(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-09
(45)【発行日】2024-05-17
(54)【発明の名称】圧電素子アッセンブリ及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H10N 30/50 20230101AFI20240510BHJP
H10N 30/87 20230101ALI20240510BHJP
H10N 30/20 20230101ALI20240510BHJP
H04R 17/00 20060101ALI20240510BHJP
【ＦＩ】
H10N30/50
H10N30/87
H10N30/20
H04R17/00
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023531006
(86)(22)【出願日】2021-09-28
(86)【国際出願番号】 JP2021035501
(87)【国際公開番号】W WO2023053160
(87)【国際公開日】2023-04-06
【審査請求日】2023-05-23
【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】弁理士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】加藤 俊哉
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０５１９０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／２３４８５４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２１／１５２７７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－０６０２８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｎ ３０／５０
Ｈ１０Ｎ ３０／８７
Ｈ１０Ｎ ３０／２０
Ｈ０４Ｒ １７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下面及び上面の間を貫通する複数の開口部が設けられた剛性の基板と、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、
上面電極及び下面電極を有し、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下面電極が前記可撓性樹脂膜と対向する状態で前記可撓性樹脂膜に固着された複数の積層型圧電素子と、
平面視において前記複数の開口部の全てを囲む大きさの中央開口を有し、前記中央開口が前記複数の開口部の全てを囲むように前記可撓性樹脂膜の上面に固着された下側封止板と、
前記下側封止板の上面に固着された配線体とを備えた圧電素子アッセンブリであって、
前記圧電素子は、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられ、外部電極を形成する前記上面電極及び前記下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上下に区画する内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを有し、
前記配線体は、前記圧電素子の前記外部電極及び前記内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線と、前記第１及び第２配線を支持する絶縁性ベース層と、前記第１及び第２配線の少なくとも一部を前記ベース層とは反対側から覆う絶縁性カバー層とを有し、
前記ベース層及び前記カバー層は、前記複数の圧電素子のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数の圧電素子重合部位と、前記複数の圧電素子重合部位を一体的に保持する先端部位とを有し、
前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子と対向する側に位置する圧電素子側絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子と対向する下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、外部電極接続開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、内部電極接続開口が設けられた内部電極タブ領域とを有し、
前記第１配線は一部が前記外部電極接続開口を跨ぎ、前記第２配線は一部が前記内部電極接続開口を跨いでおり、
前記配線体は、前記外部電極接続開口が前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口が前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合した状態で、前記下側封止板の上面に固着され、
前記第１配線は、前記外部電極接続開口を跨ぐ部分が第１導電性接合部材を介して前記下面電極端子及び前記上面電極に電気的に接続され、
前記第２配線は、前記内部電極接続開口を跨ぐ部分が第２導電性接合部材を介して前記内部電極端子に電気的に接続されており、
前記上面電極のうち前記内部電極側隙間を介して前記内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域及び前記内部電極側隙間のうち前記内部電極端子対向領域に隣接する領域が絶縁性被膜によって一体的に覆われており、前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分と前記上面電極との間には前記絶縁性被膜が介在されていることを特徴とする圧電素子アッセンブリ。
【請求項2】
前記第１導電性接合部材は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子と対向する下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に覆うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子アッセンブリ。
【請求項3】
前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子から離間された側に位置する絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、第１アクセス開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、第２アクセス開口が設けられた第２タブ領域とを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子アッセンブリ。
【請求項4】
下面及び上面の間を貫通する複数の開口部が設けられた剛性の基板と、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、上面電極及び下面電極を有し、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下面電極が前記可撓性樹脂膜と対向する状態で前記可撓性樹脂膜に固着された複数の積層型圧電素子と、平面視において前記複数の開口部の全てを囲む大きさの中央開口を有し、前記中央開口が前記複数の開口部の全てを囲むように前記可撓性樹脂膜の上面に固着された下側封止板と、前記下側封止板の上面に固着された配線体とを備え、前記圧電素子は、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられ、外部電極を形成する前記上面電極及び前記下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上下に区画する内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを有し、前記配線体は、前記圧電素子の前記外部電極及び前記内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線と、前記第１及び第２配線を支持する絶縁性ベース層と、前記第１及び第２配線の少なくとも一部を前記ベース層とは反対側から覆う絶縁性カバー層とを有し、前記ベース層及び前記カバー層は、前記複数の圧電素子のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数の圧電素子重合部位と、前記複数の圧電素子重合部位を一体的に保持する先端部位とを有し、前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子と対向する側に位置する圧電素子側絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子と対向する下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、外部電極接続開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、内部電極接続開口が設けられた内部電極タブ領域とを有している圧電素子アッセンブリの製造方法であって、前記上面電極のうち少なくとも前記内部電極側隙間を介して前記内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域及び前記内部電極側隙間のうち前記内部電極端子対向領域に隣接する領域を絶縁性被膜で一体的に被覆する絶縁性被膜被覆工程と、
前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に覆うように第１導電性接合部材を設け、且つ、前記内部電極端子の少なくとも一部を覆うように第２導電性接合部材を設ける工程と、
前記第１配線のうち前記外部電極接続開口を跨ぐ部分が前記第１導電性接合部材に接触し且つ前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分が前記第２導電性接合部材に接触するように、前記配線体を設置する工程と、
前記第１配線のうち前記外部電極接続開口を跨ぐ部分及び前記第１導電性接合部材を固着させ且つ前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分及び前記第２導電性接合部材を固着させる固着工程とを備え、
前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分と前記上面電極との間には前記絶縁性被膜が介在されていることを特徴とする圧電素子アッセンブリの製造方法。
【請求項5】
前記絶縁性被膜被覆工程は、前記絶縁性被膜によって被覆すべき領域に熱硬化型絶縁性樹脂を塗布し、その後に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の圧電素子アッセンブリの製造方法。
【請求項6】
前記第１及び第２導電性接合部材は熱硬化型導電性接着剤とされており、前記固着工程は、熱硬化型導電性接着剤とされた前記第１及び第２導電性接合部材を加熱硬化させるように構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の圧電素子アッセンブリの製造方法。
【請求項7】
前記第１及び第２導電性接合部材はクリームはんだとされており、前記固着工程は、クリームはんだとされた前記第１及び第２導電性接合部材を加熱溶融させた後に、降温させて固化させるように構成されていることを特徴とする請求項４から６の何れかに記載の圧電素子アッセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層型圧電素子と前記圧電素子の外部電極及び内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線を有する配線体とを備えた圧電素子アッセンブリ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
積層型圧電素子として、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられた上面電極及び下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上方側の第１圧電部位及び下方側の第２圧電部位に区画する内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間を存した状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間を存した状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを備えた圧電素子が提案されている（下記特許文献１参照）。
【0003】
斯かる構成の積層型圧電素子は、外部電極を形成する前記上面電極及び前記下面電極の双方、並びに、前記内部電極の全てに対して、厚み方向一方側の上面から対応する配線の電気接続を行うことができる点において、有用である。
【0004】
即ち、前記下面電極端子と前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子に対向する下面電極端子対向領域との双方に跨るように第１導電性接着剤を設け、前記第１導電性接着剤に対応する第１配線を接合させることによって、前記上面電極及び前記下面電極の双方への前記第１配線の電気接続を前記圧電素子の上面で行うことができ、さらに、前記内部電極端子上に第２導電性接着剤を設け、前記第２導電性接着剤に対応する第２配線を接合させることによって、前記内部電極への前記第２配線の電気接続を前記圧電素子の上面で行うことができる。
【0005】
ところで、前記圧電素子は、前記外部電極及び前記内部電極間に印加された電圧をたわみ振動へ変換、又は、伝播される振動を前記第１及び第２電極間の電圧へ変換するものであるが、電圧及びたわみ振動の間の変換効率を向上させる為には、前記上面電極及び前記内部電極の間の対向面積、並びに、前記内部電極及び前記下面電極の間の対向面積を可及的に拡大させる必要がある。
【0006】
しかしながら、前記上面電極及び前記内部電極の間の対向面積の可及的な拡大を図る為には、前記上面電極自体の面積の可及的な拡大を図る必要があり、下記問題が生じる。
【0007】
即ち、前記上面電極の面積拡大は前記内部電極側隙間の狭小化を招くことになり、前記内部電極端子上に塗布する前記第２導電性接着剤の塗布量のばらつきや塗布位置のばらつきによって、前記第２導電性接着剤が前記上面電極に接触する危険性が増大する。これは、前記外部電極（前記上部電極）及び前記内部電極間の短絡による歩留まりの低下、又は、前記第２導電性接着剤の塗布作業の効率低下を招く。
【0008】
さらに、前記内部電極側隙間の狭小化は、前記第２導電性接着剤の塗布作業の際に当該第２導電性接着剤が前記上面電極に接触しなかったとしても、高温高湿等の前記圧電素子の使用環境条件下においては、イオンマイグレーションが発生して短絡不良を招く恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特許第６７７６４８１号公報
【発明の概要】
【0010】
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、積層型圧電素子と前記圧電素子に電気的に接続される配線を有する配線体とを備えた圧電素子アッセンブリであって、前記圧電素子の厚み方向一方側の上面において、上面電極及び下面電極を含む外部電極と対応する配線との電気接続、並びに、内部電極と対応する配線との電気接続を行うことができ、さらに、前記圧電素子における電圧及びたわみ振動の変換効率を向上させつつ、前記外部電極及び前記内部電極間の短絡を有効に防止し得る圧電素子アッセンブリ及びその製造方法の提供を目的とする。
【0011】
前記目的を達成する為には、本発明は、下面及び上面の間を貫通する複数の開口部が設けられた剛性の基板と、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、上面電極及び下面電極を有し、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下面電極が前記可撓性樹脂膜と対向する状態で前記可撓性樹脂膜に固着された複数の積層型圧電素子と、平面視において前記複数の開口部の全てを囲む大きさの中央開口を有し、前記中央開口が前記複数の開口部の全てを囲むように前記可撓性樹脂膜の上面に固着された下側封止板と、前記圧電素子の外部電極及び内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線を有する配線体とを備えた圧電素子アッセンブリであって、前記圧電素子は、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられ、外部電極を形成する前記上面電極及び前記下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上下に区画する内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを有し、前記配線体は、前記圧電素子の前記外部電極及び前記内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線と、前記第１及び第２配線を支持する絶縁性ベース層と、前記第１及び第２配線の少なくとも一部を前記ベース層とは反対側から覆う絶縁性カバー層とを有し、前記ベース層及び前記カバー層は、前記複数の圧電素子のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数の圧電素子重合部位と、前記複数の圧電素子重合部位を一体的に保持する先端部位とを有し、前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子と対向する側に位置する圧電素子側絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子と対向する下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、外部電極接続開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、内部電極接続開口が設けられた内部電極タブ領域とを有し、前記第１配線は一部が前記外部電極接続開口を跨ぎ、前記第２配線は一部が前記内部電極接続開口を跨いでおり、前記配線体は、前記外部電極接続開口が前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口が前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合した状態で、前記下側封止板の上面に固着され、前記第１配線は、前記外部電極接続開口を跨ぐ部分が第１導電性接合部材を介して前記下面電極端子及び前記上面電極に電気的に接続され、前記第２配線は、前記内部電極接続開口を跨ぐ部分が第２導電性接合部材を介して前記内部電極端子に電気的に接続されており、前記上面電極のうち前記内部電極側隙間を介して前記内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域及び前記内部電極側隙間のうち前記内部電極端子対向領域に隣接する領域が絶縁性被膜によって一体的に覆われており、前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分と前記上面電極との間には前記絶縁性被膜が介在されている圧電素子アッセンブリを提供する。
【0012】
本発明に係る圧電素子アッセンブリによれば、圧電素子の厚み方向一方側の上面において、上面電極及び下面電極を含む外部電極と対応する配線との電気接続、並びに、内部電極と対応する配線との電気接続を行うことができ、さらに、前記上面電極の可及的な拡大による電圧及びたわみ振動の変換効率を向上させつつ、前記上面電極及び内部電極間の短絡を有効に防止することができる。
【0013】
好ましくは、前記第１導電性接合部材は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子と対向する下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に覆うように設けられる。
【0014】
好ましくは、前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子から離間された側に位置する絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、第１アクセス開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、第２アクセス開口が設けられた第２タブ領域とを有し得る。
【0015】
また、本発明は、前記目的を達成する為に、下面及び上面の間を貫通する複数の開口部が設けられた剛性の基板と、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、上面電極及び下面電極を有し、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下面電極が前記可撓性樹脂膜と対向する状態で前記可撓性樹脂膜に固着された複数の積層型圧電素子と、平面視において前記複数の開口部の全てを囲む大きさの中央開口を有し、前記中央開口が前記複数の開口部の全てを囲むように前記可撓性樹脂膜の上面に固着された下側封止板と、前記下側封止板の上面に固着された配線体とを備え、前記圧電素子は、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられ、外部電極を形成する前記上面電極及び前記下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上下に区画する内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを有し、前記配線体は、前記圧電素子の前記外部電極及び前記内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線と、前記第１及び第２配線を支持する絶縁性ベース層と、前記第１及び第２配線の少なくとも一部を前記ベース層とは反対側から覆う絶縁性カバー層とを有し、前記ベース層及び前記カバー層は、前記複数の圧電素子のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数の圧電素子重合部位と、前記複数の圧電素子重合部位を一体的に保持する先端部位とを有し、前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子と対向する側に位置する圧電素子側絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子と対向する下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、外部電極接続開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、内部電極接続開口が設けられた内部電極タブ領域とを有している圧電素子アッセンブリの製造方法であって、前記上面電極のうち少なくとも前記内部電極側隙間を介して前記内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域及び前記内部電極側隙間のうち前記内部電極端子対向領域に隣接する領域を絶縁性被膜で一体的に被覆する絶縁性被膜被覆工程と、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に覆うように第１導電性接合部材を設け、且つ、前記内部電極端子の少なくとも一部を覆うように第２導電性接合部材を設ける工程と、前記第１配線のうち前記外部電極接続開口を跨ぐ部分が前記第１導電性接合部材に接触し且つ前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分が前記第２導電性接合部材に接触するように、前記配線体を設置する工程と、前記第１配線のうち前記外部電極接続開口を跨ぐ部分及び前記第１導電性接合部材を固着させ且つ前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分及び前記第２導電性接合部材を固着させる固着工程とを備え、前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分と前記上面電極との間には前記絶縁性被膜が介在されている圧電素子アッセンブリの製造方法を提供する。
【0016】
例えば、前記絶縁性被膜被覆工程は、前記絶縁性被膜によって被覆すべき領域に熱硬化型絶縁性樹脂を塗布し、その後に加熱するように構成される。
【0017】
一形態においては、前記第１及び第２導電性接合部材は熱硬化型導電性接着剤とされる。
この場合、前記固着工程は、熱硬化型導電性接着剤とされた前記第１及び第２導電性接合材を加熱硬化させるように構成される。
この場合、前記固着工程は、熱硬化型導電性接着剤とされた前記第１及び第２導電性接合材を加熱硬化させるように構成される。
【0018】
他形態においては、前記第１及び第２導電性接合部材はクリームはんだとされる。
この場合、前記固着工程は、クリームはんだとされた前記第１及び第２導電性接合材を加熱溶融させた後に、降温させて固化させるように構成される。
この場合、前記固着工程は、クリームはんだとされた前記第１及び第２導電性接合材を加熱溶融させた後に、降温させて固化させるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図5】図５(a)～(d)は、それぞれ、前記超音波トランスデューサーの構成部材である、剛性基板、可撓性樹脂膜、複数の圧電素子及び下側封止板の平面図であり、図２に示す状態において、図５(a)～(d)の構成部材は下から上に順に積層されている。
【図6】図６(a)～(e)は、それぞれ、前記圧電素子アッセンブリの構成部材である配線体における、カバー層、第１及び第２配線、ベース層、前記第１配線における中間領域及び裏面側カバー層の平面図であり、図２に示す状態において、図６(a)～(e)の構成部材は下から上に順に積層されている。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明に係る圧電素子アッセンブリの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１に本実施の形態に係る圧電素子アッセンブリ２００が適用された超音波トランスデューサー１の平面図を示す。
なお、図１においては、理解容易化の為に、前記超音波トランスデューサー１における構成部材の一部の図示を省略している。
図２に、図１におけるII-II線に沿った前記超音波トランスデューサー１の部分縦断正面図を示す。
さらに、図３に、図２におけるIII-III部に沿った断面図を、図４に、図３におけるIV部拡大図を、それぞれ示す。
図１に本実施の形態に係る圧電素子アッセンブリ２００が適用された超音波トランスデューサー１の平面図を示す。
なお、図１においては、理解容易化の為に、前記超音波トランスデューサー１における構成部材の一部の図示を省略している。
図２に、図１におけるII-II線に沿った前記超音波トランスデューサー１の部分縦断正面図を示す。
さらに、図３に、図２におけるIII-III部に沿った断面図を、図４に、図３におけるIV部拡大図を、それぞれ示す。
【0021】
前記超音波トランスデューサー１は、図２の断面図を基準にして下から上に順に、剛性基板１０、可撓性樹脂膜２０、複数の圧電素子３０、下側封止板４０、配線体１００、上側封止板６０、吸音材７０及び補強板７５を備えている。
このうち、前記複数の圧電素子３０及び前記配線体１００が前記圧電素子アッセンブリ２００を形成している。
このうち、前記複数の圧電素子３０及び前記配線体１００が前記圧電素子アッセンブリ２００を形成している。
【0022】
図５(a)～(d)に、それぞれ、前記剛性基板１０、前記可撓性樹脂膜２０、前記複数の圧電素子３０及び前記下側封止板４０の平面図を示す。
また、図６(a)～(e)に、前記配線体１００の構成部材毎の平面図を示す。
なお、図５(a)～(d)及び図６(a)～(e)において、各構成部材の相対位置関係の理解容易化の為に平面視同一位置に中心線を記載している。
また、図６(a)～(e)に、前記配線体１００の構成部材毎の平面図を示す。
なお、図５(a)～(d)及び図６(a)～(e)において、各構成部材の相対位置関係の理解容易化の為に平面視同一位置に中心線を記載している。
【0023】
前記剛性基板１０は、例えば、厚さ０．１ｍｍ～０．４ｍｍのステンレス等の金属基板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。
図２及び図５(a)に示すように、前記剛性基板１０には、上面１１及び下面１２の間を貫通する複数の開口部１５が設けられている。
図２及び図５(a)に示すように、前記剛性基板１０には、上面１１及び下面１２の間を貫通する複数の開口部１５が設けられている。
【0024】
前記開口部１５は、前記剛性基板１０の上面１１に開く空洞部１６と、一端側が前記空洞部１６の底面に開き且つ他端側が前記剛性基板１０の下面１２に開く導波路１７とを有している。
【0025】
前記空洞部１６は、平面視において前記圧電素子３０と同一形状とされている。
本実施の形態においては、前記圧電素子３０は平面視矩形状とされており、従って、前記空洞部１６も平面視矩形状とされている。
本実施の形態においては、前記圧電素子３０は平面視矩形状とされており、従って、前記空洞部１６も平面視矩形状とされている。
【0026】
前記空洞部１６の開口幅は、前記圧電素子３０が前記可撓性樹脂膜２０を介して載置された際に、平面視において前記圧電素子３０の周縁が前記剛性基板１０の上面１１と重合するように設定されている。
【0027】
前記導波路１７は、前記空洞部１６よりも小さい開口幅を有している。
本実施の形態においては、前記導波路１７は平面視円形状とされている。
本実施の形態においては、前記導波路１７は平面視円形状とされている。
【0028】
本実施の形態においては、図５(a)に示すように、前記剛性基板１０には３×３の９個の前記開口部１５が設けられており、前記可撓性樹脂膜２０を挟んだ状態で９個の前記開口部１５とそれぞれ平面視において重合するように９個の前記圧電素子３０が配列されている。
【0029】
即ち、前記超音波トランスデューサー１においては、それぞれが振動体として作用する９個の前記圧電素子３０が３×３に配置されている。
例えば、前記超音波トランスデューサー１の放射音波の指向性を鋭くし、放射音波の強度を高めるためには ３×３ より多い振動体（圧電素子３０）を配置させることができる。
例えば、前記超音波トランスデューサー１の放射音波の指向性を鋭くし、放射音波の強度を高めるためには ３×３ より多い振動体（圧電素子３０）を配置させることができる。
【0030】
前記可撓性樹脂膜２０は、前記複数の開口部１５を覆うように前記基板１０の上面１１に固着される。
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剛性基板１０に固着される。
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剛性基板１０に固着される。
【0031】
【0032】
前記圧電素子３０は、平面視中央部分が対応する前記開口部１５（前記空洞部１６）に重合し且つ平面視周縁部が前記剛性基板１０のうち対応する前記開口部１５（前記空洞部１６）を囲繞する部分に重合するように、前記可撓性樹脂膜２０の上面に固着されている。
【0033】
前記圧電素子３０は積層型とされている。
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に区画する内部電極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、基端側が前記内部電極３４に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極３６との間に内部電極側隙間３４ａが存する状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられて内部電極端子３４Ｔを形成する内部電極用接続体３５と、基端側が前記下面電極３７に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極３６との間に下面電極側隙間３７ａが存する状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられて下面電極端子３７Ｔを形成する下面電極用接続体３８とを有している。
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に区画する内部電極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、基端側が前記内部電極３４に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極３６との間に内部電極側隙間３４ａが存する状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられて内部電極端子３４Ｔを形成する内部電極用接続体３５と、基端側が前記下面電極３７に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極３６との間に下面電極側隙間３７ａが存する状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられて下面電極端子３７Ｔを形成する下面電極用接続体３８とを有している。
【0034】
前記圧電素子３０が空中超音波トランスデューサー１の振動体として用いられ、その際の駆動電圧の周波数が４０ｋＨｚとされる場合には、前記圧電素子３０は、共振周波数が７０ｋＨｚ程度とされ、平面視形状は１辺３．０ｍｍの四角形状とされ得る。
この場合、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂの層厚は、０．１ｍｍ～０．２ｍｍとされ得る。
この場合、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂの層厚は、０．１ｍｍ～０．２ｍｍとされ得る。
【0035】
前記上面電極３６、前記下面電極３７及び前記内部電極３４は、厚さ１μｍ～１０μｍ程度のＡｕ、ＡｇＰｄ、Ｐｔ当の金属膜によって形成され得る。
【0036】
前記圧電素子３０においては、前記上面電極３６及び前記下面電極３７が外部電極を形成しており、前記外部電極及び前記内部電極３４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。
【0037】
即ち、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、前記外部電極（前記上面電極３６及び前記下面電極３７）と前記内部電極３４と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。
【0038】
なお、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。
【0039】
斯かる構成の前記圧電素子３０においては、前記外部電極（前記上面電極３６及び前記下面電極３７）に接続されるべき配線（本実施の形態においては、前記配線体１００における第１配線１３０ａ）の前記上面電極３６及び前記下面電極３７への電気的接続、並びに、前記内部電極３４に接続されるべき配線（本実施の形態においては、前記配線体１００における第２配線１３０ｂ）の前記内部電極３４への電気接続の全てを、前記圧電素子３０における厚み方向一方側の上面において行うことができる。
【0040】
即ち、前記圧電素子３０においては、前述の通り、前記下面電極端子３７Ｔが前記下面電極側隙間３７ａを介して前記上面電極３６から離間された状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられ、且つ、前記内部電極端子３４Ｔが前記内部電極側隙間３４ａを介して前記上面電極３６から離間された状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられている。
【0041】
従って、図４に示すように、前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記上面電極３６のうち前記下面電極側隙間３７ａを介して前記下面電極端子３７Ｔと対向する下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に覆うように第１導電性接合材１９０ａを設け、前記外部電極に接続すべき配線（本実施の形態においては前記第１配線１３０ａ）を前記第１導電性接合材１９０ａに固着させつつ、前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部を覆うように第２導電性接合材１９０ｂを設け、前記内部電極３４に接続すべき配線（本実施の形態においては前記第２配線１３０ｂ）を前記第２導電性接合材１９０ｂに固着させることにより、前記外部電極に接続すべき配線（本実施の形態においては前記第１配線１３０ａ）と前記外部電極との電気接続、及び、前記内部電極３４に接続すべき配線（本実施の形態においては前記第２配線１３０ｂ）と前記内部電極３４との電気接続を、前記圧電素子３０の厚み方向一方側の上面において行うことができる。
【0042】
前記第１及び第２導電性接合材１９０ａ、１９０ｂとしては、例えば、導電性接着剤又はクリームはんだを用いることができる。
【0043】
ここで、本実施の形態においては、図４及び図７等に示すように、前記上面電極３６のうち少なくとも前記内部電極側隙間３４ａを介して前記内部電極端子３４Ｔと対向する内部電極端子対向領域３６２が絶縁性被膜３００によって覆われている。
【0044】
前記絶縁性被膜３００は、例えば、厚さ数μｍ～数十μｍの、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、セラミックス等の絶縁体とされ得る。
【0045】
斯かる構成によれば、前記圧電素子３０における電圧及びたわみ振動の間の変換効率の可及的な向上を図りつつ、前記外部電極（前記上面電極３６）及び前記内部電極３４間の短絡を有効に防止することができる。
【0046】
即ち、前記圧電素子３０の電圧及びたわみ振動の間の変換効率を向上させる為には、前記外部電極及び前記内部電極３４の対向面積、即ち、前記上面電極３６及び前記内部電極３４の対向面積、並びに、前記内部電極３４及び前記下面電極３７の対向面積を可及的に拡大させる必要があり、前記上面電極３６の面積の可及的な拡大を図れば、前記上面電極３６及び前記内部電極３４の対向面積の拡大を実現できる。
【0047】
しかしながら、前記上面電極３６の面積拡大は前記内部電極側隙間３４ａの狭小化を招くことになり、前記内部電極端子３４Ｔ上に設ける前記第２導電性接合材１９０ｂの設置量のばらつきや設置位置のばらつきによって、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接触する危険性が増大する。これは、前記外部電極（前記上部電極３６）及び前記内部電極３４間の短絡による歩留まりの低下、又は、前記第２導電性接合材１９０ｂの設置作業の効率低下を招く。
【0048】
この点に関し、本実施の形態においては、前述の通り、前記上面電極３６における前記内部電極端子対向領域３６２が前記絶縁性被膜３００によって覆われている。
従って、前記圧電素子３０の変換効率向上を図るべく前記上面電極３６の面積を拡大させ、これにより、前記内部電極側隙間３４ａが狭くなったとしても、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接触して、前記上部電極３６（即ち、前記外部電極）及び前記内部電極３４間が短絡することを有効に防止することができる。
従って、前記圧電素子３０の変換効率向上を図るべく前記上面電極３６の面積を拡大させ、これにより、前記内部電極側隙間３４ａが狭くなったとしても、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接触して、前記上部電極３６（即ち、前記外部電極）及び前記内部電極３４間が短絡することを有効に防止することができる。
【0049】
また、前記内部電極側隙間３４ａの狭小化は、前記第２導電性接合材１９０ｂの設置作業の際に当該第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接触しなかったとしても、高温高湿等の前記圧電素子３０の使用環境条件下においては、イオンマイグレーションが発生して短絡不良を招く恐れがあるが、本実施の形態においては、斯かる事態も有効に防止することができる。
【0050】
図７(a)に示すように、本実施の形態においては、前記絶縁性被膜３００は、前記内部電極端子対向領域３６２に加えて、前記内部電極側隙間３４ａのうち前記内部電極端子対向領域３６２に隣接する領域を覆っており、これにより、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接することを確実に防止している。
【0051】
前記絶縁性被膜３００は、前記内部電極端子対向領域３６２を越えて前記上面電極３６を覆うように構成され得るが、少なくとも前記下面電極端子対向領域３６１は覆わないように構成される。
これは、前記第１導電性接合材１９０ａによる、前記下面電極端子３７Ｔ及び前記上面電極３６（前記下面電極端子対向領域３６１）と前記第１配線１３０ａとの電気接続を可能とする為である。
これは、前記第１導電性接合材１９０ａによる、前記下面電極端子３７Ｔ及び前記上面電極３６（前記下面電極端子対向領域３６１）と前記第１配線１３０ａとの電気接続を可能とする為である。
【0052】
前記配線体１００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へ伝達するように構成されている。
【0053】
図８及び図９、それぞれ、前記配線体１００の平面図（前記圧電素子３０とは反対側から視た図）及び底面図（前記圧電素子３０の側から視た図）を示す。
なお、理解容易化の為に、図８及び図９においては下記カバー層１５０の図示を省略している。
なお、理解容易化の為に、図８及び図９においては下記カバー層１５０の図示を省略している。
【0054】
図６、図８及び図９等に示すように、前記配線体１００は、絶縁性ベース層１１０と、前記ベース層１１０に固着された前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂを含む導体層１２０と、導体層１２０の少なくとも一部を前記ベース層１１０とは反対側から覆う絶縁性カバー層１５０とを有している。
【0055】
前記ベース層１１０及び前記カバー層１５０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。
【0056】
図８に示すように、前記ベース層１１０は、前記複数の圧電素子３０のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数のベース側圧電素子重合部位１１１と、前記複数のベース側圧電素子重合部位１１１を一体的に保持するベース側先端部位１１６とを有している。
【0057】
前述の通り、前記超音波トランスデューサー１は、第１～第９の９個の圧電素子３０を有している。従って、前記ベース層１１０は、９個の前記圧電素子３０にそれぞれ対応する９個の前記ベース側圧電素子重合部位１１１を有している。
【0058】
同様に、図６(a)に示すように、前記カバー層１５０は、前記複数の圧電素子３０のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数のカバー側圧電素子重合部位１５１と、前記複数のカバー側圧電素子重合部位１５１を一体的に保持するカバー側先端部位１５６とを有している。
【0059】
前記カバー側圧電素子重合部位１５１も、前記複数の圧電素子の個数に対応した個数だけ設けられている。
【0060】
前記ベース層１１０及び前記カバー層１５０のうち前記圧電素子と対向する側に位置する圧電素子側の絶縁層（本実施の形態においては、前記カバー層１５０（図２参照））の前記圧電素子重合部位１５１は、前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域１５２ａと、前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部を囲む領域と平面視において重合する内部電極タブ領域１５２ｂとを有している。
【0061】
【0062】
前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂは、例えば、Ｃｕ等の導電性金属によって形成される。
前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂは、前記ベース層１１０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、前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂ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。
前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂは、前記ベース層１１０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、前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂ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。
【0063】
図４に示すように、前記第１配線１３０ａは一部が前記外部電極接続開口１５５ａを跨ぎ、前記第２配線１３０ｂは一部が前記内部電極接続開口１５５ｂを跨いでいる。
【0064】
前記配線体１００は、前記外部電極接続開口１５５ａが前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口１５５ｂが前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部と平面視において重合した状態で、前記下側封止板４０の上面に固着され、前記第１配線１３０ａのうち前記外部電極接続開口１５５ａを跨ぐ部分が前記第１導電性接合材１９０ａに接合され、且つ、前記第２配線１３０ｂのうち前記内部電極接続開口１５５ｂを跨ぐ部分が前記第２導電性接合材１９０ｂに接合されている。
【0065】
本実施の形態においては、前記ベース層１１０及び前記カバー層１５０のうち前記圧電素子３０から離間された側に位置する絶縁層（本実施の形態においては、前記ベース層１１０（図２参照））の前記圧電素子重合部位１１１も、前記圧電素子側絶縁層（本実施の形態においては、前記カバー層１５０）におけると同様に、前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域１１２ａと、前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域１１２ｂとを有している。
【0066】
前記外部電極タブ領域１１２ａ及び前記内部電極タブ領域１１２ｂには、それぞれ、第１及び第２アクセス開口１１５ａ、１１５ｂが設けられている。
【0067】
なお、本実施の形態においては、前記第１配線１３０ａは、前記複数の圧電素子３０の外部電極に一体的に電気接続される共通配線とされており、前記第２配線１３０ｂは、前記複数の圧電素子３０の内部電極３４のそれぞれに個別的に電気接続される個別配線とされている。
【0068】
前記第１配線１３０ａは、前記複数の圧電素子３０の外部電極に電気的に接続される先端側１３６ａ及び外部との接続端子を形成する基端側１３８ａにおいては、前記ベース層１１０における圧電素子側の面上に配置され、且つ、先端側１３６ａ及び基端側１３８ａを連結する中間部分１３７ａにおいては前記ベース層１１０における圧電素子３０とは反対側の面上に配置されている。
【0069】
前記第１配線１３０ａの先端側１３６ａ及び中間部分１３７ａは、前記ベース層１１０に形成された貫通孔１０９を介して電気的に接続されており、前記第１配線１３０ａの中間部分１３７ａ及び基端側１３８ａは、前記ベース層１１０に形成された貫通孔１０８を介して電気的に接続されている。
【0070】
前記第１配線１３０ａのうち前記ベース層１１０における圧電素子３０とは反対側の面上に配置された部分は、裏面側カバー層１６０（図６(e)参照）によって覆われている。
【0071】
前記第２配線１３０ｂは、全域に亘って前記ベース層１１０における圧電素子側の面上に配置されている。
【0072】
前述の通り、前記超音波トランスデューサー１においては、図２に示すように、前記配線体１００は、前記カバー層１５０が前記圧電素子３０と対向し且つ前記ベース層１１０が前記導体層１２０よりも前記圧電素子３０とは反対側に位置する状態で、前記下側封止体４０に固着されている。
【0073】
図２及び図５(d)に示すように、前記下側封止板４０は、前記剛性基板１０における前記複数（本実施の形態においては９個）の開口部１５を一体的に囲む大きさの中央開口４２を有しており、平面視において前記中央開口４２が前記複数の開口部１５を一体的に囲むように前記可撓性樹脂膜２０の上面に固着されている。
【0074】
前記下側封止板４０は、図２に示すように、前記圧電素子３０と略同一の厚さを有しており、接着剤又は熱圧着等によって前記可撓性樹脂膜２０の上面に固着される。
【0075】
前記下側封止板４０は、好ましくは、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によって形成される。
【0076】
前記下側封止板４０は、前記複数の圧電素子３０からなる圧電素子群の側方を封止するとともに、前記配線体１００が固着される基台として作用する。
【0077】
本実施の形態においては、図２に示すように、前記下側封止板４０の中央開口４２によって囲まれる空間のうち、前記複数の圧電素子３０のそれぞれの側方部分には柔軟性樹脂５０が充填されている。
前記柔軟性樹脂５０は、例えば、シリコーンとされる。
前記柔軟性樹脂５０は、例えば、シリコーンとされる。
【0078】
前記柔軟性樹脂５０を備えることにより、前記複数の圧電素子３０に対する外部からの影響を効果的に遮断することができる。
また、前記圧電素子３０の振動減衰を大きくすることができ、前記複数の圧電素子３０によってバースト状に発生した音波の残響を抑制して、反射波による物体の距離検知可能範囲を可及的に広げることができる。
また、前記圧電素子３０の振動減衰を大きくすることができ、前記複数の圧電素子３０によってバースト状に発生した音波の残響を抑制して、反射波による物体の距離検知可能範囲を可及的に広げることができる。
【0079】
図１０(a)～(c)に、それぞれ、前記上側封止板６０、前記吸音材７０及び前記補強板７５の平面図を示す。
なお、図１０(a)～(c)において、各構成部材の相対位置関係の理解容易化の為に、図５(a)～(d)及び図６(a)～(e)におけると平面視同一位置に中心線を記載している。
なお、図１０(a)～(c)において、各構成部材の相対位置関係の理解容易化の為に、図５(a)～(d)及び図６(a)～(e)におけると平面視同一位置に中心線を記載している。
【0080】
図２に示すように、前記上側封止板６０は、前記下側封止板４０及び前記配線アッセンブリ１００の上面に柔軟性樹脂５５を介して固着されている。
図２及び図１０(a)に示すように、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複数（本実施の形態においては９個）の開口部６５を有している。
図２及び図１０(a)に示すように、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複数（本実施の形態においては９個）の開口部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、前記配線体１００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】
前記吸音材７０は、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２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】
前記補強板７５は、前記吸音材７０の上面に接着等によって固着されている。
【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】
以下、前記超音波トランスデューサー１の製造方法について説明する。
前記製造方法は、
・剛性板材にエッチングによって、前記複数の開口部１５を有する前記剛性基板１０を形成する剛性基板形成工程と、
・前記複数の開口部１５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剛性基板１０の上面に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
・平面視において前記複数の開口部１５とそれぞれ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の上面に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程と、
・平面視において前記中央開口４２が前記複数の開口部１５を一体的に囲む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２０の上面に固着する下側封止板設置工程と、
・前記配線体１００を用意する配線体用意工程と、
・前記外部電極接続開口１５５ａが前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口１５５ｂが前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部と平面視において重合するように、前記配線体１００を絶縁性接着剤によって前記下側封止板４０の上面に固着させる配線体固着工程と、
・前記第１配線１３０ａのうち前記外部電極接続開口１５５ａを跨ぐ部分を前記下面電極端子３７Ｔ及び前記上面電極３６に電気的に接続し、且つ、前記第２配線１３０ｂのうち前記内部電極接続開口１５５ｂを跨ぐ部分を前記内部電極端子３４Ｔに電気的に接続する電気接続工程と
を備えている。
前記製造方法は、
・剛性板材にエッチングによって、前記複数の開口部１５を有する前記剛性基板１０を形成する剛性基板形成工程と、
・前記複数の開口部１５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剛性基板１０の上面に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
・平面視において前記複数の開口部１５とそれぞれ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の上面に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程と、
・平面視において前記中央開口４２が前記複数の開口部１５を一体的に囲む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２０の上面に固着する下側封止板設置工程と、
・前記配線体１００を用意する配線体用意工程と、
・前記外部電極接続開口１５５ａが前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口１５５ｂが前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部と平面視において重合するように、前記配線体１００を絶縁性接着剤によって前記下側封止板４０の上面に固着させる配線体固着工程と、
・前記第１配線１３０ａのうち前記外部電極接続開口１５５ａを跨ぐ部分を前記下面電極端子３７Ｔ及び前記上面電極３６に電気的に接続し、且つ、前記第２配線１３０ｂのうち前記内部電極接続開口１５５ｂを跨ぐ部分を前記内部電極端子３４Ｔに電気的に接続する電気接続工程と
を備えている。
【0090】
好ましくは、前記製造方法は、前記配線体固着工程及び前記電気接続工程を一括して同時に行う接合工程を備えることができる。
【0091】
前記接合工程は、前記下側封止板４０の上面の所定部分に熱硬化型絶縁性接着剤を塗布する処理と、前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極対向領域３６１の少なくとも一部に跨るように熱硬化型導電性接着剤又はクリームはんだからなる前記第１導電性接合材１９０ａをディスペンサー、スクリーン印刷又は転写等によって塗布する処理と、前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部に熱硬化型導電性接着剤又はクリームはんだからなる前記第２導電性接合材１９０ｂをディスペンサー、スクリーン印刷又は転写等によって塗布する処理と、前記配線体１００を前記下側封止板４０の上面の所定位置に配置させてプリアッセンブリを形成する処理と、前記プリアッセンブリを加熱処理して熱硬化型絶縁性接着剤並びに第１及び第２導電性接合材１９０ａ、１９０ｂを硬化させる処理とを含むものとされる。
【0092】
加熱温度は、前記第１及び第２導電性接合材１９０ａ、１９０ｂが熱硬化型導電性接着剤である場合には、１２０℃～１５０℃程度とされ、クリームはんだの場合には２３０℃～２６０℃とされ得る。なお、クリームはんだの場合には、加熱によって溶融し、溶融状態から降温させることによって固化される。
【0093】
前記接合工程を備えることにより、前記配線体１００及び前記下側封止板４０の固着と、前記配線体１００及び前記圧電素子３０の電気接続を同時に行うことができ、効率化を図ることができる。
【0094】
前記配線体固着工程を先に実行し、その後に、前記電気接続工程を行う場合には、前記電気接続工程は、前記第１導電性接合材１９０ａが前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に覆うように、前記第１アクセス開口１１５ａ及び前記外部電極接続開口１５５ａを介して前記第１導電性接合材１９０ａを設置する処理と、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部を覆うように、前記第２アクセス開口１１５ｂ及び前記内部電極接続開口１５５ｂを介して前記第２導電性接合材１９０ｂを設置する処理と、前記第１及び第２導電性接合材１９０ａ、１９０ｂを硬化させる処理とを含むものとされる。
【0095】
前記製造方法において、前記第２導電性接合材１９０ｂを設置する処理より前の任意タイミングで、前記圧電素子３０に前記絶縁性被膜３００が設けられる。
【0096】
前記絶縁性被膜３００は、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を用いる場合には、モノマーをディスペンサー又はスクリーン印刷等によって塗布し、その後に、例えば、１００℃～１５０℃程度で加熱硬化させることによって、作成される。
【0097】
前記製造方法は、さらに、前記下側封止板設置工程の後で且つ前記配線体固着工程の前に、前記下側封止板４０の中央開口４２によって画される空間のうち前記複数の圧電素子３０の側方部分に液状のシリコーン樹脂等の熱硬化型封止樹脂を流し込み、例えば、１００℃～１５０℃程度で数十分間、加熱処理して硬化させる封止樹脂設置工程を備えている。
【0098】
前記製造方法は、さらに、前記電気接続工程の後に、前記上側封止板６０を設置する上側封止板設置工程を備えている。
【0099】
前記上側封止板設置工程は、前記配線体１００の上面にシリコーン樹脂等の熱硬化型の柔軟性樹脂を塗布する処理と、前記柔軟性樹脂の上に前記上側封止板６０を配置する処理と、例えば、１００℃～１５０℃程度で数十分間、加熱により前記柔軟性樹脂を硬化させる処理とを含む。
【0100】
前記製造方法は、さらに、前記上側封止板設置工程の後に、吸音材設置工程及び補強板設置工程を備えている。
【0101】
前記吸音材設置工程は、前記上側封止板６０の上面に熱硬化型絶縁性接着剤を塗布する処理と、前記熱硬化型絶縁性接着剤の上にシリコーン樹脂又は他の発泡性樹脂等の前記吸音材７０を配置する処理と、例えば、１２０℃～１５０℃程度で数十分間、加熱により前記熱硬化型絶縁性接着剤を硬化させる処理とを含む。
【0102】
前記補強板設置工程は、前記吸音材７０の上面に熱硬化型絶縁性接着剤を塗布する処理と、前記熱硬化型絶縁性接着剤の上に前記補強板７５を配置する処理と、例えば、１２０℃～１５０℃程度で数十分間、加熱により前記熱硬化型絶縁性接着剤を硬化させる処理とを含む。
【0103】
なお、本実施の形態においては、図７(a)に示すように、前記圧電素子３０は、平面視における外形を形成する一辺及び他辺の中途部にそれぞれ前記下面電極端子３７Ｔ及び前記内部電極端子３４Ｔが配置されているが、当然ながら、本発明は斯かる形態に限定されるものではない。
【0104】
図１１に、本発明に適用可能な他の圧電素子３０Ｂの平面図を示す。
前記圧電素子３０Ｂは、平面視矩形状の角部に、前記下面電極端子３７Ｔ及び前記内部電極端子３４Ｔが配置されている。
前記圧電素子３０Ｂは、平面視矩形状の角部に、前記下面電極端子３７Ｔ及び前記内部電極端子３４Ｔが配置されている。
【符号の説明】
【0105】
１０ 基板
１５ 開口部
２０ 可撓性樹脂膜
３０ 圧電素子
３２ 圧電素子本体
３４ 内部電極
３４ａ 内部電極側隙間
３４Ｔ 内部電極端子
３５ 内部電極用接続体
３６ 上面電極（外部電極）
３７ 下面電極（外部電極）
３７ａ 下面電極側隙間
３７Ｔ 下面電極端子
３８ 下面電極用接続体
４０ 下側封止板
４２ 中央開口
１００ 配線体
１１０ 絶縁性ベース層
１１１ ベース側圧電素子重合部位
１１２ａ ベース層の外部電極タブ領域
１１２ｂ ベース層の内部電極タブ領域
１１５ａ 第１アクセス開口
１１５ｂ 第２アクセス開口
１１６ ベース側先端部位
１３０ａ 第１配線
１３０ｂ 第２配線
１５０ 絶縁性カバー層
１５１ カバー側圧電素子重合部位
１５２ａ カバー層の外部電極タブ領域
１５２ｂ カバー層の内部電極タブ領域
１５５ａ 外部電極接続開口
１５５ｂ 内部電極接続開口
１５６ カバー側先端部位
１９０ａ 第１導電性接合材
１９０ｂ 第２導電性接合材
３００ 絶縁性被膜
３６１ 下面電極端子対向領域
３６２ 内部電極端子対向領域
１５ 開口部
２０ 可撓性樹脂膜
３０ 圧電素子
３２ 圧電素子本体
３４ 内部電極
３４ａ 内部電極側隙間
３４Ｔ 内部電極端子
３５ 内部電極用接続体
３６ 上面電極（外部電極）
３７ 下面電極（外部電極）
３７ａ 下面電極側隙間
３７Ｔ 下面電極端子
３８ 下面電極用接続体
４０ 下側封止板
４２ 中央開口
１００ 配線体
１１０ 絶縁性ベース層
１１１ ベース側圧電素子重合部位
１１２ａ ベース層の外部電極タブ領域
１１２ｂ ベース層の内部電極タブ領域
１１５ａ 第１アクセス開口
１１５ｂ 第２アクセス開口
１１６ ベース側先端部位
１３０ａ 第１配線
１３０ｂ 第２配線
１５０ 絶縁性カバー層
１５１ カバー側圧電素子重合部位
１５２ａ カバー層の外部電極タブ領域
１５２ｂ カバー層の内部電極タブ領域
１５５ａ 外部電極接続開口
１５５ｂ 内部電極接続開口
１５６ カバー側先端部位
１９０ａ 第１導電性接合材
１９０ｂ 第２導電性接合材
３００ 絶縁性被膜
３６１ 下面電極端子対向領域
３６２ 内部電極端子対向領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】