JP7517011B2

JP7517011B2 - Ultrasonic Devices

Info

Publication number: JP7517011B2
Application number: JP2020155376A
Authority: JP
Inventors: 洋史松田; 摂内清瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2024-07-17
Anticipated expiration: 2040-09-16
Also published as: JP2022049264A

Description

本発明は、超音波デバイスに関する。 The present invention relates to an ultrasonic device.

従来、超音波素子を備えた超音波デバイスが知られていた。このような超音波デバイスでは、素子基板に複数の素子および複数の端子部が設けられ、複数の端子部とＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などの電極とが電気的に接続される。例えば、特許文献１には、複数の素子を保護する封止板に設けられた貫通孔を介して、素子基板の端子部とＦＰＣの電極とが電気的に接続される超音波デバイスの配線構造が開示されている。 Conventionally, ultrasonic devices equipped with ultrasonic elements have been known. In such ultrasonic devices, a plurality of elements and a plurality of terminal parts are provided on an element substrate, and the plurality of terminal parts are electrically connected to electrodes such as FPCs (Flexible Printed Circuits). For example, Patent Document 1 discloses a wiring structure of an ultrasonic device in which the terminal parts of the element substrate and the electrodes of the FPC are electrically connected via through holes provided in a sealing plate that protects the plurality of elements.

特開２０１７－２９２７０号公報JP 2017-29270 A

しかしながら、特許文献１に記載の配線構造では、製造コストが増加し易いという課題があった。詳しくは、端子領域の貫通孔にＦＰＣを屈曲させて挿入し、接点を保護部材で覆っている。そのため、実装工程が複雑となり自動化が難しかった。また、貫通孔を介してＦＰＣが実装されるため、ＦＰＣに引張り力などの力が作用すると貫通孔からＦＰＣが抜け易くなるという課題もあった。すなわち、簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実な実装を可能とする超音波デバイスが求められていた。 However, the wiring structure described in Patent Document 1 has the problem that the manufacturing costs tend to increase. More specifically, the FPC is bent and inserted into the through-hole in the terminal area, and the contacts are covered with a protective material. This makes the mounting process complicated and difficult to automate. In addition, because the FPC is mounted through the through-hole, there is also the problem that the FPC tends to come out of the through-hole when a force such as a tensile force is applied to the FPC. In other words, there is a need for an ultrasonic device that reduces manufacturing costs with a simple configuration and enables reliable mounting.

超音波デバイスは、超音波素子を含む第１基板と、前記第１基板上の電極と、貫通孔を有する第２基板と、前記電極と前記第２基板との間に介在し、前記第１基板と前記第２基板とを離間させるギャップ材と、を備え、前記第２基板は、前記第１基板に対して第１方向に積層され、前記第１方向からの平面視にて、前記貫通孔は、前記電極と重なり、前記ギャップ材は、前記貫通孔を囲むと共に、前記貫通孔とは重ならないことを特徴とする。 The ultrasonic device comprises a first substrate including an ultrasonic element, an electrode on the first substrate, a second substrate having a through hole, and a gap material interposed between the electrode and the second substrate to separate the first substrate from the second substrate, the second substrate being stacked in a first direction on the first substrate, the through hole overlapping the electrode in a plan view from the first direction, and the gap material surrounding the through hole without overlapping the through hole.

超音波デバイスは、超音波素子を含む第１基板と、前記第１基板上の電極と、貫通孔を有する第２基板と、前記電極と前記第２基板との間に介在し、前記第１基板と前記第２基板とを離間させるギャップ材と、を備え、前記第２基板は、前記第１基板に対して第１方向に積層され、前記第１方向からの平面視にて、前記貫通孔は、前記電極と重なり、前記ギャップ材は、前記貫通孔を囲み、前記第１方向と直交する第２方向から見たとき、前記貫通孔に続く前記ギャップ材の側面は、前記第１方向に向かって窄まることを特徴とする。 The ultrasonic device comprises a first substrate including an ultrasonic element, an electrode on the first substrate, a second substrate having a through hole, and a gap material interposed between the electrode and the second substrate to separate the first substrate from the second substrate, the second substrate being stacked on the first substrate in a first direction, the through hole overlaps with the electrode in a plan view from the first direction, the gap material surrounds the through hole, and when viewed from a second direction perpendicular to the first direction, the side of the gap material following the through hole narrows toward the first direction.

第１実施形態に係る超音波デバイスとしての超音波センサーの機能を示す模式図。1 is a schematic diagram showing a function of an ultrasonic sensor as an ultrasonic device according to a first embodiment. FIG. 超音波素子周辺の構成を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration around the ultrasonic element. ギャップ材の形態を示す概略平面図。FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of a gap material. ギャップ材の形態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the form of a gap material. 第２実施形態に係るギャップ材の形態を示す概略断面図。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a gap material according to a second embodiment. 第３実施形態に係るギャップ材の形態を示す概略断面図。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a gap material according to a third embodiment.

以下の各図においては、必要に応じて相互に直交するＸＹＺ軸を付し、各矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を－方向とする。＋Ｚ方向を上方、－Ｚ方向を下方ということもある。なお、本明細書における第１方向とは＋Ｚ方向を指す。第１方向と直交する第２方向とは、Ｚ軸に沿う方向と直交する方向であり、例えば、－Ｙ方向をいう。 In the following figures, mutually orthogonal XYZ axes are added as necessary, the direction indicated by each arrow is the + direction, and the direction opposite the + direction is the - direction. The +Z direction is sometimes referred to as upward, and the -Z direction as downward. Note that in this specification, the first direction refers to the +Z direction. The second direction perpendicular to the first direction refers to the direction perpendicular to the direction along the Z axis, for example, the -Y direction.

また、以下の説明において、例えば基板に対して「基板上に」との記載は、基板の上に接して配置される場合、基板の上に他の構造物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接して配置され、一部が他の構造物を介して配置される場合のいずれかを表すものとする。 In the following description, for example, the phrase "on the substrate" refers to a substrate, and refers to either a substrate that is placed in contact with the substrate, a substrate that is placed on the substrate via another structure, or a substrate that is partially in contact with the substrate and partially placed on the substrate via another structure.

１．第１実施形態
本実施形態では、振動することによって超音波を発生させる超音波素子を１つ以上有する超音波デバイスとして、超音波センサーを例示する。第１実施形態に係る超音波センサー１の構成について図１および図２を参照して説明する。 1. First embodiment In this embodiment, an ultrasonic sensor is exemplified as an ultrasonic device having one or more ultrasonic elements that generate ultrasonic waves by vibrating. The configuration of an ultrasonic sensor 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図１に示すように、超音波センサー１は、超音波の送信受信部１００とタイマー２００とを備える。送信受信部１００は、超音波を送信方向Ｄ１に送信し、対象物Ｏにて受信方向Ｄ２に反射された超音波を受信する。送信受信部１００が送信する超音波は、後述する送信側の超音波素子によって生成される。また、送信受信部１００が受信する超音波は、後述する受信側の超音波素子によって受信される。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic sensor 1 includes an ultrasonic transmission/reception unit 100 and a timer 200. The transmission/reception unit 100 transmits ultrasonic waves in a transmission direction D1 and receives ultrasonic waves reflected by an object O in a reception direction D2. The ultrasonic waves transmitted by the transmission/reception unit 100 are generated by ultrasonic elements on the transmitting side, which will be described later. The ultrasonic waves received by the transmission/reception unit 100 are received by ultrasonic elements on the receiving side, which will be described later.

タイマー２００は、送信受信部１００が超音波を送信してから対象物Ｏにて反射された超音波を受信するまでの時間を計測する。これにより、超音波センサー１は、超音波センサー１から対象物Ｏまでの距離Ｌｏを計測する。 The timer 200 measures the time from when the transmission/reception unit 100 transmits ultrasonic waves to when it receives ultrasonic waves reflected by the object O. In this way, the ultrasonic sensor 1 measures the distance Lo from the ultrasonic sensor 1 to the object O.

図２に示すように、送信受信部１００は、超音波素子１１３を含む第１基板１１０、電極としての第１電極１１１および第２電極１１２、ギャップ材１１４、および第２基板１１５を備える。超音波素子１１３は、送信側の超音波素子１１３と受信側の超音波素子１１３とを含む。送信側の超音波素子１１３および受信側の超音波素子１１３は、同様の構成であるため、以降は総称して単に超音波素子１１３ということもある。 As shown in FIG. 2, the transmitting/receiving unit 100 includes a first substrate 110 including an ultrasonic element 113, a first electrode 111 and a second electrode 112 as electrodes, a gap material 114, and a second substrate 115. The ultrasonic elements 113 include a transmitting ultrasonic element 113 and a receiving ultrasonic element 113. Since the transmitting ultrasonic element 113 and the receiving ultrasonic element 113 have the same configuration, hereinafter they will be collectively referred to simply as ultrasonic elements 113.

送信受信部１００では、第１基板１１０から上方に向かって、振動板１１０ａ、第１電極１１１または第２電極１１２、ギャップ材１１４、および第２基板１１５がこの順番にて積層される。第２基板１１５は、ギャップ材１１４などを介して第１基板１１０に対して＋Ｚ方向に積層される。 In the transmitting/receiving unit 100, the diaphragm 110a, the first electrode 111 or the second electrode 112, the gap material 114, and the second substrate 115 are stacked in this order from the first substrate 110 upward. The second substrate 115 is stacked in the +Z direction on the first substrate 110 via the gap material 114, etc.

第１基板１１０には開口部１１０ｂが形成される。開口部１１０ｂは、第１基板１１０を貫通する。第１基板１１０の上方には振動板１１０ａが積層される。そのため、開口部１１０ｂに対応する領域の振動板１１０ａは、－Ｚ方向に露出して振動可能な膜として機能する。 An opening 110b is formed in the first substrate 110. The opening 110b penetrates the first substrate 110. A diaphragm 110a is laminated above the first substrate 110. Therefore, the diaphragm 110a in the area corresponding to the opening 110b is exposed in the -Z direction and functions as a membrane that can vibrate.

第１電極１１１に電圧が印加されると、送信側の超音波素子１１３がＸ軸に沿う方向およびＹ軸に沿う方向に伸縮する。これにより、上記領域の振動板１１０ａが振動して超音波が生成される。該超音波は、送信側の超音波素子１１３に対応する開口部１１０ｂから対象物Ｏへ向けて送信される。超音波は、対象物Ｏで反射された後、開口部１１０ｂを介して振動板１１０ａを振動させ、この振動が受信側の超音波素子１１３に伝達されることによって受信される。したがって、超音波センサー１を用いる際には、開口部１１０ｂを対象物Ｏに対向させる。 When a voltage is applied to the first electrode 111, the transmitting ultrasonic element 113 expands and contracts in the direction along the X-axis and the direction along the Y-axis. This causes the diaphragm 110a in the above area to vibrate and generate ultrasonic waves. The ultrasonic waves are transmitted from the opening 110b corresponding to the transmitting ultrasonic element 113 toward the object O. After being reflected by the object O, the ultrasonic waves vibrate the diaphragm 110a through the opening 110b, and are received by being transmitted to the receiving ultrasonic element 113. Therefore, when using the ultrasonic sensor 1, the opening 110b is faced to the object O.

第１基板１１０の材料には、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ₃）、サファイア、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、および酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などが適用される。振動板１１０ａの材料には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ₃）、および酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）などが適用される。 Examples of the material used for the first substrate 110 include silicon (Si), magnesium oxide (MgO), lanthanum aluminate ( _LaAlO3 ), sapphire, gallium arsenide (GaAs), zirconium oxide ( _ZrO2 ), and aluminum oxide ( _Al2O3 ). Examples of the material used for the diaphragm 110a include silicon oxide ( _SiO2 ), silicon _nitride ( _SiN ), zirconium oxide ( _ZrO2 ), aluminum oxide ( _Al2O3 ), titanium oxide ( _TiO2 ), magnesium oxide (MgO), lanthanum aluminate ( _LaAlO3 ), and hafnium oxide ( _HfO2 ).

第１基板１１０上には、振動板１１０ａを介して第１電極１１１または第２電極１１２が配置される。開口部１１０ｂの上方には、超音波素子１１３が配置される。超音波素子１１３の下方は、一部が振動板１１０ａに接し、他部が第１電極１１１に接して配置される。超音波素子１１３の－Ｘ方向の側面および上方は第２電極１１２と接する。すなわち、超音波素子１１３の一端と第１電極１１１と、および超音波素子１１３の多端と第２電極１１２とは各々電気的に接続される。超音波素子１１３が第１電極１１１および第２電極１１２と電気的に接続されるため、超音波素子１１３を駆動して超音波を発生させたり、超音波を受信させたりすることが可能となる。 A first electrode 111 or a second electrode 112 is disposed on the first substrate 110 via a vibration plate 110a. An ultrasonic element 113 is disposed above the opening 110b. A portion of the lower part of the ultrasonic element 113 is in contact with the vibration plate 110a, and the other portion is disposed in contact with the first electrode 111. The side surface and upper part of the ultrasonic element 113 in the -X direction are in contact with the second electrode 112. That is, one end of the ultrasonic element 113 is electrically connected to the first electrode 111, and the other end of the ultrasonic element 113 is electrically connected to the second electrode 112. Since the ultrasonic element 113 is electrically connected to the first electrode 111 and the second electrode 112, it is possible to drive the ultrasonic element 113 to generate ultrasonic waves or receive ultrasonic waves.

超音波素子１１３に対して、側方である－Ｘ方向および＋Ｘ方向にはギャップ材１１４が配置され、上方には超音波素子１１３の保護基板である第２基板１１５が配置される。超音波素子１１３は上下および側方を略囲まれた空間に収容される。なお、ギャップ材１１４は、＋Ｚ方向からの平面視にて貫通孔１１５ａを枠状に囲む。ギャップ材１１４の詳細な形態は後述する。 Gap material 114 is arranged on the sides of ultrasonic element 113 in the -X and +X directions, and a second substrate 115, which is a protective substrate for ultrasonic element 113, is arranged above ultrasonic element 113. Ultrasonic element 113 is housed in a space that is substantially surrounded from above, below, and sides. Note that gap material 114 surrounds through hole 115a in a frame shape when viewed from a plane in the +Z direction. The detailed form of gap material 114 will be described later.

超音波素子１１３には公知の圧電体が適用される。圧電体の材料としては、例えば、ペロブスカイト（ＡＢＯ₃）構造を有する複合酸化物を用いる。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの鉛系複合酸化物、鉄酸ビスマス（ＢＦＯ）系材料およびニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）などの非鉛系複合酸化物が挙げられる。鉛系複合酸化物を用いると、超音波素子１１３における振動の変位量を確保し易くなる。非鉛系複合酸化物を用いると、環境対応を促進し易くなる。 A known piezoelectric material is applied to the ultrasonic element 113. For example, a complex oxide having a perovskite (ABO ₃ ) structure is used as the material of the piezoelectric material. Specifically, lead-based complex oxides such as lead zirconate titanate (PZT), bismuth ferrite (BFO)-based materials, and non-lead-based complex oxides such as potassium sodium niobate (KNN) can be cited. The use of lead-based complex oxides makes it easier to ensure the amount of vibration displacement in the ultrasonic element 113. The use of non-lead-based complex oxides makes it easier to promote environmental compatibility.

ＢＦＯ系材料では、ペロブスカイト構造のＡサイトにＢｉ（ビスマス）が位置し、Ｂサイトに鉄（Ｆｅ）が位置する。ＢＦＯ系材料には、Ｂｉ、ＦｅおよびＯ（酸素）以外の元素が添加されてもよい。該元素としては、例えば、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｂａ（バリウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｅ（セリウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｋ（カリウム）、Ｌｉ（リチウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、およびＥｕ（ユーロビウム）が挙げられ、これらのうちの１種類以上が含まれてよい。 In the BFO-based material, Bi (bismuth) is located at the A site of the perovskite structure, and iron (Fe) is located at the B site. Elements other than Bi, Fe, and O (oxygen) may be added to the BFO-based material. Examples of such elements include Mn (manganese), Al (aluminum), La (lanthanum), Ba (barium), Ti (titanium), Co (cobalt), Ce (cerium), Sm (samarium), Cr (chromium), K (potassium), Li (lithium), Ca (calcium), Sr (strontium), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ni (nickel), Zn (zinc), Pr (praseodymium), Nd (neodymium), and Eu (europium), and one or more of these may be included.

ＫＮＮ系材料には、Ｋ、Ｎａ（ナトリウム）、ＮｂおよびＯ以外の元素が添加されてもよい。該元素としては、例えば、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｓｂ（アンチモン）、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ（銀）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｎ、Ｃｕ（銅）、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ（シリコン）、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ、およびＥｕが挙げられ、これらのうちの１種類以上が含まれてよい。 Elements other than K, Na (sodium), Nb, and O may be added to the KNN-based material. Examples of such elements include Mn, Li, Ba, Ca, Sr, Zr (zirconium), Ti, Bi, Ta, Sb (antimony), Fe, Co, Ag (silver), Mg (magnesium), Zn, Cu (copper), V, Cr, Mo, W, Ni, Al, Si (silicon), La, Ce, Pr, Nd, Pm (promethium), Sm, and Eu, and one or more of these may be included.

なお、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物には、結晶構造中における原子の欠損または過剰な原子の存在によって化学量論的組成からずれたもの、元素の一部が他の元素に置換されたものも含まれる。つまり、ペロブスカイト構造をとり得る限りにおいて、格子不整合、酸素欠損などによる不可避な組成のずれ、および元素の一部置換なども許容される。 Note that complex oxides with a perovskite structure include those whose composition deviates from the stoichiometric composition due to the presence of atomic deficiencies or excess atoms in the crystal structure, and those whose elements have been partially replaced by other elements. In other words, as long as the perovskite structure can be obtained, unavoidable deviations in composition due to lattice mismatch, oxygen deficiencies, etc., and partial substitution of elements are also permitted.

第１電極１１１および第２電極１１２の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されない。第１電極１１１および第２電極１１２の材料としては、例えば、Ｐｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｕ（金）、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ステンレス鋼などの金属材料、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）などの酸化錫系導電材料、酸化亜鉛系導電材料、ルテニウム系ストロンチウム、ニッケル酸ランタン、元素ドープチタン酸ストロンチウムなどの酸化物導電材料、および導電性ポリマーなどが適用可能である。 The material of the first electrode 111 and the second electrode 112 is not particularly limited as long as it is conductive. Examples of materials that can be used for the first electrode 111 and the second electrode 112 include metal materials such as Pt (platinum), Ir (iridium), Au (gold), Al, Cu, Ti, and stainless steel, tin oxide-based conductive materials such as indium tin oxide (ITO) and fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide-based conductive materials, oxide conductive materials such as ruthenium-based strontium, lanthanum nickelate, and element-doped strontium titanate, and conductive polymers.

ギャップ材１１４は、第１電極１１１上および第２電極１１２上に配置される。ギャップ材１１４は、第１電極１１１および第２電極１１２と、第２基板１１５との間に介在する。第１基板１１０と第２基板１１５とは、ギャップ材１１４によって離間され、超音波素子１１３が収容される上述した空間が形成される。 The gap material 114 is disposed on the first electrode 111 and the second electrode 112. The gap material 114 is interposed between the first electrode 111 and the second electrode 112 and the second substrate 115. The first substrate 110 and the second substrate 115 are separated by the gap material 114, and the above-mentioned space in which the ultrasonic element 113 is housed is formed.

詳しくは後述するが、ギャップ材１１４は、＋Ｚ方向からの平面視にて超音波素子１１３および開口部１１０ｂと重ならない位置にあって、第１電極１１１および第２電極１１２の各々の一部を個別に枠状に囲んで形成される。第１電極１１１および第２電極１１２において、ギャップ材１１４によって枠状に囲まれた領域は、後述する導電性樹脂との電気的な接点となる。すなわち、第１電極１１１および第２電極１１２の各々において、枠状のギャップ材１１４に囲まれた領域は、簡素で小型化が容易な電極端子となる。ギャップ材１１４の詳細な形態については後述する。 As will be described in detail later, the gap material 114 is located at a position that does not overlap with the ultrasonic element 113 and the opening 110b when viewed in a plan view from the +Z direction, and is formed in a frame shape to surround a portion of each of the first electrode 111 and the second electrode 112. The areas of the first electrode 111 and the second electrode 112 that are frame-shaped and surrounded by the gap material 114 become electrical contact points with the conductive resin that will be described later. In other words, the areas of the first electrode 111 and the second electrode 112 that are frame-shaped and surrounded by the frame-shaped gap material 114 become electrode terminals that are simple and easy to miniaturize. The detailed form of the gap material 114 will be described later.

ギャップ材１１４は、例えば、光硬化型などの硬化性を有する樹脂によって形成される。これにより、第１基板１１０と第２基板１１５との間の、Ｚ軸に沿う方向の間隔が高精度に形成される。 The gap material 114 is formed, for example, from a resin having a hardening property such as a photo-curable resin. This allows the gap between the first substrate 110 and the second substrate 115 in the direction along the Z-axis to be formed with high precision.

第２基板１１５は、超音波素子１１３、第１電極１１１、および第２電極１１２に対して、上方でギャップ材１１４に支持される。第２基板１１５の材料には、例えば、第１基板１１０と同様な材料が適用される。 The second substrate 115 is supported by the gap material 114 above the ultrasonic element 113, the first electrode 111, and the second electrode 112. The material of the second substrate 115 is, for example, the same material as that of the first substrate 110.

第２基板１１５は貫通孔１１５ａを有する。貫通孔１１５ａは、枠状のギャップ材１１４の各々に対応して配置され、＋Ｚ方向からの平面視にて超音波素子１１３とは重ならない。超音波素子１１３は、第１基板１１０、第２基板１１５、およびギャップ材１１４から形成される空間に配置されるため、超音波素子１１３が発信または受信する振動が妨げられない。 The second substrate 115 has through holes 115a. The through holes 115a are arranged corresponding to each of the frame-shaped gap materials 114, and do not overlap with the ultrasonic elements 113 when viewed in a plan view from the +Z direction. The ultrasonic elements 113 are arranged in the space formed by the first substrate 110, the second substrate 115, and the gap material 114, so that the vibrations transmitted or received by the ultrasonic elements 113 are not impeded.

ギャップ材１１４にて枠状に囲まれた領域および貫通孔１１５ａによって上方が開放された凹部１１９が形成される。凹部１１９には導電性樹脂１１８が充填される。導電性樹脂１１８は、第１電極１１１および第２電極１１２の各々に対応して電気的に接続される。導電性樹脂１１８は送信受信部１００における実装用の接続配線となる。 A region surrounded by a frame by the gap material 114 and a recess 119 with an open upper portion due to the through hole 115a are formed. The recess 119 is filled with conductive resin 118. The conductive resin 118 is electrically connected to each of the first electrode 111 and the second electrode 112. The conductive resin 118 becomes the connection wiring for mounting in the transmitting/receiving unit 100.

導電性樹脂１１８は、凹部１１９に銀ペーストなどを充填して固化させることにより形成される。充填する導電性樹脂１１８の体積を凹部１１９の内容積よりも大きくして、導電性樹脂１１８の上方の端部を第２基板１１５から上方に突出させている。導電性樹脂１１８における上方に突出した部分は、実装が容易で小型の実装用端子と成る。 The conductive resin 118 is formed by filling the recess 119 with silver paste or the like and solidifying it. The volume of the filled conductive resin 118 is made larger than the internal volume of the recess 119, so that the upper end of the conductive resin 118 protrudes upward from the second substrate 115. The upward protruding portion of the conductive resin 118 becomes a small mounting terminal that is easy to mount.

ギャップ材１１４の詳細な形態について、図３および図４を参照して説明する。ここで、図３および図４においては、図示の便宜上、超音波素子１１３、振動板１１０ａ、導電性樹脂１１８などを省略すると共に、その他の構成を簡略化している。また、図３においては、第２基板１１５に遮蔽される、ギャップ材１１４、第１電極１１１、および第２電極１１２は、第２基板１１５を透過させて破線で示す。 The detailed configuration of the gap material 114 will be described with reference to Figures 3 and 4. Here, in Figures 3 and 4, for convenience of illustration, the ultrasonic element 113, the vibration plate 110a, the conductive resin 118, etc. are omitted, and other configurations are simplified. Also, in Figure 3, the gap material 114, the first electrode 111, and the second electrode 112, which are shielded by the second substrate 115, are shown by dashed lines through the second substrate 115.

図３に示すように、＋Ｚ方向からの平面視にて、第１電極１１１に対応する貫通孔１１５ａは第１電極１１１と重なり、第２電極１１２に対応する貫通孔１１５ａは第２電極１１２と重なる。つまり、１つの貫通孔１１５ａに、１つの第１電極１１１または１つの第２電極１１２が対応する。図示を省略するが、第１電極１１１および第２電極１１２の＋Ｙ方向は、第１基板１１０上の配線へと続いている。 As shown in FIG. 3, in a plan view from the +Z direction, the through-hole 115a corresponding to the first electrode 111 overlaps with the first electrode 111, and the through-hole 115a corresponding to the second electrode 112 overlaps with the second electrode 112. In other words, one through-hole 115a corresponds to one first electrode 111 or one second electrode 112. Although not shown in the figure, the +Y direction of the first electrode 111 and the second electrode 112 continues to the wiring on the first substrate 110.

ギャップ材１１４は、＋Ｚ方向からの平面視にて枠状に形成され、貫通孔１１５ａを囲むと共に、貫通孔１１５ａとは重ならない。つまり、平面的にギャップ材１１４は貫通孔１１５ａよりも大きく形成される。ここで、第１電極１１１に形成されるギャップ材１１４と、第２電極１１２に形成されるギャップ材１１４とは同様な形態である。そのため、以降、ギャップ材１１４の説明は第１電極１１１に対応するものについてのみとし、第２電極１１２に対応するものについての説明は省略する。 The gap material 114 is formed in a frame shape when viewed from the +Z direction in a plan view, and surrounds the through hole 115a without overlapping with the through hole 115a. In other words, the gap material 114 is formed larger than the through hole 115a in a plan view. Here, the gap material 114 formed in the first electrode 111 and the gap material 114 formed in the second electrode 112 have the same shape. Therefore, hereafter, only the gap material 114 corresponding to the first electrode 111 will be described, and the description of the gap material 114 corresponding to the second electrode 112 will be omitted.

ギャップ材１１４が平面的に枠状に形成されるため、凹部１１９に導電性樹脂１１８を充填する際に、導電性樹脂１１８が流れ出て超音波素子１１３などに接触することが防止される。 Since the gap material 114 is formed in a planar frame shape, when the conductive resin 118 is filled into the recess 119, the conductive resin 118 is prevented from flowing out and coming into contact with the ultrasonic element 113, etc.

図４に示すように、－Ｙ方向からの側面視にて、第２基板１１５は、貫通孔１１５ａにおいてギャップ材１１４に対してオーバーハングしている。つまり、Ｘ軸に沿う方向において、貫通孔１１５ａの幅は、枠状のギャップ材１１４の内側の幅よりも狭い。図示を省略するが、Ｘ軸に沿う方向のみならず、Ｚ軸と直交するその他の方向において、貫通孔１１５ａの幅はギャップ材１１４の内側の幅よりも狭い。なお、貫通孔１１５ａの幅は、少なくともＺ軸と直交する１つの方向においてギャップ材１１４の内側の幅よりも狭ければよい。 As shown in FIG. 4, in a side view from the -Y direction, the second substrate 115 overhangs the gap material 114 at the through hole 115a. That is, in the direction along the X axis, the width of the through hole 115a is narrower than the inner width of the frame-shaped gap material 114. Although not shown, the width of the through hole 115a is narrower than the inner width of the gap material 114 not only in the direction along the X axis but also in other directions perpendicular to the Z axis. Note that it is sufficient that the width of the through hole 115a is narrower than the inner width of the gap material 114 in at least one direction perpendicular to the Z axis.

上述した貫通孔１１５ａおよびギャップ材１１４の形態によって、凹部１１９は第１電極１１１に接する下方が広く、上方が窄まった形状となる。また、第２基板１１５の下方の面における貫通孔１１５ａの周辺、つまりギャップ材１１４に対してオーバーハングする部分も導電性樹脂１１８と接するため、接着面積が増大する。これらにより、凹部１１９に導電性樹脂１１８を形成すると、導電性樹脂１１８を凹部１１９から抜け難くすることができる。 Due to the shape of the through hole 115a and the gap material 114 described above, the recess 119 has a shape that is wider at the bottom where it contacts the first electrode 111 and narrower at the top. In addition, the periphery of the through hole 115a on the lower surface of the second substrate 115, that is, the portion that overhangs the gap material 114, also contacts the conductive resin 118, increasing the bonding area. As a result, when the conductive resin 118 is formed in the recess 119, it is possible to make it difficult for the conductive resin 118 to come out of the recess 119.

本実施形態では、＋Ｚ方向から平面視した場合のギャップ材１１４および貫通孔１１５ａの形状を略矩形としたが、上記形状はこれに限定されない。上記形状は円形や楕円形などであってもよい。また、本実施形態では、ギャップ材１１４に対して、第１電極１１１および第２電極１１２と、第２基板１１５とが各々接する構成を例示したが、これに限定されない。ギャップ材１１４が接着剤などを介して、第１電極１１１および第２電極１１２と、あるいは第２基板１１５と間接的に接する構成としてもよい。 In this embodiment, the shape of the gap material 114 and the through hole 115a when viewed in a planar view from the +Z direction is approximately rectangular, but the shape is not limited to this. The shape may be circular, elliptical, or the like. In addition, in this embodiment, a configuration in which the first electrode 111 and the second electrode 112 and the second substrate 115 are each in contact with the gap material 114 is exemplified, but this is not limited to this. The gap material 114 may be indirectly in contact with the first electrode 111 and the second electrode 112 or the second substrate 115 via an adhesive or the like.

なお、本実施形態では、超音波デバイスとして対象物Ｏとの距離Ｌｏを計測する超音波センサー１を例示したが、超音波デバイスはこれに限定されない。超音波デバイスは、例えば、流量センサー、物体検知センサー、画像センサー、および発電素子などであってもよい。 In this embodiment, an ultrasonic sensor 1 that measures the distance Lo to an object O is exemplified as an ultrasonic device, but the ultrasonic device is not limited to this. The ultrasonic device may be, for example, a flow sensor, an object detection sensor, an image sensor, or a power generation element.

本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。 This embodiment provides the following advantages:

簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実に実装することができる。詳しくは、＋Ｚ方向からの平面視にて、第１電極１１１および第２電極１１２は、枠状のギャップ材１１４に各々囲まれて、貫通孔１１５ａの１つに第１電極１１１および第２電極１１２の１つが対応する。そのため、貫通孔１１５ａから凹部１１９に導電性樹脂１１８を充填して実装用の端子が形成される。また、第１電極１１１および第２電極１１２と電気的に接続される配線を貫通孔１１５ａから引き出して凹部１１９に非導電性材料などを充填することで、実装用の端子を形成することも可能となる。これにより、簡素な構成で、実装のための電極端子が形成される。したがって、ＦＰＣを屈曲させる作業が不要となり、実装工程の自動化が容易になる。また、ＦＰＣの挿入機構および固定機構などが不要となる。 The simple configuration reduces manufacturing costs and allows for reliable mounting. In detail, in a plan view from the +Z direction, the first electrode 111 and the second electrode 112 are each surrounded by a frame-shaped gap material 114, and one of the first electrode 111 and the second electrode 112 corresponds to one of the through holes 115a. Therefore, a terminal for mounting is formed by filling the recess 119 with conductive resin 118 from the through hole 115a. In addition, it is also possible to form a terminal for mounting by drawing out wiring electrically connected to the first electrode 111 and the second electrode 112 from the through hole 115a and filling the recess 119 with a non-conductive material or the like. This allows an electrode terminal for mounting to be formed with a simple configuration. Therefore, the task of bending the FPC is no longer necessary, making it easier to automate the mounting process. In addition, an insertion mechanism and a fixing mechanism for the FPC are no longer necessary.

また、＋Ｚ方向からの平面視にて、ギャップ材１１４が貫通孔１１５ａを囲みつつ重ならない。つまり、－Ｙ方向から側面視すると、貫通孔１１５ａにおいて、ギャップ材１１４に対して第２基板１１５はオーバーハングして配置される。そのため、実装工程において、凹部１１９に導電性樹脂１１８を充填して電極端子を形成すると、オーバーハング部が電極端子の抜け防止として機能する。これにより、電極端子を着実に実装することができる。以上により、簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実な実装を可能とする超音波センサー１を提供することができる。 In addition, in a plan view from the +Z direction, the gap material 114 surrounds but does not overlap the through hole 115a. In other words, when viewed from the side from the -Y direction, the second substrate 115 is positioned to overhang the gap material 114 at the through hole 115a. Therefore, when the recess 119 is filled with conductive resin 118 to form the electrode terminal in the mounting process, the overhanging portion functions to prevent the electrode terminal from coming loose. This allows the electrode terminal to be mounted reliably. As described above, it is possible to provide an ultrasonic sensor 1 that reduces manufacturing costs with a simple configuration and enables reliable mounting.

２．第２実施形態
本実施形態では、第１実施形態と同様に超音波デバイスとして超音波センサーを例示する。本実施形態に係る超音波センサーは、第１実施形態の超音波センサー１に備わる送信受信部１００に対して、ギャップ材１１４の形態を異ならせたものである。そのため、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用して重複する説明は省略する。 2. Second embodiment In this embodiment, an ultrasonic sensor is exemplified as an ultrasonic device, similar to the first embodiment. The ultrasonic sensor according to this embodiment differs from the transmitting/receiving unit 100 provided in the ultrasonic sensor 1 of the first embodiment in that the shape of the gap material 114 is different. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicated explanations are omitted.

本実施形態に係る送信受信部２２０におけるギャップ材１２４の詳細な形態について、図５を参照して説明する。ここで、図５は第１実施形態の図４と同様に、図示の便宜上、超音波素子１１３、振動板１１０ａ、および導電性樹脂１１８などを省略すると共に、その他の構成を簡略化している。 The detailed configuration of the gap material 124 in the transmission/reception unit 220 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. Here, in FIG. 5, similar to FIG. 4 of the first embodiment, for convenience of illustration, the ultrasonic element 113, the vibration plate 110a, the conductive resin 118, etc. are omitted, and other configurations are simplified.

図５に示すように、本実施形態の超音波センサーが備える送信受信部２２０は、図示しない超音波素子１１３を含む第１基板１１０と、第１基板１１０上の第１電極１１１と、貫通孔１１５ａを有する第２基板１１５と、第１電極１１１と第２基板１１５との間に介在し、第１基板１１０と第２基板１１５とを離間させるギャップ材１２４と、を備える。 As shown in FIG. 5, the transmission/reception unit 220 of the ultrasonic sensor of this embodiment includes a first substrate 110 including an ultrasonic element 113 (not shown), a first electrode 111 on the first substrate 110, a second substrate 115 having a through hole 115a, and a gap material 124 interposed between the first electrode 111 and the second substrate 115 to separate the first substrate 110 and the second substrate 115.

図示を省略するが、ギャップ材１２４は、＋Ｚ方向からの平面視にて超音波素子１１３および開口部１１０ｂと重ならない位置にあって、第１電極１１１および第２電極１１２の各々の一部を個別に枠状に囲んで形成される。第１電極１１１および第２電極１１２において、ギャップ材１２４によって枠状に囲まれた領域は、図示しない導電性樹脂１１８との電気的な接点となる。すなわち、第１電極１１１および第２電極１１２の各々において、枠状のギャップ材１２４に囲まれた領域は、簡素で小型化が容易な電極端子となる。 Although not shown, the gap material 124 is located at a position that does not overlap with the ultrasonic element 113 and the opening 110b in a plan view from the +Z direction, and is formed in a frame shape to surround a portion of each of the first electrode 111 and the second electrode 112. The area of the first electrode 111 and the second electrode 112 that is frame-shaped and surrounded by the gap material 124 becomes an electrical contact point with the conductive resin 118 (not shown). That is, the area of the first electrode 111 and the second electrode 112 that is frame-shaped and surrounded by the frame-shaped gap material 124 becomes an electrode terminal that is simple and easy to miniaturize.

第２基板１１５は、第１基板１１０に対して＋Ｚ方向に積層され、＋Ｚ方向からの平面視にて、貫通孔１１５ａは電極である第１電極１１１または第２電極１１２と重なる。ギャップ材１２４は、貫通孔１１５ａを囲み、＋Ｚ方向と直交する－Ｙ方向から見たとき、貫通孔１１５ａに続くギャップ材１２４のＸ軸に沿う方向の側面は、＋Ｚ方向に向かってテーパー状に窄まる。 The second substrate 115 is stacked on the first substrate 110 in the +Z direction, and in a plan view from the +Z direction, the through hole 115a overlaps with the first electrode 111 or the second electrode 112, which are electrodes. The gap material 124 surrounds the through hole 115a, and when viewed from the -Y direction perpendicular to the +Z direction, the side surface of the gap material 124 continuing to the through hole 115a in the direction along the X axis tapers toward the +Z direction.

ギャップ材１２４に囲まれた領域および貫通孔１１５ａによって上方が開放された凹部１２９が形成される。凹部１２９には図示しない導電性樹脂１１８が充填される。導電性樹脂１１８は、第１電極１１１および第２電極１１２の各々に対応して電気的に接続される。導電性樹脂１１８は、超音波センサー１における実装用の接続配線となる。 A recess 129 is formed that is open upward by the area surrounded by the gap material 124 and the through hole 115a. The recess 129 is filled with conductive resin 118 (not shown). The conductive resin 118 is electrically connected to each of the first electrode 111 and the second electrode 112. The conductive resin 118 becomes the connection wiring for mounting the ultrasonic sensor 1.

詳しくは、－Ｙ方向から見たとき、貫通孔１１５ａに続く、ギャップ材１２４のＺ軸と直交する方向の側面は、＋Ｚ方向に向かってテーパー状に形成される。例えば、Ｘ軸に沿う方向において、凹部１２９におけるギャップ材１２４の内側の幅は、上方の端部で貫通孔１１５ａの幅に略等しく、下方の端部では上方の端部より広い。図示を省略するが、Ｘ軸に沿う方向のみならず、Ｚ軸と直交するその他の方向においても上記と同様に、下方の端部の幅は上方の端部の幅よりも広い。枠状のギャップ材１２４の内側の側面は、Ｚ軸に沿う方向に対して斜面状に形成される。 In more detail, when viewed from the -Y direction, the side surface of the gap material 124 that continues from the through hole 115a and is perpendicular to the Z axis is tapered toward the +Z direction. For example, in the direction along the X axis, the inner width of the gap material 124 in the recess 129 is approximately equal to the width of the through hole 115a at the upper end, and is wider at the lower end than the upper end. Although not shown in the figure, the width of the lower end is wider than the width of the upper end not only in the direction along the X axis, but also in other directions perpendicular to the Z axis, as described above. The inner side surface of the frame-shaped gap material 124 is formed in an inclined shape in the direction along the Z axis.

ギャップ材１２４の上記テーパー形状は、ギャップ材１２４の材料に光硬化型樹脂を用いて、硬化させる際の露光量の調節によって形成可能である。また、第２基板１１５にギャップ材１２４の材料を成膜した後、ウェットエッチングなどで形成してもよい。 The above-mentioned tapered shape of the gap material 124 can be formed by using a photocurable resin as the material of the gap material 124 and adjusting the amount of light exposure when curing. Alternatively, the tapered shape may be formed by depositing the material of the gap material 124 on the second substrate 115 and then performing wet etching or the like.

凹部１２９は、上述した貫通孔１１５ａおよびギャップ材１２４の形態によって、第１電極１１１または第２電極１１２に接する下方が広く、上方が窄まった形状となる。これにより、凹部１２９に導電性樹脂１１８を形成すると、導電性樹脂１１８を凹部１２９から抜け難くすることができる。 Due to the shape of the through hole 115a and the gap material 124 described above, the recess 129 has a shape that is wider at the bottom where it contacts the first electrode 111 or the second electrode 112 and narrower at the top. This makes it difficult for the conductive resin 118 to escape from the recess 129 when the conductive resin 118 is formed in the recess 129.

なお、ギャップ材１２４の内側の側面において、第１実施形態の凹部１１９と同様にして、上方の端部の幅を貫通孔１１５ａの幅よりも広く形成してもよい。これにより、側面視にてギャップ材１２４と貫通孔１１５ａとの間に段差が生じて、凹部１２９から導電性樹脂１１８をさらに抜け難くすることができる。 In addition, the width of the upper end of the inner side of the gap material 124 may be made wider than the width of the through hole 115a, similar to the recess 119 of the first embodiment. This creates a step between the gap material 124 and the through hole 115a in a side view, making it even more difficult for the conductive resin 118 to escape from the recess 129.

なお、＋Ｚ方向からの平面視した場合のギャップ材１２４および貫通孔１１５ａの形状は、略矩形であることに限定されず、円形や楕円形などであってもよい。また、本実施形態では、ギャップ材１２４に対して、第１電極１１１および第２電極１１２と、第２基板１１５とが各々接する構成を例示したが、これに限定されない。ギャップ材１２４が接着剤などを介して、第１電極１１１および第２電極１１２と、あるいは第２基板１１５と間接的に接する構成としてもよい。 The shape of the gap material 124 and the through hole 115a when viewed in a planar view from the +Z direction is not limited to being approximately rectangular, and may be circular or elliptical. In addition, in this embodiment, a configuration in which the first electrode 111 and the second electrode 112 and the second substrate 115 are each in contact with the gap material 124 has been exemplified, but this is not limiting. The gap material 124 may be indirectly in contact with the first electrode 111 and the second electrode 112 or the second substrate 115 via an adhesive or the like.

なお、本実施形態では、超音波デバイスとして対象物Ｏとの距離Ｌｏを計測する超音波センサーを例示したが、超音波デバイスはこれに限定されない。 In this embodiment, an ultrasonic sensor that measures the distance Lo to the object O is used as an example of an ultrasonic device, but the ultrasonic device is not limited to this.

簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実に実装することができる。詳しくは、＋Ｚ方向からの平面視にて、第１電極１１１および第２電極１１２は、枠状のギャップ材１２４に各々囲まれて、貫通孔１１５ａの１つに第１電極１１１および第２電極１１２の１つが対応する。そのため、貫通孔１１５ａから凹部１２９に導電性樹脂１１８を充填して実装用の端子が形成される。また、第１電極１１１および第２電極１１２と電気的に接続される配線を貫通孔１１５ａから引き出して凹部１２９に非導電性材料などを充填することで、実装用の端子を形成することも可能となる。これにより、簡素な構成で、実装のための電極端子が形成される。したがって、ＦＰＣを屈曲させる作業が不要となり、実装工程の自動化が容易になる。また、ＦＰＣの挿入機構および固定機構などが不要となる。 The simple configuration reduces manufacturing costs and allows for reliable mounting. In detail, in a plan view from the +Z direction, the first electrode 111 and the second electrode 112 are each surrounded by a frame-shaped gap material 124, and one of the first electrode 111 and the second electrode 112 corresponds to one of the through holes 115a. Therefore, the conductive resin 118 is filled into the recess 129 from the through hole 115a to form a terminal for mounting. In addition, it is also possible to form a terminal for mounting by drawing out wiring electrically connected to the first electrode 111 and the second electrode 112 from the through hole 115a and filling the recess 129 with a non-conductive material or the like. This allows for the electrode terminal for mounting to be formed with a simple configuration. Therefore, the task of bending the FPC is no longer necessary, making it easier to automate the mounting process. In addition, an insertion mechanism and a fixing mechanism for the FPC are no longer necessary.

また、ギャップ材１２４は、貫通孔１１５ａを＋Ｚ方向からの平面視にて囲むと共に、側面が上方へ向かってテーパー状に窄まる。そのため、実装工程において、凹部１２９に導電性材料または非導電性材料を充填して電極端子を形成すると、ギャップ材１２４のテーパー形状が電極端子の抜け防止として機能する。これにより、電極端子を着実に実装することができる。以上により、簡易な構成で製造コストを低減すると共に、着実な実装を可能とする超音波デバイスを提供することができる。 The gap material 124 also surrounds the through hole 115a in a plan view from the +Z direction, and the side surface tapers upward. Therefore, when the recess 129 is filled with a conductive or non-conductive material to form an electrode terminal in the mounting process, the tapered shape of the gap material 124 functions to prevent the electrode terminal from coming loose. This allows the electrode terminal to be mounted reliably. As described above, it is possible to provide an ultrasonic device that reduces manufacturing costs with a simple configuration and enables reliable mounting.

３．第３実施形態
本実施形態では、第１実施形態と同様に超音波デバイスとして超音波センサーを例示する。本実施形態に係る超音波センサーは、第２実施形態の超音波センサーに備わる送信受信部２２０のギャップ材１２４の形態を異ならせたものである。そのため、第２実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用して重複する説明は省略する。 3. Third embodiment In this embodiment, an ultrasonic sensor is exemplified as an ultrasonic device, similar to the first embodiment. The ultrasonic sensor according to this embodiment differs from the ultrasonic sensor according to the second embodiment in the form of the gap material 124 of the transmission/reception unit 220. Therefore, the same components as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicated descriptions are omitted.

本実施形態に係る送信受信部３００におけるギャップ材１３４，１３５の詳細な形態について、図６を参照して説明する。ここで、図６は第１実施形態の図４と同様に、図示の便宜上、超音波素子１１３、振動板１１０ａ、および導電性樹脂１１８などを省略すると共に、その他の構成を簡略化している。 The detailed configuration of the gap materials 134, 135 in the transmitting/receiving unit 300 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 6. Here, in FIG. 6, similar to FIG. 4 of the first embodiment, for convenience of illustration, the ultrasonic element 113, the diaphragm 110a, the conductive resin 118, etc. are omitted, and other configurations are simplified.

図６に示すように、本実施形態の超音波センサーが備える送信受信部３００は、図示しない超音波素子１１３を含む第１基板１１０と、第１基板１１０上の第１電極１１１および第２電極１１２と、貫通孔１１５ａを有する第２基板１１５と、第１電極１１１および第２電極１１２と第２基板１１５との間に介在し、第１基板１１０と第２基板１１５とを離間させるギャップ材１３４，１３５と、を備える。 As shown in FIG. 6, the transmission/reception unit 300 of the ultrasonic sensor of this embodiment includes a first substrate 110 including an ultrasonic element 113 (not shown), a first electrode 111 and a second electrode 112 on the first substrate 110, a second substrate 115 having a through hole 115a, and gap materials 134, 135 interposed between the first electrode 111 and the second electrode 112 and the second substrate 115 to separate the first substrate 110 from the second substrate 115.

図示を省略するが、ギャップ材１３４，１３５は、＋Ｚ方向からの平面視にて超音波素子１１３および開口部１１０ｂと重ならない位置にあって、第１電極１１１および第２電極１１２の各々の一部を個別に枠状に囲んで形成される。第１電極１１１および第２電極１１２において、ギャップ材１３４，１３５によって枠状に囲まれた領域は、図示しない導電性樹脂１１８との電気的な接点となる。すなわち、第１電極１１１および第２電極１１２の各々において、枠状のギャップ材１３４，１３５に囲まれた領域は、簡素で小型化が容易な電極端子となる。 Although not shown, the gap materials 134, 135 are positioned so as not to overlap with the ultrasonic element 113 and the opening 110b in a plan view from the +Z direction, and are formed to surround a portion of each of the first electrode 111 and the second electrode 112 in a frame shape. The areas of the first electrode 111 and the second electrode 112 surrounded by the frame shape of the gap materials 134, 135 become electrical contact points with the conductive resin 118 (not shown). That is, the areas of the first electrode 111 and the second electrode 112 surrounded by the frame-shaped gap materials 134, 135 become electrode terminals that are simple and easy to miniaturize.

第２基板１１５は、第１基板１１０に対して＋Ｚ方向に積層され、＋Ｚ方向からの平面視にて、貫通孔１１５ａは電極である第１電極１１１または第２電極１１２と重なる。ギャップ材１３４，１３５は、貫通孔１１５ａを囲み、＋Ｚ方向と直交する－Ｙ方向から見たとき、貫通孔１１５ａに続くギャップ材１３４，１３５のＸ軸に沿う方向の側面は、＋Ｚ方向に向かって段階的に窄まる。 The second substrate 115 is stacked on the first substrate 110 in the +Z direction, and in a plan view from the +Z direction, the through hole 115a overlaps with the first electrode 111 or the second electrode 112. The gap materials 134 and 135 surround the through hole 115a, and when viewed from the -Y direction perpendicular to the +Z direction, the side surfaces of the gap materials 134 and 135 continuing to the through hole 115a in the direction along the X axis gradually narrow toward the +Z direction.

ギャップ材１３４，１３５は、下方のギャップ材１３４と、上方のギャップ材１３５との２層が積層されて成る。ギャップ材１３４，１３５に囲まれた領域および貫通孔１１５ａによって上方が開放された凹部１３９が形成される。凹部１３９には図示しない導電性樹脂１１８が充填される。導電性樹脂１１８は、第１電極１１１および第２電極１１２の各々に対応して電気的に接続される。導電性樹脂１１８は、超音波センサー１における実装用の接続配線となる。 The gap materials 134, 135 are formed by laminating two layers, a lower gap material 134 and an upper gap material 135. A recess 139 is formed with an area surrounded by the gap materials 134, 135 and a through hole 115a, which opens upward. The recess 139 is filled with conductive resin 118 (not shown). The conductive resin 118 is electrically connected to each of the first electrode 111 and the second electrode 112. The conductive resin 118 becomes the connection wiring for mounting in the ultrasonic sensor 1.

詳しくは、－Ｙ方向から見たとき、凹部１３９におけるギャップ材１３５のＸ軸に沿う方向の幅は、貫通孔１１５ａのＸ軸に沿う方向の幅に略等しい。これに対して、凹部１３９におけるギャップ材１３４のＸ軸に沿う方向の幅は、貫通孔１１５ａのＸ軸に沿う方向の幅より広い。図示を省略するが、Ｘ軸に沿う方向のみならず、Ｚ軸と直交するその他の方向においても上記と同様に、ギャップ材１３４の幅はギャップ材１３５の幅より広い。このようなギャップ材１３４，１３５の２層構造は、２段階の工程にて形成可能である。 In more detail, when viewed from the -Y direction, the width of gap material 135 in recess 139 in the direction along the X axis is approximately equal to the width of through hole 115a in the direction along the X axis. In contrast, the width of gap material 134 in recess 139 in the direction along the X axis is wider than the width of through hole 115a in the direction along the X axis. Although not shown, the width of gap material 134 is wider than the width of gap material 135 not only in the direction along the X axis but also in other directions perpendicular to the Z axis, as described above. Such a two-layer structure of gap materials 134, 135 can be formed in a two-stage process.

凹部１３９は、上述した貫通孔１１５ａおよびギャップ材１３４，１３５の形態によって、第１電極１１１または第２電極１１２に接する下方が広く、上方が窄まった形状となる。これにより、凹部１３９に導電性樹脂１１８を形成すると、導電性樹脂１１８を凹部１３９から抜け難くすることができる。 Due to the shape of the through hole 115a and the gap materials 134, 135 described above, the recess 139 has a shape that is wider at the bottom where it contacts the first electrode 111 or the second electrode 112 and narrower at the top. This makes it difficult for the conductive resin 118 to escape from the recess 139 when the conductive resin 118 is formed in the recess 139.

なお、ギャップ材１３５の内側の側面において、第１実施形態の凹部１１９と同様にして、上方の端部の幅を貫通孔１１５ａの幅よりも広く形成してもよい。これにより、側面視にてギャップ材１３５と貫通孔１１５ａとの間に段差が生じて、凹部１３９から導電性樹脂１１８をさらに抜け難くすることができる。 In addition, the width of the upper end of the inner side of the gap material 135 may be made wider than the width of the through hole 115a, similar to the recess 119 of the first embodiment. This creates a step between the gap material 135 and the through hole 115a in a side view, making it even more difficult for the conductive resin 118 to escape from the recess 139.

なお、＋Ｚ方向からの平面視した場合のギャップ材１３４，１３５および貫通孔１１５ａの形状は、略矩形であることに限定されず、円形や楕円形などであってもよい。また、本実施形態では、ギャップ材１３４と第１電極１１１または第２電極１１２と、およびギャップ材１３５と第２基板１１５と、が各々接する構成を例示したが、これに限定されない。ギャップ材１３４，１３５は接着剤などを介して、上記の部材と間接的に接する構成としてもよい。 The shapes of the gap materials 134, 135 and the through hole 115a when viewed in a plan view from the +Z direction are not limited to being substantially rectangular, and may be circular or elliptical. In addition, in this embodiment, a configuration in which the gap material 134 contacts the first electrode 111 or the second electrode 112, and the gap material 135 contacts the second substrate 115, respectively, is illustrated, but is not limited to this. The gap materials 134, 135 may be configured to indirectly contact the above-mentioned members via an adhesive or the like.

本実施形態によれば第２実施形態と同様な効果を得ることができる。 This embodiment can achieve the same effect as the second embodiment.

１…超音波デバイスとしての超音波センサー、１１０…第１基板、１１１…電極としての第１電極、１１２…電極としての第２電極、１１３…超音波素子、１１４，１２４，１３４，１３５…ギャップ材、１１５…第２基板、１１５ａ…貫通孔。 1...ultrasonic sensor as ultrasonic device, 110...first substrate, 111...first electrode as electrode, 112...second electrode as electrode, 113...ultrasonic element, 114, 124, 134, 135...gap material, 115...second substrate, 115a...through hole.

Claims

A first substrate including an ultrasonic element;
an electrode on the first substrate;
a second substrate having a through hole;
a gap material interposed between the electrode and the second substrate to separate the first substrate from the second substrate;
A space surrounded by the electrode on the first substrate, the through hole, and the gap material is disposed.
a conductive resin electrically connected to the electrode on the first substrate,
the second substrate is stacked on the first substrate in a first direction;
the conductive resin protrudes from the second substrate in the first direction,
When viewed in a plan view from the first direction,
The through hole overlaps with the electrode,
An ultrasonic device, characterized in that the gap material surrounds the through hole but does not overlap the through hole.

The ultrasonic device according to claim 1 , characterized in that, when viewed from a second direction perpendicular to the first direction, a side surface of the gap material continuing to the through hole narrows toward the first direction.

When viewed from the second direction, the side surface of the gap material adjacent to the through hole is
3. The ultrasonic device according to claim 2, wherein the ultrasonic device is tapered in the direction.

The ultrasonic device according to claim 1 , wherein the ultrasonic element does not overlap with the through hole in a plan view from the first direction.