電気機械変換装置、プローブ、被検体情報取得装置及び電気機械変換装置の作製方法
【課題】 素子毎の電気信号を入出力する配線を各素子から素子基板の周辺部の接続パッドまで引き出す場合、素子毎に変換特性のばらつきが生じやすい。
【解決手段】 本発明の電気機械変換装置の回路部は、素子部の素子基板の前記反対側の面と接合された回路基板と、前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、前記素子基板の裏面に形成された複数の第一の接続端子と前記第二の接続端子とを夫々電気的に接続する複数の第二の配線と、を有し、前記複数の第二の接続端子は、前記回路基板の前記素子基板が接合された面とは反対側の面に形成され、前記複数の第二の配線は夫々、前記回路基板に前記第一の接続端子毎に形成された貫通孔を通り、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続している。
【解決手段】 本発明の電気機械変換装置の回路部は、素子部の素子基板の前記反対側の面と接合された回路基板と、前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、前記素子基板の裏面に形成された複数の第一の接続端子と前記第二の接続端子とを夫々電気的に接続する複数の第二の配線と、を有し、前記複数の第二の接続端子は、前記回路基板の前記素子基板が接合された面とは反対側の面に形成され、前記複数の第二の配線は夫々、前記回路基板に前記第一の接続端子毎に形成された貫通孔を通り、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換装置、プローブ、被検体情報取得装置、及び電気機械変換装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシニング技術によって作製されるＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等の静電容量型の電気機械変換装置は、圧電素子の代替品として研究されている。このような電気機械変換装置は、機械的な振動と電気信号との間の変換を行う。超音波トランスデューサとして用いる場合は、超音波による媒質の機械的振動から電気信号への変換（超音波の受信動作）と、その逆の変換（超音波の送信動作）とを行い、医用超音波診断や非破壊検査のためのプローブに利用される。
【０００３】
プローブの中で電気機械変換装置は、機械的な振動と電気信号との間の変換を行う素子（素子）を有する素子部と、素子部と機械的に固定されるとともに電気的にも接続される回路基板を有する回路部と、を有する。この機械的な固定と電気的な接続は総括して実装とよばれ、素子部と回路部とで実装構造を形成している。
【０００４】
このような実装構造としては、一般にＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｃｈｉｐ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（以下Ｃ４と記す）と呼ばれる実装構造がある。これは、素子が形成された素子基板と、回路基板と、のそれぞれに設けられた電極パッドを、約２００度〜３００℃（セ氏）の熱で溶融させたはんだで接続したのち、冷却して固体化することにより作製される。接続する配線毎に、パッドの組を設け、それぞれをはんだで接続する。しかしながら、Ｃ４実装構造は、素子基板と回路基板との熱膨張量の差により素子基板に反りが発生しやすい。そこで、特許文献１では、素子基板を回路基板に常温で接着した後に、素子基板の周辺部に設けた接続パッドと、回路基板上の接続パッドと、の間をワイヤボンディングにより接続する実装構造が開示されている。特許文献１の方法では、はんだ接続の工程がないため、１００度以下での実装が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９３３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される実装構造では、素子基板と回路基板との熱膨張量の差による素子基板の反りの発生は抑制される。しかしながら、素子毎の電気信号を入出力する配線を各素子から素子基板の周辺部の接続パッドまで引き出す必要がある。この場合、素子の位置によって接続パッドまでの配線引き出し長さが異なり、寄生容量や配線抵抗の値が異なるため、素子毎に変換特性のばらつきが生じやすいという課題があった。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、素子の位置による素子毎の変換特性のばらつき発生を低減した電気機械変換装置及びその作製方法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】
【０００８】
本発明の電気機械変換装置は、素子部と回路部とを有する電気機械変換装置であって、
前記素子部は、素子基板と、前記素子基板上に形成された第一の電極と、前記第一の電極と間隙を隔てて形成された第二の電極と、を有する複数の素子と、前記素子基板の前記素子が形成された面とは反対側の面に、素子毎に形成された複数の第一の接続端子と、前記第一の電極と前記第二の電極のうち素子毎に電気信号を出力する電極と前記第一の接続端子とを前記素子基板を介して夫々電気的に接続する複数の第一の配線と、を有し、
前記回路部は、前記素子基板の前記反対側の面と接合された回路基板と、前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを夫々電気的に接続する複数の第二の配線と、を有し、
前記複数の第二の接続端子は、前記回路基板の前記素子基板が接合された面とは反対側の面に形成され、
前記複数の第二の配線は夫々、前記回路基板に前記第一の接続端子毎に形成された貫通孔を通り、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の電気機械変換装置の作製方法は、素子部と回路部とを有する電気機械変換装置の作製方法であって、
素子基板と、前記素子基板上に形成された第一の電極と前記第一の電極と間隙を隔てて形成された第二の電極とを有する複数の素子と、前記素子基板の前記素子が形成された面とは反対側の面に、素子毎に形成された複数の第一の接続端子と、前記第一の電極と前記第二の電極のうち素子毎に電気信号を出力する電極と前記第一の接続端子とを前記素子基板を介して夫々電気的に接続する複数の第一の配線と、を備えた素子部を用意する工程と、
複数の貫通孔が形成された回路基板と、前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、を有する回路部を用意する工程と、
前記素子基板の前記第一の接続端子が形成された面と、前記回路基板の前記第二の接続端子が形成された面とは反対側の面と、を接合する工程と、
第二の配線により、前記回路基板に形成された前記複数の貫通孔を通じて、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、素子毎の電気信号を入出力する配線を各素子から素子基板の周辺部の接続パッドまで引き出す必要がないため、素子の位置による素子毎の変換特性のばらつきが低減される。また、高温ではんだ接続しないため、熱による素子基板の反りの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１の実装構造を説明する模式図である。
【図２】実施形態１の実装方法を説明する模式図である。
【図３】実施形態２の実装構造を説明する模式図である。
【図４】実施形態２の実装方法を説明する模式図である。
【図５】本発明が適用できる被検体情報取得装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。本発明の電気機械変換装置は、素子部が回路部に実装された実装構造であり、機械的な振動と電気信号との変換を行う。また、本発明において、音響波とは、超音波、音波、光音響波、光超音波等の弾性波を示す。
【００１３】
＜実施形態１＞
（装置構成）
図１（ａ）から（ｃ）は本実施形態の実装構造を説明する模式図である。図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は下面図であり、図１（ａ）は、図１（ｂ）ならびに図１（ｃ）のＡ−Ａ´断面に対応する。また、図１（ｂ）と図１（ｃ）の平面上の点Ｂは同じ位置である。図１（ｂ）は説明のため、一部の構成要素を透視図とした。なお、以降の説明では、同一個所あるいは同一の構成要素には原則として同一の番号を付す。また、同一の構成要素が複数あるもので、対応が明らかな構成要素は番号を省略する。
【００１４】
本実施形態の電気機械変換装置は、素子部１と回路部２とからなる。素子部１は、素子基板５、素子基板上に形成された素子、第一の接続端子としての電極パッド１３ａ、第一の配線としての貫通配線６ａを少なくとも備える。また、回路部２は、回路基板１４、第二の接続端子としての電極パッド１６ａ、第二の配線としてのワイヤ４ａを少なくとも備える。以下、各構成要素を詳細に説明する。
【００１５】
（素子部１）
本発明では、１つの間隙１０に対応する範囲の、個別電極７とメンブレン８と共通電極９と、からなる単位をセルと呼ぶ。セルは変換構造の最小構成単位である。図１（ｂ）の例では、図面の縦横方向に３つずつ計９つのセルが個別電極７で電気的に結合されている。この、９つのセルからなる単位が、電気的な最小構成単位をなし、これを素子（エレメント）と呼ぶ。素子は、一つの素子基板上に複数設けられることが多く、図１（ｂ）の例では、図面の縦横方向に２つずつ、計４つの素子が形成されている。ただし、本発明において素子内のセルの数は上述の例に限定されず、素子は１つ以上のセルを有していればよい。また、素子部１の素子の数も上記例に限定されず、２つ以上（複数）の素子を有していればよい。
【００１６】
本実施形態において、４つの素子は夫々、素子基板５上に形成された第一の電極としての個別電極７と、個別電極７と間隙１０を隔ててメンブレン８上に形成された第二の電極としての共通電極９と、を有する。メンブレン８は振動可能に支持され、メンブレン８と共通電極９とで振動膜を形成する。個別電極７と共通電極９とは、電気的にはコンデンサをなす。個別電極７は、素子毎に設けられ、素子毎の電気信号の入出力が行われる電極である。共通電極９は、素子間で共通の電極であり、図１（ｂ）に示すように、複数の素子間で電気的に接続されている。
【００１７】
例えば、超音波を送信する場合（電気信号を機械的な振動へ変換する場合）は、個別電極７には素子毎に電気信号が入力され、個別電極７と共通電極９との間の電位差を素子毎に変化させる。つまり、素子毎に、電極間に働く静電引力を変化させて共通電極９およびメンブレン８を振動させることにより、素子単位で超音波の送信制御が行われる。また、超音波を受信する場合（機械的な振動を電気信号へ変換する場合）は、共通電極９の振動によって、個別電極７が素子毎に電気信号を出力することにより、共通電極９と個別電極７との間の距離の変化をコンデンサの容量変化として、素子毎に電気的に検出する。
【００１８】
本実施形態では、素子基板５に形成された第一の電極（下部電極）が個別電極７として機能し、メンブレン８上に形成された第二の電極（上部電極）が共通電極９として機能している。ただし、本発明においては、第一の電極を素子間で共通の共通電極９として形成し、第二の電極を素子毎に個別の個別電極として形成しても良い。また、第一の電極と第二の電極ともに素子毎に個別の個別電極としてもよい。電極の材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ等の金属を用いることができる。
【００１９】
さらに、素子基板５としてシリコン基板等の半導体基板を用いる場合は、素子基板５自体を第一の電極としてもよい。図１では、素子基板５としてガラス基板等の絶縁体からなる基板を用いている。また、メンブレン８をシリコン単結晶薄膜等で形成する場合は、メンブレン８自体を第二の電極としてもよい。図１では、メンブレン８としてシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の絶縁膜を用いている。
【００２０】
コンタクトパッド１２上には、メンブレン８が開口され、表面が露出した接続部１１を有する。この接続部１１を介して共通電極９はコンタクトパッド１２に電気的に接続される。素子基板５には、貫通配線６ｂが形成されており、貫通配線６ｂによりコンタクトパッド１２と電極パッド１３ｂとが電気的に接続される。つまり、共通電極９は、貫通配線６ｂを介して素子基板の裏面（素子が形成された面とは反対側の面）に形成された電極パッド１３ｂと電気的に接続される。また、素子基板５には更に、各素子に対応して貫通配線６ａが複数形成されており、個別電極７と電極パッド１３ａとの間を電気的に接続する。
【００２１】
本実施形態では、電極パッド１３ａが素子毎に形成された第一の接続端子として機能し、貫通配線６ａが、個別電極７と第一の接続端子を電気的に接続する第一の配線として機能する。ただし、本発明において、第一の配線は、個別電極と第一の接続端子とを素子基板を介して電気的に接続するものであれば、貫通配線に限定されない。例えば、素子基板５をシリコン基板とし、シリコン基板にトレンチ（溝）を形成したりして、素子毎に電気的に絶縁領域を設ける処理を行った場合、シリコン基板自体を第一の配線として用いることもできる。
【００２２】
（回路部２）
回路部２の回路基板１４は、素子部１の素子基板５と、接着層３を介して機械的に接合（固定）される。回路基板１４は、紙エポキシ基板やガラスエポキシ基板等の硬質な基板や、フレキシブル基板等を用いるとよい。接着層３に用いられる接着剤としては、常温硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が利用できる。回路基板１４には、貫通孔１５ａ、１５ｂが形成されている。図１（ｃ）に示すように、貫通孔１５ａ、１５ｂは、電極パッド１３ａ、１３ｂに対応した位置に設けられ（つまり第一の接続端子毎に設けられ）、素子基板５と回路基板１４との接合後も電極パッド１３ａ、１３ｂが露出している。アライメントマーク１７は、回路基板１４の上面に設けられており、素子基板５を固定する際の位置決めの目印として使用される。本実施形態では、ワイヤ４ａ、４ｂが貫通孔を通り、ワイヤボンディングされることにより、電極パッド１３ａ、１３ｂと電極パッド１６ａ、１６ｂとの間が電気的に接続される。
【００２３】
本実施形態では、電極パッド１６ａが第二の接続端子として機能し、ワイヤ４ａが第一の接続端子と第二の接続端子とを電気的に接続する第二の配線として機能する。なお、図１の例では、素子毎に一つの配線を設けたが、２つ以上設けることも可能である。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態の電気機械変換装置は、素子毎の電気信号を入出力する第一の配線や第二の配線を周辺部まで引き出す必要がないため、素子の位置に依存した素子毎の変換特性のばらつきが低減される。
【００２５】
（作製方法）
次に、本実施形態の電気機械変換装置の作製方法を説明する。図２は（ａ）から（ｅ）は、本実施形態の実装方法を説明する模式図である。
【００２６】
まず、図２（ａ）で示す工程の前に、素子基板と素子と第一の接続端子と第一の配線とを備えた素子部１、及び、複数の貫通孔が形成された回路基板と第二の接続端子とを有する回路部２、を用意する。そして、図２（ａ）に示す工程で、素子部１と回路部２との間で、平面方向（基板に平行な方向）の位置決めが行われる。保持手段２０は、素子部１を保持するものである。カメラ２１は、素子基板５の端面と回路基板１４のアライメントマーク１７との位置関係を観察するためのものである。保持手段２０により保持された素子部１は、カメラ２１とアライメントマーク１７によって回路部２の所定の位置に位置決めされる。また、素子基板５と回路基板１４とをいったんつきあてることで、平行出しを行う。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示されるように、素子部１と回路部２との平行をたもったまま一定の距離まで離す。そして、図２（ｃ）に示されるように、ノズル２２から素子部１と電気回路基板２との隙間に対して端部から接着材を供給する。接着材としては、常温硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が利用できる。供給された接着剤は毛細管現象により前記隙間に充填される。その後接着剤を硬化させて、接着層３を形成する。なお、接着材の供給方法として、素子基板５と回路基板１４の少なくとも一方に接着剤を塗布しておくことでも実施可能である。
【００２８】
次に、図２（ｄ）に示されるように、素子部１および回路部２をステージ２３の上に回路基板１４の裏面（素子基板と接合した面とは反対側の面）を上にして置く。この際、素子部１の表面がステージ２３に接触して素子を破壊することを防止するために、素子を保護する保護層２４を設ける。保護層２４は、例えば有機系のレジストをスプレーコートすることで形成できる。ステージ２３の上で電極パッド１３ａ、１３ｂと電極パッド１６ａ、１６ｂとの間を電気的に接続するワイヤ４ａ，４ｂを形成する。ワイヤ４ａ，４ｂは、回路基板に形成された貫通孔を通して電極パッド間を接続する。
【００２９】
最後に、図２（ｅ）に示すように、保護層２４を除去する。除去には有機系洗浄液が利用できる。
【００３０】
このように、あらかじめ素子基板と回路基板とを接着剤を用いて接合した後、ワイヤで素子部１側の接続端子（電極パッド１３ａ，１３ｂ）と回路部２側の接続端子（電極パッド１６ａ，１６ｂ）と、を接続することで、熱による素子基板の反りの発生が抑制される。本実施形態の接着剤としては、常温硬化型接着剤（硬化のための加熱が不要な接着剤）あるいは熱硬化型接着剤が利用でき、後者の場合でも１００℃以下で実施可能である。また、電気的接続のための、ワイヤボンディングでも１００℃以下で実施可能である。
【００３１】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、第二の配線の構造が実施形態１と異なる。それ以外の構成は、実施形態１と同じであるため、説明を省略する。
【００３２】
図３（ａ）から（ｃ）は本実施形態の実装構造を説明するための模式図である。図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は下面図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）、（ｃ）のＣ−Ｃ´断面に対応する。また、（ｂ）と（ｃ）の平面上の点Ｄは同じ位置である。図１と同様の構成要素には同一の番号を付す。
【００３３】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態では、素子部１の電極パッド１３ａ、１３ｂと回路部２の電極パッド１６ａ、１６ｂとの間を、金属薄膜からなる金属配線３１ａ、３１ｂで接続する。つまり、本実施形態では、金属配線３１ａが第二の配線として機能する。金属配線３１ａ、３１ｂは、電極パッド１３ａ、１３ｂの表面から、回路基板１４に形成された貫通孔１５ａ、１５ｂの壁面に沿って成膜され、電極パッド１６ａ、１６ｂに接続される。金属配線の材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ等が挙げられる。
【００３４】
図４は、本実施形態の実装方法を説明するための模式図である。図４は、図２（ｃ）の工程まで完了した素子部１および回路部２を、電極パッド１３ａ、１３ｂおよび電極パッド１６ａ、１６ｂが形成された面を下にして金属蒸気４６雰囲気内に配置した様子を示している。金属蒸発源４２は、ヒータ４３、るつぼ４４、金属４５からなる。ヒータ４３によって、るつぼ４４内で加熱された金属４５は、溶解して真空雰囲気内に蒸発し、金属蒸気４６を形成する。金属蒸気４６は、真空雰囲気下で図４のほぼ垂直に上昇する。
【００３５】
回路基板の電極パッド１６ａ、１６ｂが形成された面には、ステンシルマスク４１を配置し固定する。ステンシルマスク４１は図４に示す工程を経た後に、電極パッド１６ａ、１６ｂが形成された面から除去するため、容易に取り外せる固定方法が望ましい。ステンシルマスクの固定方法としては、例えば、回路基板の電極パッド面には、ステンシルマスク４１を配置した後に、図示しないステンシルマスク４１と素子部１および回路部２とを磁石（図示せず）で挟み込む方法がある。ステンシルマスク４１は、金属配線３１ａ、３１ｂを形成する箇所に開口があり、貫通孔のみ金属が成膜される。また、金属蒸発源４２の金属４５面に水平な方向に対して角度θの角度で素子基板および回路基板を固定することで、回路基板の貫通孔１５ａ、１５ｂの壁面にそって金属膜４７が成膜される。金属膜４７を成膜した後に前述の磁石（図示せず）を取り外し、ステンシルマスク４１を電極パッド１６ａ、１６ｂが形成された面から除去する。
【００３６】
このように、本実施形態では、あらかじめ素子基板と回路基板とを接着剤を用いて接合した後、金属薄膜の成膜により、素子部１側の接続端子（電極パッド１３ａ，１３ｂ）と回路部２側の接続端子（電極パッド１６ａ，１６ｂ）と、を接続する。これにより、熱による素子基板の反りの発生が抑制される。本実施形態の電気的接続のための金属薄膜の成膜は１００℃以下で実施可能である。
【００３７】
＜実施形態３＞
上記実施形態１、２で説明した電気機械変換装置は、音響波を用いた被検体情報取得装置に適用することができる。被検体からの音響波を電気機械変換装置で受信し、出力される電気信号を用い、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報や音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報を取得することができる。
【００３８】
図５（ａ）は、光音響効果を利用した被検体情報取得装置を示したものである。光源２０１０から発生したパルス光は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学部材２０１２を介して、被検体２０１４に照射される。被検体２０１４の内部にある光吸収体２０１６は、パルス光のエネルギーを吸収し、音響波である光音響波２０１８を発生する。電気機械変換装置２０２０とそれを収納する筺体２０２２とを備えるプローブは、光音響波２０１８を受信して電気信号に変換し、信号処理部２０２４に出力する。信号処理部２０２４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部２０２６へ出力する。データ処理部２０２６は、入力された信号を用いて被検体情報（光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報）を画像データとして取得する。なお、ここでは、信号処理部２０２４とデータ処理部２０２６を含めて、処理部という。表示部２０２８は、データ処理部２０２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。
【００３９】
図５（ｂ）は、音響波の反射を利用した超音波エコー診断装置等の被検体情報取得装置を示したものである。電気機械変換装置２１２０とそれを収納する筺体２１２２とを有するプローブから被検体２１１４へ送信された音響波は、反射体２１１６により反射される。プローブは、反射された音響波２１１８（反射波）を受信して電気信号に変換し、信号処理部２１２４に出力する。信号処理部２１２４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部２１２６へ出力する。データ処理部２１２６は、入力された信号を用いて被検体情報（音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報）を画像データとして取得する。なお、ここでは、信号処理部２１２４とデータ処理部２１２６を含めて、処理部という。表示部２１２８は、データ処理部２１２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。
【００４０】
なお、プローブは、機械的に走査するものであっても、医師や技師等のユーザが被検体に対して移動させるもの（ハンドヘルド型）であってもよい。また、図５（ｂ）のように反射波を用いる装置の場合、音響波を送信するプローブは受信するプローブと別に設けても良い。つまり、本発明のプローブに用いる電気機械変換装置の素子は音響波の送信と受信のうち少なくとも一方を行うことができればよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ 素子部
２ 回路部
３ 接着層
４ａ、４ｂ ワイヤ
５ 素子基板
６ａ、６ｂ 貫通配線
７ 個別電極
８ メンブレン
９ 共通電極
１０ 間隙
１１ 接続部
１２ コンタクトパッド
１３ａ、１３ｂ 電極パッド
１４ 基板
１５ａ、１５ｂ 貫通孔
１６ａ、１６ｂ 電極パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換装置、プローブ、被検体情報取得装置、及び電気機械変換装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシニング技術によって作製されるＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等の静電容量型の電気機械変換装置は、圧電素子の代替品として研究されている。このような電気機械変換装置は、機械的な振動と電気信号との間の変換を行う。超音波トランスデューサとして用いる場合は、超音波による媒質の機械的振動から電気信号への変換（超音波の受信動作）と、その逆の変換（超音波の送信動作）とを行い、医用超音波診断や非破壊検査のためのプローブに利用される。
【０００３】
プローブの中で電気機械変換装置は、機械的な振動と電気信号との間の変換を行う素子（素子）を有する素子部と、素子部と機械的に固定されるとともに電気的にも接続される回路基板を有する回路部と、を有する。この機械的な固定と電気的な接続は総括して実装とよばれ、素子部と回路部とで実装構造を形成している。
【０００４】
このような実装構造としては、一般にＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｃｈｉｐ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（以下Ｃ４と記す）と呼ばれる実装構造がある。これは、素子が形成された素子基板と、回路基板と、のそれぞれに設けられた電極パッドを、約２００度〜３００℃（セ氏）の熱で溶融させたはんだで接続したのち、冷却して固体化することにより作製される。接続する配線毎に、パッドの組を設け、それぞれをはんだで接続する。しかしながら、Ｃ４実装構造は、素子基板と回路基板との熱膨張量の差により素子基板に反りが発生しやすい。そこで、特許文献１では、素子基板を回路基板に常温で接着した後に、素子基板の周辺部に設けた接続パッドと、回路基板上の接続パッドと、の間をワイヤボンディングにより接続する実装構造が開示されている。特許文献１の方法では、はんだ接続の工程がないため、１００度以下での実装が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９３３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される実装構造では、素子基板と回路基板との熱膨張量の差による素子基板の反りの発生は抑制される。しかしながら、素子毎の電気信号を入出力する配線を各素子から素子基板の周辺部の接続パッドまで引き出す必要がある。この場合、素子の位置によって接続パッドまでの配線引き出し長さが異なり、寄生容量や配線抵抗の値が異なるため、素子毎に変換特性のばらつきが生じやすいという課題があった。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、素子の位置による素子毎の変換特性のばらつき発生を低減した電気機械変換装置及びその作製方法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】
【０００８】
本発明の電気機械変換装置は、素子部と回路部とを有する電気機械変換装置であって、
前記素子部は、素子基板と、前記素子基板上に形成された第一の電極と、前記第一の電極と間隙を隔てて形成された第二の電極と、を有する複数の素子と、前記素子基板の前記素子が形成された面とは反対側の面に、素子毎に形成された複数の第一の接続端子と、前記第一の電極と前記第二の電極のうち素子毎に電気信号を出力する電極と前記第一の接続端子とを前記素子基板を介して夫々電気的に接続する複数の第一の配線と、を有し、
前記回路部は、前記素子基板の前記反対側の面と接合された回路基板と、前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを夫々電気的に接続する複数の第二の配線と、を有し、
前記複数の第二の接続端子は、前記回路基板の前記素子基板が接合された面とは反対側の面に形成され、
前記複数の第二の配線は夫々、前記回路基板に前記第一の接続端子毎に形成された貫通孔を通り、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の電気機械変換装置の作製方法は、素子部と回路部とを有する電気機械変換装置の作製方法であって、
素子基板と、前記素子基板上に形成された第一の電極と前記第一の電極と間隙を隔てて形成された第二の電極とを有する複数の素子と、前記素子基板の前記素子が形成された面とは反対側の面に、素子毎に形成された複数の第一の接続端子と、前記第一の電極と前記第二の電極のうち素子毎に電気信号を出力する電極と前記第一の接続端子とを前記素子基板を介して夫々電気的に接続する複数の第一の配線と、を備えた素子部を用意する工程と、
複数の貫通孔が形成された回路基板と、前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、を有する回路部を用意する工程と、
前記素子基板の前記第一の接続端子が形成された面と、前記回路基板の前記第二の接続端子が形成された面とは反対側の面と、を接合する工程と、
第二の配線により、前記回路基板に形成された前記複数の貫通孔を通じて、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、素子毎の電気信号を入出力する配線を各素子から素子基板の周辺部の接続パッドまで引き出す必要がないため、素子の位置による素子毎の変換特性のばらつきが低減される。また、高温ではんだ接続しないため、熱による素子基板の反りの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１の実装構造を説明する模式図である。
【図２】実施形態１の実装方法を説明する模式図である。
【図３】実施形態２の実装構造を説明する模式図である。
【図４】実施形態２の実装方法を説明する模式図である。
【図５】本発明が適用できる被検体情報取得装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。本発明の電気機械変換装置は、素子部が回路部に実装された実装構造であり、機械的な振動と電気信号との変換を行う。また、本発明において、音響波とは、超音波、音波、光音響波、光超音波等の弾性波を示す。
【００１３】
＜実施形態１＞
（装置構成）
図１（ａ）から（ｃ）は本実施形態の実装構造を説明する模式図である。図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は下面図であり、図１（ａ）は、図１（ｂ）ならびに図１（ｃ）のＡ−Ａ´断面に対応する。また、図１（ｂ）と図１（ｃ）の平面上の点Ｂは同じ位置である。図１（ｂ）は説明のため、一部の構成要素を透視図とした。なお、以降の説明では、同一個所あるいは同一の構成要素には原則として同一の番号を付す。また、同一の構成要素が複数あるもので、対応が明らかな構成要素は番号を省略する。
【００１４】
本実施形態の電気機械変換装置は、素子部１と回路部２とからなる。素子部１は、素子基板５、素子基板上に形成された素子、第一の接続端子としての電極パッド１３ａ、第一の配線としての貫通配線６ａを少なくとも備える。また、回路部２は、回路基板１４、第二の接続端子としての電極パッド１６ａ、第二の配線としてのワイヤ４ａを少なくとも備える。以下、各構成要素を詳細に説明する。
【００１５】
（素子部１）
本発明では、１つの間隙１０に対応する範囲の、個別電極７とメンブレン８と共通電極９と、からなる単位をセルと呼ぶ。セルは変換構造の最小構成単位である。図１（ｂ）の例では、図面の縦横方向に３つずつ計９つのセルが個別電極７で電気的に結合されている。この、９つのセルからなる単位が、電気的な最小構成単位をなし、これを素子（エレメント）と呼ぶ。素子は、一つの素子基板上に複数設けられることが多く、図１（ｂ）の例では、図面の縦横方向に２つずつ、計４つの素子が形成されている。ただし、本発明において素子内のセルの数は上述の例に限定されず、素子は１つ以上のセルを有していればよい。また、素子部１の素子の数も上記例に限定されず、２つ以上（複数）の素子を有していればよい。
【００１６】
本実施形態において、４つの素子は夫々、素子基板５上に形成された第一の電極としての個別電極７と、個別電極７と間隙１０を隔ててメンブレン８上に形成された第二の電極としての共通電極９と、を有する。メンブレン８は振動可能に支持され、メンブレン８と共通電極９とで振動膜を形成する。個別電極７と共通電極９とは、電気的にはコンデンサをなす。個別電極７は、素子毎に設けられ、素子毎の電気信号の入出力が行われる電極である。共通電極９は、素子間で共通の電極であり、図１（ｂ）に示すように、複数の素子間で電気的に接続されている。
【００１７】
例えば、超音波を送信する場合（電気信号を機械的な振動へ変換する場合）は、個別電極７には素子毎に電気信号が入力され、個別電極７と共通電極９との間の電位差を素子毎に変化させる。つまり、素子毎に、電極間に働く静電引力を変化させて共通電極９およびメンブレン８を振動させることにより、素子単位で超音波の送信制御が行われる。また、超音波を受信する場合（機械的な振動を電気信号へ変換する場合）は、共通電極９の振動によって、個別電極７が素子毎に電気信号を出力することにより、共通電極９と個別電極７との間の距離の変化をコンデンサの容量変化として、素子毎に電気的に検出する。
【００１８】
本実施形態では、素子基板５に形成された第一の電極（下部電極）が個別電極７として機能し、メンブレン８上に形成された第二の電極（上部電極）が共通電極９として機能している。ただし、本発明においては、第一の電極を素子間で共通の共通電極９として形成し、第二の電極を素子毎に個別の個別電極として形成しても良い。また、第一の電極と第二の電極ともに素子毎に個別の個別電極としてもよい。電極の材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ等の金属を用いることができる。
【００１９】
さらに、素子基板５としてシリコン基板等の半導体基板を用いる場合は、素子基板５自体を第一の電極としてもよい。図１では、素子基板５としてガラス基板等の絶縁体からなる基板を用いている。また、メンブレン８をシリコン単結晶薄膜等で形成する場合は、メンブレン８自体を第二の電極としてもよい。図１では、メンブレン８としてシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の絶縁膜を用いている。
【００２０】
コンタクトパッド１２上には、メンブレン８が開口され、表面が露出した接続部１１を有する。この接続部１１を介して共通電極９はコンタクトパッド１２に電気的に接続される。素子基板５には、貫通配線６ｂが形成されており、貫通配線６ｂによりコンタクトパッド１２と電極パッド１３ｂとが電気的に接続される。つまり、共通電極９は、貫通配線６ｂを介して素子基板の裏面（素子が形成された面とは反対側の面）に形成された電極パッド１３ｂと電気的に接続される。また、素子基板５には更に、各素子に対応して貫通配線６ａが複数形成されており、個別電極７と電極パッド１３ａとの間を電気的に接続する。
【００２１】
本実施形態では、電極パッド１３ａが素子毎に形成された第一の接続端子として機能し、貫通配線６ａが、個別電極７と第一の接続端子を電気的に接続する第一の配線として機能する。ただし、本発明において、第一の配線は、個別電極と第一の接続端子とを素子基板を介して電気的に接続するものであれば、貫通配線に限定されない。例えば、素子基板５をシリコン基板とし、シリコン基板にトレンチ（溝）を形成したりして、素子毎に電気的に絶縁領域を設ける処理を行った場合、シリコン基板自体を第一の配線として用いることもできる。
【００２２】
（回路部２）
回路部２の回路基板１４は、素子部１の素子基板５と、接着層３を介して機械的に接合（固定）される。回路基板１４は、紙エポキシ基板やガラスエポキシ基板等の硬質な基板や、フレキシブル基板等を用いるとよい。接着層３に用いられる接着剤としては、常温硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が利用できる。回路基板１４には、貫通孔１５ａ、１５ｂが形成されている。図１（ｃ）に示すように、貫通孔１５ａ、１５ｂは、電極パッド１３ａ、１３ｂに対応した位置に設けられ（つまり第一の接続端子毎に設けられ）、素子基板５と回路基板１４との接合後も電極パッド１３ａ、１３ｂが露出している。アライメントマーク１７は、回路基板１４の上面に設けられており、素子基板５を固定する際の位置決めの目印として使用される。本実施形態では、ワイヤ４ａ、４ｂが貫通孔を通り、ワイヤボンディングされることにより、電極パッド１３ａ、１３ｂと電極パッド１６ａ、１６ｂとの間が電気的に接続される。
【００２３】
本実施形態では、電極パッド１６ａが第二の接続端子として機能し、ワイヤ４ａが第一の接続端子と第二の接続端子とを電気的に接続する第二の配線として機能する。なお、図１の例では、素子毎に一つの配線を設けたが、２つ以上設けることも可能である。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態の電気機械変換装置は、素子毎の電気信号を入出力する第一の配線や第二の配線を周辺部まで引き出す必要がないため、素子の位置に依存した素子毎の変換特性のばらつきが低減される。
【００２５】
（作製方法）
次に、本実施形態の電気機械変換装置の作製方法を説明する。図２は（ａ）から（ｅ）は、本実施形態の実装方法を説明する模式図である。
【００２６】
まず、図２（ａ）で示す工程の前に、素子基板と素子と第一の接続端子と第一の配線とを備えた素子部１、及び、複数の貫通孔が形成された回路基板と第二の接続端子とを有する回路部２、を用意する。そして、図２（ａ）に示す工程で、素子部１と回路部２との間で、平面方向（基板に平行な方向）の位置決めが行われる。保持手段２０は、素子部１を保持するものである。カメラ２１は、素子基板５の端面と回路基板１４のアライメントマーク１７との位置関係を観察するためのものである。保持手段２０により保持された素子部１は、カメラ２１とアライメントマーク１７によって回路部２の所定の位置に位置決めされる。また、素子基板５と回路基板１４とをいったんつきあてることで、平行出しを行う。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示されるように、素子部１と回路部２との平行をたもったまま一定の距離まで離す。そして、図２（ｃ）に示されるように、ノズル２２から素子部１と電気回路基板２との隙間に対して端部から接着材を供給する。接着材としては、常温硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が利用できる。供給された接着剤は毛細管現象により前記隙間に充填される。その後接着剤を硬化させて、接着層３を形成する。なお、接着材の供給方法として、素子基板５と回路基板１４の少なくとも一方に接着剤を塗布しておくことでも実施可能である。
【００２８】
次に、図２（ｄ）に示されるように、素子部１および回路部２をステージ２３の上に回路基板１４の裏面（素子基板と接合した面とは反対側の面）を上にして置く。この際、素子部１の表面がステージ２３に接触して素子を破壊することを防止するために、素子を保護する保護層２４を設ける。保護層２４は、例えば有機系のレジストをスプレーコートすることで形成できる。ステージ２３の上で電極パッド１３ａ、１３ｂと電極パッド１６ａ、１６ｂとの間を電気的に接続するワイヤ４ａ，４ｂを形成する。ワイヤ４ａ，４ｂは、回路基板に形成された貫通孔を通して電極パッド間を接続する。
【００２９】
最後に、図２（ｅ）に示すように、保護層２４を除去する。除去には有機系洗浄液が利用できる。
【００３０】
このように、あらかじめ素子基板と回路基板とを接着剤を用いて接合した後、ワイヤで素子部１側の接続端子（電極パッド１３ａ，１３ｂ）と回路部２側の接続端子（電極パッド１６ａ，１６ｂ）と、を接続することで、熱による素子基板の反りの発生が抑制される。本実施形態の接着剤としては、常温硬化型接着剤（硬化のための加熱が不要な接着剤）あるいは熱硬化型接着剤が利用でき、後者の場合でも１００℃以下で実施可能である。また、電気的接続のための、ワイヤボンディングでも１００℃以下で実施可能である。
【００３１】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、第二の配線の構造が実施形態１と異なる。それ以外の構成は、実施形態１と同じであるため、説明を省略する。
【００３２】
図３（ａ）から（ｃ）は本実施形態の実装構造を説明するための模式図である。図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は下面図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）、（ｃ）のＣ−Ｃ´断面に対応する。また、（ｂ）と（ｃ）の平面上の点Ｄは同じ位置である。図１と同様の構成要素には同一の番号を付す。
【００３３】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態では、素子部１の電極パッド１３ａ、１３ｂと回路部２の電極パッド１６ａ、１６ｂとの間を、金属薄膜からなる金属配線３１ａ、３１ｂで接続する。つまり、本実施形態では、金属配線３１ａが第二の配線として機能する。金属配線３１ａ、３１ｂは、電極パッド１３ａ、１３ｂの表面から、回路基板１４に形成された貫通孔１５ａ、１５ｂの壁面に沿って成膜され、電極パッド１６ａ、１６ｂに接続される。金属配線の材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ等が挙げられる。
【００３４】
図４は、本実施形態の実装方法を説明するための模式図である。図４は、図２（ｃ）の工程まで完了した素子部１および回路部２を、電極パッド１３ａ、１３ｂおよび電極パッド１６ａ、１６ｂが形成された面を下にして金属蒸気４６雰囲気内に配置した様子を示している。金属蒸発源４２は、ヒータ４３、るつぼ４４、金属４５からなる。ヒータ４３によって、るつぼ４４内で加熱された金属４５は、溶解して真空雰囲気内に蒸発し、金属蒸気４６を形成する。金属蒸気４６は、真空雰囲気下で図４のほぼ垂直に上昇する。
【００３５】
回路基板の電極パッド１６ａ、１６ｂが形成された面には、ステンシルマスク４１を配置し固定する。ステンシルマスク４１は図４に示す工程を経た後に、電極パッド１６ａ、１６ｂが形成された面から除去するため、容易に取り外せる固定方法が望ましい。ステンシルマスクの固定方法としては、例えば、回路基板の電極パッド面には、ステンシルマスク４１を配置した後に、図示しないステンシルマスク４１と素子部１および回路部２とを磁石（図示せず）で挟み込む方法がある。ステンシルマスク４１は、金属配線３１ａ、３１ｂを形成する箇所に開口があり、貫通孔のみ金属が成膜される。また、金属蒸発源４２の金属４５面に水平な方向に対して角度θの角度で素子基板および回路基板を固定することで、回路基板の貫通孔１５ａ、１５ｂの壁面にそって金属膜４７が成膜される。金属膜４７を成膜した後に前述の磁石（図示せず）を取り外し、ステンシルマスク４１を電極パッド１６ａ、１６ｂが形成された面から除去する。
【００３６】
このように、本実施形態では、あらかじめ素子基板と回路基板とを接着剤を用いて接合した後、金属薄膜の成膜により、素子部１側の接続端子（電極パッド１３ａ，１３ｂ）と回路部２側の接続端子（電極パッド１６ａ，１６ｂ）と、を接続する。これにより、熱による素子基板の反りの発生が抑制される。本実施形態の電気的接続のための金属薄膜の成膜は１００℃以下で実施可能である。
【００３７】
＜実施形態３＞
上記実施形態１、２で説明した電気機械変換装置は、音響波を用いた被検体情報取得装置に適用することができる。被検体からの音響波を電気機械変換装置で受信し、出力される電気信号を用い、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報や音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報を取得することができる。
【００３８】
図５（ａ）は、光音響効果を利用した被検体情報取得装置を示したものである。光源２０１０から発生したパルス光は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学部材２０１２を介して、被検体２０１４に照射される。被検体２０１４の内部にある光吸収体２０１６は、パルス光のエネルギーを吸収し、音響波である光音響波２０１８を発生する。電気機械変換装置２０２０とそれを収納する筺体２０２２とを備えるプローブは、光音響波２０１８を受信して電気信号に変換し、信号処理部２０２４に出力する。信号処理部２０２４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部２０２６へ出力する。データ処理部２０２６は、入力された信号を用いて被検体情報（光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報）を画像データとして取得する。なお、ここでは、信号処理部２０２４とデータ処理部２０２６を含めて、処理部という。表示部２０２８は、データ処理部２０２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。
【００３９】
図５（ｂ）は、音響波の反射を利用した超音波エコー診断装置等の被検体情報取得装置を示したものである。電気機械変換装置２１２０とそれを収納する筺体２１２２とを有するプローブから被検体２１１４へ送信された音響波は、反射体２１１６により反射される。プローブは、反射された音響波２１１８（反射波）を受信して電気信号に変換し、信号処理部２１２４に出力する。信号処理部２１２４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部２１２６へ出力する。データ処理部２１２６は、入力された信号を用いて被検体情報（音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報）を画像データとして取得する。なお、ここでは、信号処理部２１２４とデータ処理部２１２６を含めて、処理部という。表示部２１２８は、データ処理部２１２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。
【００４０】
なお、プローブは、機械的に走査するものであっても、医師や技師等のユーザが被検体に対して移動させるもの（ハンドヘルド型）であってもよい。また、図５（ｂ）のように反射波を用いる装置の場合、音響波を送信するプローブは受信するプローブと別に設けても良い。つまり、本発明のプローブに用いる電気機械変換装置の素子は音響波の送信と受信のうち少なくとも一方を行うことができればよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ 素子部
２ 回路部
３ 接着層
４ａ、４ｂ ワイヤ
５ 素子基板
６ａ、６ｂ 貫通配線
７ 個別電極
８ メンブレン
９ 共通電極
１０ 間隙
１１ 接続部
１２ コンタクトパッド
１３ａ、１３ｂ 電極パッド
１４ 基板
１５ａ、１５ｂ 貫通孔
１６ａ、１６ｂ 電極パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子部と回路部とを有する電気機械変換装置であって、
前記素子部は、
素子基板と、
前記素子基板上に形成された第一の電極と、前記第一の電極と間隙を隔てて形成された第二の電極と、を有する複数の素子と、
前記素子基板の前記素子が形成された面とは反対側の面に、素子毎に形成された複数の第一の接続端子と、
前記第一の電極と前記第二の電極のうち素子毎に電気信号を出力する電極と前記第一の接続端子とを前記素子基板を介して夫々電気的に接続する複数の第一の配線と、
を有し、
前記回路部は、
前記素子基板の前記反対側の面と接合された回路基板と、
前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、
前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを夫々電気的に接続する複数の第二の配線と、
を有し、
前記複数の第二の接続端子は、前記回路基板の前記素子基板が接合された面とは反対側の面に形成され、
前記複数の第二の配線は夫々、前記回路基板に前記第一の接続端子毎に形成された貫通孔を通り、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続していることを特徴とする電気機械変換装置。
【請求項２】
前記第二の配線はワイヤであり、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とは、前記ワイヤによりワイヤボンディングされていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換装置。
【請求項３】
前記第二の配線は、成膜された金属膜であることを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換装置。
【請求項４】
前記第一の配線は前記素子基板に形成された貫通配線であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気機械変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気機械変換装置と、前記電気機械変換装置を収納する筺体と、を有し、
前記素子は、音響波の送信と受信のうち少なくとも一方を行うことを特徴とするプローブ。
【請求項６】
請求項１に記載の電気機械変換装置と、前記電気機械変換装置が出力する電気信号を用いて被検体情報を取得する処理部と、を有し、前記電気機械変換装置は、前記被検体からの音響波を受信し、前記電気信号を出力することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項７】
素子部と回路部とを有する電気機械変換装置の作製方法であって、
素子基板と、前記素子基板上に形成された第一の電極と前記第一の電極と間隙を隔てて形成された第二の電極とを有する複数の素子と、前記素子基板の前記素子が形成された面とは反対側の面に、素子毎に形成された複数の第一の接続端子と、前記第一の電極と前記第二の電極のうち素子毎に電気信号を出力する電極と前記第一の接続端子とを前記素子基板を介して夫々電気的に接続する複数の第一の配線と、を備えた素子部を用意する工程と、
複数の貫通孔が形成された回路基板と、前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、を有する回路部を用意する工程と、
前記素子基板の前記第一の接続端子が形成された面と、前記回路基板の前記第二の接続端子が形成された面とは反対側の面と、を接合する工程と、
第二の配線により、前記回路基板に形成された前記複数の貫通孔を通じて、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする電気機械変換装置の作製方法。
【請求項８】
前記第二の配線としてワイヤを用いることにより、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続することを特徴とする請求項７に記載の電気機械変換装置の作製方法。
【請求項９】
前記第二の配線として金属を成膜することにより、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続することを特徴とする請求項７に記載の電気機械変換装置の作製方法。
【請求項１】
素子部と回路部とを有する電気機械変換装置であって、
前記素子部は、
素子基板と、
前記素子基板上に形成された第一の電極と、前記第一の電極と間隙を隔てて形成された第二の電極と、を有する複数の素子と、
前記素子基板の前記素子が形成された面とは反対側の面に、素子毎に形成された複数の第一の接続端子と、
前記第一の電極と前記第二の電極のうち素子毎に電気信号を出力する電極と前記第一の接続端子とを前記素子基板を介して夫々電気的に接続する複数の第一の配線と、
を有し、
前記回路部は、
前記素子基板の前記反対側の面と接合された回路基板と、
前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、
前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを夫々電気的に接続する複数の第二の配線と、
を有し、
前記複数の第二の接続端子は、前記回路基板の前記素子基板が接合された面とは反対側の面に形成され、
前記複数の第二の配線は夫々、前記回路基板に前記第一の接続端子毎に形成された貫通孔を通り、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続していることを特徴とする電気機械変換装置。
【請求項２】
前記第二の配線はワイヤであり、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とは、前記ワイヤによりワイヤボンディングされていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換装置。
【請求項３】
前記第二の配線は、成膜された金属膜であることを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換装置。
【請求項４】
前記第一の配線は前記素子基板に形成された貫通配線であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気機械変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気機械変換装置と、前記電気機械変換装置を収納する筺体と、を有し、
前記素子は、音響波の送信と受信のうち少なくとも一方を行うことを特徴とするプローブ。
【請求項６】
請求項１に記載の電気機械変換装置と、前記電気機械変換装置が出力する電気信号を用いて被検体情報を取得する処理部と、を有し、前記電気機械変換装置は、前記被検体からの音響波を受信し、前記電気信号を出力することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項７】
素子部と回路部とを有する電気機械変換装置の作製方法であって、
素子基板と、前記素子基板上に形成された第一の電極と前記第一の電極と間隙を隔てて形成された第二の電極とを有する複数の素子と、前記素子基板の前記素子が形成された面とは反対側の面に、素子毎に形成された複数の第一の接続端子と、前記第一の電極と前記第二の電極のうち素子毎に電気信号を出力する電極と前記第一の接続端子とを前記素子基板を介して夫々電気的に接続する複数の第一の配線と、を備えた素子部を用意する工程と、
複数の貫通孔が形成された回路基板と、前記回路基板に形成された複数の第二の接続端子と、を有する回路部を用意する工程と、
前記素子基板の前記第一の接続端子が形成された面と、前記回路基板の前記第二の接続端子が形成された面とは反対側の面と、を接合する工程と、
第二の配線により、前記回路基板に形成された前記複数の貫通孔を通じて、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする電気機械変換装置の作製方法。
【請求項８】
前記第二の配線としてワイヤを用いることにより、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続することを特徴とする請求項７に記載の電気機械変換装置の作製方法。
【請求項９】
前記第二の配線として金属を成膜することにより、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続することを特徴とする請求項７に記載の電気機械変換装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１５４９５（Ｐ２０１３−１１５４９５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７７８０（Ｐ２０１１−２５７７８０）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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