前記超音波トランスデューサー３Ａは、例えば、
厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部１２０のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａを形成すると共に、前記第１剛性板材の第２面１１１－２にハーフエッチングによって当該第２面１１１－２に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔１１１ａのそれぞれに開口された溝２０５を形成して前記第１板体１１１を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａを形成して前記第２板体１１２を形成する工程と、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を接着材によって前記第２板体１１２の第１面１１２－１に接着して、前記支持板２１０Ａを形成する工程と、
前記第１板体１１１に形成された前記複数の貫通孔１１１ａを覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板２１０Ａに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２０と重合し且つ周縁領域が前記支持板２１０Ａと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝２０５及び前記第２板体１１２の第１面１１２－１が前記空気流路２００を形成している製造方法によって製造することができる。
厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部１２０のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａを形成すると共に、前記第１剛性板材の第２面１１１－２にハーフエッチングによって当該第２面１１１－２に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔１１１ａのそれぞれに開口された溝２０５を形成して前記第１板体１１１を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａを形成して前記第２板体１１２を形成する工程と、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を接着材によって前記第２板体１１２の第１面１１２－１に接着して、前記支持板２１０Ａを形成する工程と、
前記第１板体１１１に形成された前記複数の貫通孔１１１ａを覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板２１０Ａに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２０と重合し且つ周縁領域が前記支持板２１０Ａと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝２０５及び前記第２板体１１２の第１面１１２－１が前記空気流路２００を形成している製造方法によって製造することができる。
【0125】
前記製造方法も、さらに、前記下側封止板設置工程と、前記配線アッセンブリ用意工程と、前記配線アッセンブリ固着工程と、前記電気接続工程とを備えることができる。
【0126】
なお、本実施の形態においては、前記溝２０５が前記第１板体１１１の第２面１１１－２に形成されているが、これに代えて、前記溝２０５を前記第２板体１１２の第１面１１２－１に形成することも可能である。
【0127】
図１１に、斯かる変更を加えた、本実施の形態の変形例に係る超音波トランスデューサー２１０Ｂの部分縦断面図を示す。
【0128】
図１１に示すように、前記変形例に係る超音波トランスデューサー２１０Ｂにおいては、前記第２板体１１２に、第１面１１２－１に開いた状態で、一端側が外側面に開口され且つ他端側が対応する前記空洞部１２０又は前記導波路１２５に開口するように前記溝２０５が形成されている。
【0129】
前記溝２０５は、前記第１板体１１１の第２面１１１－２が前記第２板体１１２の第１面１１２－１に重合された状態において、前記第１板体１１１の第２面１１１－２によって覆われるようになっており、前記溝２０５及び前記第１板体１１１の第２面１１１－２が前記空気流路２００を形成している。
【0130】
前記超音波トランスデューサー３Ｂは、例えば、
厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部１２０のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａを形成して前記第１板体１１１を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａを形成すると共に、前記第２剛性部材の第１面１１２－１にハーフエッチングによって当該第１面１１２－１に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐された溝２０５を形成して前記第２板体１１２を形成する工程と、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を接着材によって前記第２板体１１２の第１面１１２－１に接着して、前記支持板２１０Ｂを形成する工程と、
前記第１板体１１１に形成された前記複数の貫通孔１１１ａを覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板２１０Ｂに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２０と重合し且つ周縁領域が前記支持板２１０Ｂと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝２０５及び前記第１板体１１１の第２面１１１－２が前記空気流路２００を形成するように構成されている製造方法によって製造することができる。
厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部１２０のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａを形成して前記第１板体１１１を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａを形成すると共に、前記第２剛性部材の第１面１１２－１にハーフエッチングによって当該第１面１１２－１に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐された溝２０５を形成して前記第２板体１１２を形成する工程と、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を接着材によって前記第２板体１１２の第１面１１２－１に接着して、前記支持板２１０Ｂを形成する工程と、
前記第１板体１１１に形成された前記複数の貫通孔１１１ａを覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板２１０Ｂに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２０と重合し且つ周縁領域が前記支持板２１０Ｂと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記溝２０５及び前記第１板体１１１の第２面１１１－２が前記空気流路２００を形成するように構成されている製造方法によって製造することができる。
【0131】
前記製造方法も、さらに、前記下側封止板設置工程と、前記配線アッセンブリ用意工程と、前記配線アッセンブリ固着工程と、前記電気接続工程とを備えることができる。
【0132】
なお、前記支持体２１０Ａ、２１０Ｂに代えて、前記溝２０５が前記第１板体１１１の第２面１１１－２及び前記第２板体１１２の第１面１１２－１の双方に形成されてなる支持体２１０Ｃを備えることも可能である。
【0133】
図１２に、斯かる変更を加えた、本実施の形態の他の変形例に係る超音波トランスデューサー３Ｃの部分縦断面図を示す。
【0134】
前記超音波トランスデューサー３Ｃは、例えば、
厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部１２０のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａを形成すると共に、前記第１剛性板材の第２面１１１－２にハーフエッチングによって当該第２面１１１１－２に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔１１１ａのそれぞれに開口された第１溝２０５ａを形成して前記第１板体１１１を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａを形成すると共に、前記第２剛性部材の第１面１１２－１にハーフエッチングによって当該第１面１１２－１に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐された第２溝２０５ｂを形成して前記第２板体１１２を形成する工程と、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を接着材によって前記第２板体１１２の第１面１１２－１に接着して、前記支持板２１０Ｃを形成する工程と、
前記第１板体１１１に形成された前記複数の貫通孔１１１ａを覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板２１０Ｃに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２０と重合し且つ周縁領域が前記支持板２１０Ｃと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を前記第２板体１１２の第１面１１２－１に固着させた状態において、前記第１及び第２溝２０５ａ、２０５ｂが突き合わされて前記空気流路２００を形成するように構成された製造方法によって製造することができる。
厚み方向一方側の第１面１１１－１及び他方側の第２面１１１－２の間の板厚が前記複数の空洞部１２０の深さと同一とされた第１剛性板材を用意し、前記第１剛性板材にエッチングによって前記複数の空洞部１２０のそれぞれと同一開口幅を有する状態で前記第１及び第２面１１１－１、１１１－２の間を貫通する複数の貫通孔１１１ａを形成すると共に、前記第１剛性板材の第２面１１１－２にハーフエッチングによって当該第２面１１１１－２に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐されて前記複数の貫通孔１１１ａのそれぞれに開口された第１溝２０５ａを形成して前記第１板体１１１を形成する工程と、
厚み方向一方側の第１面１１２－１及び他方側の第２面１１２－２の間の板厚が前記複数の導波路１２５の長さと同一とされた第２剛性板材を用意し、前記第２剛性板材にエッチングによって前記複数の導波路１２５のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔１１２ａを形成すると共に、前記第２剛性部材の第１面１１２－１にハーフエッチングによって当該第１面１１２－１に開いた状態で一端側が外側面に開口され且つ他端側が複数に分岐された第２溝２０５ｂを形成して前記第２板体１１２を形成する工程と、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を接着材によって前記第２板体１１２の第１面１１２－１に接着して、前記支持板２１０Ｃを形成する工程と、
前記第１板体１１１に形成された前記複数の貫通孔１１１ａを覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記支持板２１０Ｃに固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記空洞部１２０と重合し且つ周縁領域が前記支持板２１０Ｃと重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程とを備え、
前記第１板体１１１の第２面１１１－２を前記第２板体１１２の第１面１１２－１に固着させた状態において、前記第１及び第２溝２０５ａ、２０５ｂが突き合わされて前記空気流路２００を形成するように構成された製造方法によって製造することができる。
【0135】
前記製造方法も、さらに、前記下側封止板設置工程と、前記配線アッセンブリ用意工程と、前記配線アッセンブリ固着工程と、前記電気接続工程とを備えることができる。
【符号の説明】
【0136】
１Ａ～３Ｃ 超音波トランスデューサー
１０Ａ、１１０Ａ～１１０Ｂ、２１０Ａ～２１０Ｃ 支持板
１０－１、１１０－１ 支持板の第１面
１０－２、１１０－２ 支持板の第２面
１３、１２５ 導波路
２０ 可撓性樹脂膜
３０ 圧電素子
４０ 下側封止板
１００、２００ 空気流路
１０１、２０１ 空気導入口
１０２、２０２ 空気噴出口
１０５、２０５ 溝
１１１ 第１板体
１１２ 第２板体
１２０ 空洞部
１６０ ベース層
１６１ａ 第１配線／圧電素子接続用開口
１６１ｂ 第２配線／圧電素子接続用開口
１７０ 導体層
１７０ａ、ｂ 第１及び第２配線
１８０ カバー層
１０Ａ、１１０Ａ～１１０Ｂ、２１０Ａ～２１０Ｃ 支持板
１０－１、１１０－１ 支持板の第１面
１０－２、１１０－２ 支持板の第２面
１３、１２５ 導波路
２０ 可撓性樹脂膜
３０ 圧電素子
４０ 下側封止板
１００、２００ 空気流路
１０１、２０１ 空気導入口
１０２、２０２ 空気噴出口
１０５、２０５ 溝
１１１ 第１板体
１１２ 第２板体
１２０ 空洞部
１６０ ベース層
１６１ａ 第１配線／圧電素子接続用開口
１６１ｂ 第２配線／圧電素子接続用開口
１７０ 導体層
１７０ａ、ｂ 第１及び第２配線
１８０ カバー層
【要約】
本発明の超音波トランスデューサーは、第１面及び第２面を有する剛性の支持板であって、第１面に開口された複数の空洞部及び前記空洞部よりも開口幅が小とされた一端側の第１端部が対応する前記空洞部の底面に開口され且つ他端側の第２端部が第２面に開口された複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の空洞部を覆うように前記支持板の第１面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する空洞部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第１面と重合するように前記可撓性樹脂膜に固着された前記複数の空洞部と同数の圧電素子とを備え、前記複数の空洞部及び前記複数の導波路によって形成される複数の音波通路のそれぞれへ外部空気を導入可能な空気流路が設けられている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】