(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイと、
前記第１圧電素子アレイに積層して配置され、前記第１圧電素子アレイと反対側の面に第１電極を有し、前記第１圧電素子アレイ側の面に第２電極を有する第２圧電素子が２次元状に配列された第２圧電素子アレイと、
前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子同士の間に備えられた音響分離部と、
前記音響分離部を貫通して前記第２電極それぞれに接続され、前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材と、該芯材外周に沿って覆設された導電性層からなる信号線と、
を有することを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記第１圧電素子に電圧が印加される面積と、前記第２圧電素子に電圧が印加される面積とは異なることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子の個数と、前記第２圧電素子アレイに配列された前記第２圧電素子の個数とは異なることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイの該第１圧電素子同士の間に形成された音響分離部に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔の内周面に内空間を形成するように導電性層を形成する工程と、該貫通孔の内空間に前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材を充填する工程とを有することを特徴とする超音波探触子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置等の超音波機器に用いるに好適な超音波探触子及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、体内の血流や体組織の断面形状の画像化に広く使われている。超音波診断装置は、超音波プローブを用いて生体組織に超音波を送信し、超音波を細いビームに絞り込み、組織界面のインピーダンス差によって生じる反射エコーを受信し、体内組織の画像形成を行い、超音波画像を得る。【０００３】
超音波診断装置は、通常、１次元状に圧電素子を配列したアレイ型探触子を超音波プローブ内に配置し、超音波を２次元状にスキャンし、体内断面画像の形成を行っている。【０００４】
最近、圧電素子を２次元状に配列した圧電素子アレイを搭載した２Ｄアレイ型探触子が登場してきている。特に、受信帯域を広くするために、被検体内からの反射波のうちの基本波を受信する第１圧電素子アレイと、高調波を受信する第２圧電素子アレイとを設けた超音波プローブが提案されている（特許文献１参照）。【０００５】
第１圧電素子アレイと第２圧電素子アレイの二つの圧電素子アレイを設けることで、各圧電素子アレイを構成する圧電素子への信号線の接続が難しくなる。これに対し、圧電素子の背面に配設された音響制動部材内に、信号線が占める空間を減少させる目的で、信号線を貫通させて配線する技術が提案されている。（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２７６４７８号公報
【特許文献２】特開２０００−１６６９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の技術を用いた場合、音響制動部材の音響インピーダンスに対して信号線の音響インピーダンスが大きいことから、音響制動部材と信号線の間で超音波が反射し、圧電素子に音響的クロストークが発生してしまう。【０００８】
特に、特許文献１に記載の技術において、第２の圧電素子アレイを構成する圧電素子からの信号線を、第１の圧電素子アレイの圧電素子同士の間を貫通させて配線する構成とすると、第１の圧電素子アレイを構成する圧電素子同士の間の音響分離材の間に高音響インピーダンスの信号線が存在することになり、第１圧電素子にクロストークが発生し、超音波探触子の性能を悪化させることになる。【０００９】
本発明の目的は、圧電素子アレイを構成する圧電素子同士の音響的クロストークの発生を防止した信号線を有する超音波探触子、及びその作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。【００１１】
１．両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイと、前記第１圧電素子アレイに積層して配置され、前記第１圧電素子アレイと反対側の面に第１電極を有し、前記第１圧電素子アレイ側の面に第２電極を有する第２圧電素子が２次元状に配列された第２圧電素子アレイと、
前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子同士の間に備えられた音響分離部と、
前記音響分離部を貫通して前記第２電極それぞれに接続され、前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材と、該芯材外周に沿って覆設された導電性層からなる信号線と、
を有することを特徴とする超音波探触子。【００１２】
２．前記第１圧電素子に電圧が印加される面積と、前記第２圧電素子に電圧が印加される面積とは異なることを特徴とする前記１に記載の超音波探触子。【００１３】
３．前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子の個数と、前記第２圧電素子アレイに配列された前記第２圧電素子の個数とは異なることを特徴とする前記１または２に記載の超音波探触子。【００１４】
４．両面に電極を有する第１圧電素子が２次元状に配列された第１圧電素子アレイの該第１圧電素子同士の間に形成された音響分離部に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔の内周面に内空間を形成するように導電性層を形成する工程と、該貫通孔の内空間に前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材を充填する工程とを有することを特徴とする超音波探触子の作製方法。
【発明の効果】
【００１５】
超音波探触子の大きさを保ったままでコストアップとならずに、圧電素子アレイの圧電素子間での音響的クロストークの発生を防止した信号線を有する超音波探触子、及びその作製方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態における超音波診断装置Ｈの外観構成を示す図である。
【図２】実施形態における超音波診断装置Ｈの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態の超音波診断装置における超音波探触子２の構成を示す断面図である。
【図４】超音波探触子２の作製方法についての作製フロー図である。
【図５】有機圧電素子アレイ５の作製方法の概要図である。
【図６】音響制動部材２３の概要図である。
【図７】音響整合層３１の概要図である。
【図８】平板状の両面電極付無機圧電素子５０を搭載したワークの概要図である。
【図９】無機圧電素子２２をアレイ化されたワークの概要図である。
【図１０】音響分離部２４を形成したワークの概要図である。
【図１１】共通接地電極２５を形成したワークの概要図である。
【図１２】音響整合層２６を形成したワークの概要図である。
【図１３】穿孔されたワークの概要図である。
【図１４】フォトレジストを形成したワークの概要図である。
【図１５】ワーク上に導電性部材３２である金属を蒸着する工程の概要図である。
【図１６】フォトレジストとともにフォトレジスト上の導電性部材３２である金属を除去したワークの概要図である。
【図１７】レーザ加工孔５１に芯材３３を形成したワークの概要図である。
【図１８】有機圧電素子アレイを積層したワークの概要図である。
【図１９】音響整合層２７を形成したワークの概要図である。
【図２０】第１圧電素子アレイ４の作製方法についての作製フロー図である。
【図２１】圧電材料付基板の概要図である。
【図２２】サンドブラスト加工を施したワークの概要図である。
【図２３】音響分離部２４を形成したワークの概要図である。
【図２４】研磨を施して音響分離部を両面に露出させたワークの概要図である。
【図２５】ＰＺＴ２０１の両面に電極１０２、１０３を形成したワークを示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１８】
（超音波診断装置および超音波探触子の各構成および動作）
図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。
【００１９】
超音波診断装置Ｈは、図１に示すように、図略の生体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送信すると共に、被検体で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して超音波を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体内からの超音波の反射波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。
【００２０】
超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力する操作入力部１１と、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に超音波を発生させる送信回路１２と、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する受信回路１３と、受信回路１３で受信した受信信号に基づいて被検体内の内部状態の画像（超音波画像）を生成する画像処理部１４と、画像処理部１４で生成された被検体内の内部状態の画像を表示する表示部１５と、これら操作入力部１１、送信回路１２、受信回路１３、画像処理部１４および表示部１５を当該機能に応じて制御することによって超音波診断装置Ｈの全体制御を行う制御部１６と、を備えて構成される。
【００２１】
超音波探触子（超音波プローブ）２は、無機圧電素子と有機圧電素子とを備えている。無機圧電素子は無機圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる。有機圧電素子は有機圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる。
【００２２】
このような構成の超音波探触子２は、例えば、図３に示す構成の超音波探触子２を例示することができる。
【００２３】
この超音波探触子２は、平板状の音響制動部材２３と、この音響制動部材２３の上に積層された音響整合層３１と、この音響制動部材２３の一方主面上に支持されて積層された複数の無機圧電素子２２（第１圧電素子）を備えた無機圧電素子アレイ（第１圧電素子アレイ）４と、これら複数の無機圧電素子２２同士の隙間に音響分離材を充填して作製される音響分離部２４と、これら複数の無機圧電素子２２上に積層された共通接地電極２５と、この共通接地電極２５上に積層される音響整合層２６と、この音響整合層２６上に積層される有機圧電素子２１（第２圧電素子）を備えた有機圧電素子アレイ（第２圧電素子アレイ）５と、この有機圧電素子２１上に積層される音響整合層２７と、外部からの電気信号を受ける導電パッド２８と無機圧電素子２２の電極とを接続する第１信号線２９と、外部からの電気信号を受ける導電パッド２８と有機圧電素子の電極とを接続する第２信号線３０などから構成される。
【００２４】
音響制動部材２３は、超音波を吸収する材料から構成され、複数の無機圧電素子２２から音響制動部材２３方向へ放射される超音波を吸収するものである。
【００２５】
音響整合層３１は、音響制動部材２３と無機圧電素子２２の各々の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有し、音響制動部材２３と無機圧電素子２２の音響インピーダンスの整合を図る。
【００２６】
各無機圧電素子２２は、無機圧電材料から構成される圧電素子１０１における互いに対向する両面にそれぞれ電極１０２、１０３を備えて構成される。複数の無機圧電素子２２は、互いに所定の間隔を空けて平面視にて２次元状に配列され、第１圧電素子アレイとして音響制動部材２３上に配置されている。
【００２７】
複数の無機圧電素子２２は、超音波の反射波を受信するように構成されてもよいが、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、超音波を送信するように構成されている。より具体的には、複数の無機圧電素子２２には、送信回路１２からケーブル３と導電パッド２８、第１信号線２９を介して電気信号が入力される。この電気信号は、無機圧電素子２２の電極１０２と電極１０３との間に入力される。複数の無機圧電素子２２は、この電気信号を超音波信号に変換することによって超音波信号を送信する。
【００２８】
音響分離部２４は、無機圧電素子２２の音響インピーダンスと値が大きく異なる低音響インピーダンス樹脂から構成され、音響インピーダンスが大きく異なることにより、音響分離材として働き、これら複数の無機圧電素子２２の相互干渉を低減する機能を有する。
【００２９】
共通接地電極２５は、導電性の材料から構成され、図略の配線によって接地されており、そして、複数の無機圧電素子２２上にまたがって直線状に積層されることによってこれら無機圧電素子２２における各電極１０３を電気的に接地している。
【００３０】
音響整合層２６は、後工程で積層する有機圧電素子２１と無機圧電素子２２の各々の音響インピーダンスの中間の音響インピーダンスを有し、有機圧電素子２１と無機圧電素子２２の音響インピーダンスの整合を図る。
【００３１】
有機圧電素子２１は、所定の厚さを持った平板状の有機圧電材料から成る圧電素子１０５と、この圧電素子１０５の一方主面に形成された互いに分離した複数の電極１０６と、この圧電素子１０５の他方主面に略全面に亘って一様に形成された電極１０７とを備えて構成されたシート状の圧電素子である。
【００３２】
このように複数の電極１０６が圧電素子１０５の一方主面に形成されることによって、有機圧電素子２１は、１個の電極１０７と圧電素子１０５と電極１０６とから成る圧電素子を２次元状に第２圧電素子アレイとして備えることができ、これら各圧電素子が個別に動作することができる。
【００３３】
有機圧電素子２１における複数の圧電素子は、個別に機能させるために無機圧電素子２２のように個々に分離する必要がなく、一体的なシート状で構成することが可能である。従って、有機圧電素子２１の作製方法において、有機圧電材料から成るシート状の板状体に溝を形成する工程が必要なく、有機圧電素子２１の作製方法がより単純化され、より少ない工数で有機圧電素子２１を形成することができる。なお、有機圧電素子２１は、複数の圧電素子を備えると看做せるために、電極１０７に代え、複数の電極１０６とそれぞれ一対となる複数の電極で構成されてもよい。
【００３４】
有機圧電素子２１は、図３に示す例では、複数の無機圧電素子２２の全体に亘って、共通接地電極２５および音響整合層２６を介して間接的に複数の無機圧電素子２２に積層されている。なお、有機圧電素子２１は、複数の無機圧電素子２２の一部に亘って積層されてもよい。
【００３５】
また、有機圧電素子２１の電極１０６の個数（有機圧電素子２１の個数）と無機圧電素子２２の個数とは、同一でもよいが、本実施形態では、有機圧電素子２１の電極１０６の個数と無機圧電素子２２の個数とは、異なっている。すなわち、有機圧電素子２１が備える圧電素子の個数と無機圧電素子２２の個数とは、異なっている。このため、複数の無機圧電素子２２の合計の面積と複数の圧電素子を備える有機圧電素子２１の合計の面積とが同一であっても、１個の無機圧電素子２２が占有する面積と有機圧電素子２１における１個の圧電素子が占有する面積とをそれぞれ独立に設定することが可能となる。従って、無機圧電素子２２をその無機圧電素子２２に要求される仕様に応じて設計することができると共に、有機圧電素子２１をその有機圧電素子２１に要求される仕様に応じて設計することが可能となる。
【００３６】
また、有機圧電素子２１の電極１０６の面積と無機圧電素子２２の電極１０２、１０３面積とを異ならせることで、無機圧電素子２２と有機圧電素子２１に要求される仕様に応じて、有機圧電素子２１の電極１０６の面積と無機圧電素子２２の電極１０２、１０３の面積とを設計することが可能となる。
【００３７】
例えば１個の無機圧電素子２２の面積を大きくして、無機圧電素子２２同士を画する溝の総面積を小さくし、以って各無機圧電素子２２の面積を合わせた総面積を増加させることで、超音波探触子２の送信パワーを大きくすることができる。また、有機圧電素子２１が備える圧電素子の個数を多くして、各圧電素子の面積を小さくすることが可能となり、有機圧電素子２１を受信用に用いる場合に、その受信分解能を向上することができる。
【００３８】
有機圧電素子２１は、超音波を送信するように構成されてもよいが、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、超音波の反射波を受信するように構成されている。より具体的には、有機圧電素子２１は、反射波の超音波信号が受信され、この超音波信号を電気信号に変換することによってこの電気信号を出力する。この電気信号は、有機圧電素子２１における電極１０６と電極１０７とから出力される。この電気信号は、ケーブル３を介して受信回路１３へ出力される。
【００３９】
第２信号線３０は、外部からの電気信号を受ける導電パッド２８と有機圧電素子２１の電極１０６とを接続する。すなわち第２信号線３０は有機圧電素子２１の電極１０６から、音響整合層２６、音響分離部２４、音響整合層３１、音響制動部材２３を貫通して導電パッド２８に接続されている。導電パッド２８から音響制動部材２３、音響整合層３１を貫通する部分は、無機圧電素子２２に外部から電気信号を供給する第１信号線２９と同じ構造を有す。
【００４０】
音響分離部２４と音響整合層２６を貫通する部分は、導電性部材３２と低音響インピーダンスを有する芯材３３からなる。導電性部材３２は、導電パッド２８から音響制動部材２３、音響整合層３１を貫通する部分と、有機圧電素子２１の電極１０６とを導電させる機能を有す。芯材３３は音響分離部２４と同等の音響インピーダンスを有する。
【００４１】
芯材３３が円筒状に形成され、導電性部材３２は芯材３３の外周面上に薄く覆設して形成されている。芯材３３の直径は、例えば５０〜６０μｍが好適であり、導電性部材３２の厚みは、例えば０．０５μｍ程度が好適である。０．０５μｍ程度にすることで、有機圧電素子２１を超音波駆動させるに十分な電力を供給しつつ、音響分離部２４と導電性部材３２との界面、および芯材３３と導電性部材３２との界面における超音波の反射をほぼ無くすることができ、無機圧電素子２２間の音響的クロストークの発生を防止できる。
【００４２】
音響分離部２４と芯材３３の各々の音響インピーダンスは、近い値を有するように、それぞれの材料を選択する。２つの材料の音響インピーダンスの値を近くなるように設定することで、音響分離部２４と芯材３３の間における超音波の反射を非常に少なくでき、無機圧電素子２２間の音響的クロストークの発生を防止できる。
【００４３】
音響整合層２７は、有機圧電素子２１の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの整合をとる部材である。そして、音響整合層２７は、円弧状に膨出した形状とされ、被検体に向けて送信される超音波を収束する音響レンズの機能を有する。
【００４４】
このような構成の超音波診断装置Ｈでは、例えば、操作入力部１１から診断開始の指示が入力されると、制御部１６の制御によって送信回路１２で電気信号の送信信号が生成される。この生成された電気信号の送信信号は、ケーブル３を介して超音波探触子２へ供給される。より具体的には、この電気信号の送信信号は、超音波探触子２における複数の無機圧電素子２２へそれぞれ供給される。この電気信号の送信信号は、例えば、所定の周期で繰り返される電圧パルスである。複数の無機圧電素子２２は、それぞれ、この電気信号の送信信号が供給されることによってその厚み方向に伸縮し、この電気信号の送信信号に応じて超音波振動する。この超音波振動によって、複数の無機圧電素子２２は、共通接地電極２５、音響整合層２６、有機圧電素子２１および音響整合層２７を介して超音波を放射する。超音波探触子２が被検体に例えば当接されていると、これによって超音波探触子２から被検体に対して超音波が送信される。
【００４５】
なお、超音波探触子２は、被検体の内部に挿入して、例えば、生体の体腔内に挿入して用いられてもよい。
【００４６】
この被検体に対して送信された超音波は、被検体内部における音響インピーダンスが異なる１または複数の境界面で反射され、超音波の反射波となる。この反射波には、送信された超音波の周波数（基本波の基本周波数）成分だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分も含まれる。例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍などの第２高調波成分、第３高調波成分および第４高調波成分なども含まれる。この反射波の超音波は、超音波探触子２で受信される。より具体的には、この反射波の超音波は、音響整合層２７を介して有機圧電素子２１で受信され、有機圧電素子２１で機械的な振動が電気信号に変換されて受信信号として取り出される。この取り出された電気信号の受信信号は、ケーブル３を介して制御部１６で制御される受信回路１３で受信される。
【００４７】
ここで、上述において、各無機圧電素子２２から順次に超音波が被検体に向けて送信され、被検体で反射した超音波が有機圧電素子２１で受信される。
【００４８】
そして、画像処理部１４は、制御部１６の制御によって、受信回路１３で受信した受信信号に基づいて、送信から受信までの時間や受信強度などから被検体内の内部状態の画像（超音波画像）を生成し、表示部１５は、制御部１６の制御によって、画像処理部１４で生成された被検体内の内部状態の画像を表示する。本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、上述したように基本波の高調波が受信されるので、ハーモニックイメージング技術によって超音波画像を形成することが可能となる。このため、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。そして、比較的パワーの大きい第２および第３高調波が受信されるので、より鮮明な超音波画像の提供が可能となる。
【００４９】
また、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、複数の無機圧電素子２２が超音波を送信するように構成されているので、超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、比較的簡単な構造で送信パワーを大きくすることができる。従って、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、高調波のエコーを得るために比較的大きなパワーで基本波を送信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。
【００５０】
また、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈでは、有機圧電素子２１は、超音波の反射波を受信するように構成されている。一般に、無機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する２倍程度の周波数の超音波しか受信することができないが、有機圧電材料の圧電素子は、基本波の周波数に対する例えば４〜５倍程度の周波数の超音波を受信することができ、受信周波数帯域の広帯域化に適している。このような超音波を広い周波数に亘って受信可能な特性を持つ有機圧電素子２１によって超音波信号が受信されるので、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、比較的簡単な構造で周波数帯域を広帯域にすることができる。このため、本実施形態における超音波探触子２および超音波診断装置Ｈは、基本波の高調波を受信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。
【００５１】
また、以上の説明では、無機圧電素子２２と有機圧電素子２１とは２次元状に配列されている場合を示したが、用途に応じて１次元状であってもよい。
【００５２】
（超音波探触子２の作製方法）
超音波探触子２の作製方法について、図４から図１６を用いて説明する。
【００５３】
図４は、超音波探触子２の作製方法についての作製フロー図である。図５は有機圧電素子アレイ５の作製方法の概要図である。図６は、音響制動部材２３の概要図である。図７は、音響整合層３１の概要図である。図８は、平板状の両面電極付無機圧電素子５０を搭載したワークの概要図である。図９は、無機圧電素子２２をアレイ化されたワークの概要図である。図１０は、音響分離部２４を形成したワークの概要図である。図１１は、共通接地電極２５を形成したワークの概要図である。図１２は、音響整合層２６を形成したワークの概要図である。図１３は、穿孔されたワークの概要図である。
【００５４】
図１４は、フォトレジストを形成したワークの概要図である。図１５は、ワーク上に導電性部材３２である金属を蒸着する工程の概要図である。図１６は、フォトレジストとともにフォトレジスト上の導電性部材３２である金属を除去したワークの概要図である。図１７はレーザ加工孔５１に芯材３３を形成したワークの概要図である。図１８は、有機圧電素子アレイを積層したワークの概要図である。図１９は、音響整合層２７を形成したワークの概要図である。
【００５５】
なお、図６から図１９においては、各図（ａ）は各工程において作製されたワークの断面図であり、各図（ｂ）は斜めから観察した図である。各図（ａ）は各図（ｂ）中の矢印Ｙの方向へ観察した図である。
【００５６】
以下、図４の作製フロー図を基に超音波探触子２の作製方法を説明する。
【００５７】
最初に、ステップＳ１０にて、有機圧電素子アレイ（第２圧電素子アレイ）５を作製する。図５（ａ）に示すように、所定の厚さを持った平板状の有機圧電材料から成る圧電素子１０５が用意される。圧電素子１０５の厚さは、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定されるが、例えば、中心周波数８ＭＨｚの超音波を受信する場合では、圧電素子１０５の厚さは、約５０μｍである。
【００５８】
有機圧電材料は、例えば、フッ化ビニリデンの重合体を用いることができる。また例えば、有機圧電材料は、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）系コポリマを用いることができる。このフッ化ビニリデン系コポリマは、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体（コポリマ）であり、他の単量体としては、３フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレン等を用いることができる。フッ化ビニリデン系コポリマは、その共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数（圧電効果）が変化するので、例えば、超音波探触子の仕様等に応じて適宜な共重合比が採用される。例えば、フッ化ビニリデン／３フッ化エチレンのコポリマの場合では、フッ化ビニリデンの共重合比が６０ｍｏｌ％〜９９ｍｏｌ％が好ましく、有機圧電素子を無機圧電素子に積層する複合素子の場合では、フッ化ビニリデンの共重合比が８５ｍｏｌ％〜９９ｍｏｌ％がより好ましい。また、このような複合素子の場合では、他の単量体は、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレンが好ましい。また例えば、有機圧電材料は、ポリ尿素を用いることができる。このポリ尿素の場合では、蒸着重合法で圧電素子１０５を作成することが好ましい。ポリ尿素用のモノマとして、一般式、Ｈ２Ｎ−Ｒ−ＮＨ２構造を挙げることができる。ここで、Ｒは、任意の置換基で置換されてもよいアルキレン基、フェニレン基、２価のヘテロ環基、ヘテロ環基を含んでもよい。ポリ尿素は、尿素誘導体と他の単量体との共重合体であってもよい。好ましいポリ尿素として、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）と４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）を用いる芳香族ポリ尿素を挙げることができる。
【００５９】
次に、図５（ｂ）に示すように、この有機圧電材料から成る圧電素子１０５の一方主面に互いに分離した複数の電極１０６（１０６−１１と１０６−１２）が例えばスクリーン印刷、蒸着あるいはスパッタ等によって形成される。これら複数の電極１０６は、平面視にて線形独立な２方向に、例えば互いに直交する２方向にｍ行×ｎ列の２次元アレイ状に配列するように形成されてもよい（ｍ、ｎは、正の整数である）。電極１０６は、例えば、平面視にて矩形状とされ、そのサイズは、例えば分解能等によって適宜に設定されるが、例えば、約０．１ｍｍ×０．１ｍｍとされる。
【００６０】
なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００６１】
そして、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すように、この有機圧電材料から成る圧電素子１０５の他方主面に電極１０７が例えばスクリーン印刷、蒸着あるいはスパッタ等によって形成される。これによってｍ行×ｎ列の２次元アレイ状に配列された複数の電極１０６を一方主面に備えると共に他方主面に電極１０７を備える有機圧電素子アレイ（第２圧電素子アレイ）５が形成される。
【００６２】
このような構成の有機圧電素子２１は、電極１０６と、これに対向する電極１０７と、これら電極１０６と電極１０７との間に介在する有機圧電材料の圧電素子１０５とから１個の圧電素子が構成されることから、複数の圧電素子を含むと言える。
【００６３】
このように本実施形態における超音波探触子２の作製方法では、有機圧電材料から成るシート状の圧電素子１０５に、分離した複数の電極１０６をその表面に形成することによって複数の圧電素子が形成される。このため、複数の圧電素子を形成するためにシート状の圧電素子１０５に溝を形成する工程が必要ない。従って、このような構成の超音波探触子２では、有機圧電素子２１に対して溝を形成する工程が必要ではないため、有機圧電素子２１の作製方法がより単純化され、より少ない工数で超音波探触子２を作製することが可能となる。
【００６４】
なお、上述では、圧電素子１０５の一方主面に複数の電極１０６を形成した後に、圧電素子１０５の他方主面に電極１０７を形成したが、圧電素子１０５の他方主面に電極１０６を形成した後に、圧電素子１０５の一方主面に電極１０６の形状に対応した複数の電極１０７を形成してもよい。
【００６５】
次に、ステップＳ１１にて、図６（ａ）、（ｂ）に示すように有機圧電素子２１の大きさに応じた音響制動部材２３を用意する。音響制動部材２３は、超音波を吸収する平板状の超音波吸収体を備えて構成され、無機圧電素子２２の音響制動部材２３に接する面から放射される超音波を吸収するものである。
【００６６】
音響制動部材２３は後述する信号線Ｓに近い音響インピーダンスを有し、音響制動部材２３と信号線Ｓとの界面における超音波の反射を抑制し、無機圧電素子２２への音響的クロストークの発生を防止する。音響制動部材２３は、例えばシリコンゴムで形成されている。
【００６７】
次に、ステップＳ１２にて、図７（ａ）、（ｂ）に示すように音響制動部材２３の主面上に音響整合層３１を形成し、音響制動部材２３と音響整合層３１を貫通させる形で、信号線Ｓ（Ｓ１〜Ｓ５等）を形成し、信号線Ｓの音響制動部材２３の反対側の面に導電パッド２８を形成する。この信号線Ｓは、後工程で積層する無機圧電素子２２と有機圧電素子２１の電極に接続する。
【００６８】
次に、ステップＳ１３にて、無機圧電素子２２をアレイにして作製する。最初に、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、平板状の両面電極付無機圧電素子５０が音響整合層３１上に積層される。両面電極付無機圧電素子５０は、無機圧電板の両面に電極を形成したものである。電極の形成法は、有機圧電素子の電極の形成法と同様の方法を採用する。例えばスクリーン印刷、蒸着あるいはスパッタ等によって形成される。
【００６９】
両面電極付無機圧電素子５０を音響整合層３１に積層する際には、信号線Ｓ１からＳ５は、両面電極付無機圧電素子５０の一方主面に形成された電極に電気的に接続される。
【００７０】
無機圧電板の材料は、例えば、いわゆるＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等である。
【００７１】
次に、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、音響整合層３１が露出するまで積層方向に溝４１が両面電極付無機圧電素子５０に、例えばダイシングソー等によって形成され、アレイ化する。溝４１は、平面視にて線形独立な２方向に、例えば互いに直交する２方向にｐ行×ｑ列で配列する２次元アレイ状の複数の無機圧電素子２２（２２−１〜２２−３等）を有する第１圧電素子アレイ４を構成するように、これら２方向に複数形成される（ｐ、ｑは、正の整数である）。
【００７２】
溝４１が形成されることによって、両面電極付無機圧電素子５０における各面の電極が分割される。上面の電極は電極１０３に分割され、下面の電極は電極１０２に分割される。そのサイズは、例えば分解能等によって適宜に設定されるが、例えば、約０．４ｍｍ×０．４ｍｍとされる。各電極１０２は信号線Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５と接続され、導電パッド２８を通じて外部から電気信号を供給される。
【００７３】
次に、ステップＳ１４にて、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、溝４１に、各無機圧電素子２２の音響的クロストークや共振を回避するために、各無機圧電素子２２と音響インピーダンスが異なる部材、例えば低音響インピーダンス樹脂等の音響分離材が充填されて、音響分離部２４が形成される。このような樹脂は、例えば、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が用いられる。
【００７４】
次に、ステップＳ１５にて、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１圧電素子アレイ４の上面に、共通して接地させる電極となる共通接地電極２５が、例えばスクリーン印刷、蒸着あるいはスパッタ等によって層状に形成される。この共通接地電極２５は図示しない配線によって接地される。
【００７５】
次に、ステップＳ１６にて、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、共通接地電極２５の上から音響整合層２６を形成する。
【００７６】
次に、ステップＳ１７にて、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、音響整合層２６の上に上記のように作製した有機圧電素子２１を積載する前に、有機圧電素子２１と接続する第２信号線３０を形成するための孔を穿つ穿孔作業を実施する。前述のように第２信号線３０は、音響整合層３１の上面にまで形成されており、第２信号線３０の断面が露出する状態となっている。音響整合層２６の上面から信号線Ｓまでの音響整合層２６と音響分離部２４の一部を除去し穿孔して貫通孔を形成する。
【００７７】
音響整合層２６と音響分離部２４の一部を除去して貫通孔を形成する穿孔作業には、例えば、レーザやドリルを用いる。レーザを用いる場合、エキシマレーザなどの紫外レーザを採用すれば、アブレーション加工により音響整合層２６と音響分離部２４を切れよく除去し、レーザ加工孔５１を得ることができる。レーザ加工孔５１の深さはレーザ照射時間で制御でき、適切な深さのレーザ加工孔５１を形成することができる。なお、炭酸ガスレーザなどのハイパワーレーザを用いた熱加工により、音響整合層２６と音響分離部２４を昇華させて除去することもできる。
【００７８】
レーザ加工孔５１は第２信号線３０の直径を定めるものである。第２信号線の直径は、加工容易性を考慮しつつ、超音波を遮らない直径が望ましく、例えば５０〜６０μｍが好適である。
【００７９】
また、ドリルを用いた場合、ドリルと信号線Ｓとが導通するかどうかを監視しつつ穿孔する。信号線Ｓにドリルの先端が到達することを検知でき、余分な穿孔を防ぐことができる。
【００８０】
次にステップＳ１８にて、図１４（ａ）、（ｂ）に示すようにフォトレジスト膜５３を形成する。フォトレジストの塗布にはスピナー等の塗布機を用いる。塗布の際、レーザ加工孔５１内にフォトレジストが入り込まないように注意する。
【００８１】
次にステップＳ１９にて、レーザ加工孔５１の内周面に導電性部材３２を形成する。図１５は、蒸着装置を用いて導電性層を成膜する概要図である。蒸着チャンバ６０の上部には、ボード６１、ボード６１に備えられた電極５８、ボード６１の熱源である高周波電源５９、金属板５６をロール状に巻いた金属ロール５５が備えられている。金属板５６は金属ロール５５からボード６１上に矢印５７方向へ送り出される。金属板５６に用いる金属の例としてはアルミ、金などがある。
【００８２】
ボード６１の下方向にステップＳ１８までの作製工程を経たワーク６２を接地し、蒸着を行う。レーザ加工孔５１の内周面に金属の導電性層である導電性部材３２が形成されるとともに、フォトレジスト膜５３上にも金属の層が形成される。
【００８３】
導電性部材３２の厚みは、前述のように０．０５μｍ程度が好適である。
【００８４】
次にステップＳ２０において、フォトレジスト膜を、溶液等を用いて除去する。図１６はフォトレジストが除去されることで、フォトレジスト上の金属膜が除去されたワークを表す概要図である。
【００８５】
次にステップＳ２１において、レーザ加工孔５１の内空間に芯材３３の材料となる低音響インピーダンス部材を充填し固化する。導電性部材３２は芯材３３の外周面上に薄く覆設された状態となる。図１７（ａ）、（ｂ）は、レーザ加工孔５１に低音響インピーダンス部材を充填し固化して芯材３３が形成されたワークを示す図である。音響整合層２６と音響分離部２４を貫通して信号線Ｓに到達する信号線部分が形成させる。芯材３３には、音響分離部２４と略同じ音響インピーダンスを有する低音響インピーダンス導電性部材を採用し、音響的クロストークを防ぐ。
【００８６】
具体的には、音響分離部２４の音響インピーダンスと芯材３３の音響インピーダンスとが条件式（１）を満足するように、それぞれの材料を選択する。
｜Ｚ１−Ｚ２｜≦０．５・１０６ｋｇ／ｍ２・ｓ                  （１）
ここで、Ｚ１は音響分離部２４の音響インピーダンス、Ｚ２は芯材３３の音響インピーダンスである。条件式（１）を満足する材料を選択することで、音響分離部２４と芯材３３の間における超音波の反射を非常に少なくできる。
【００８７】
無機圧電材料には通常ＰＺＴが採用され、ＰＺＴの音響インピーダンスは２９〜３８（×１０６ｋｇ／ｍ２・ｓ）程度である。無機圧電素子２２同士の間の音響分離部２４には、ＰＺＴとの界面において超音波を透過させないように、ＰＺＴに比べて音響インピーダンスの値が大きく異なる材料、例えばシリコンゴムを採用する。シリコンゴムの音響インピーダンスは、０．９９〜１．４６（×１０６ｋｇ／ｍ２・ｓ）程度であり、ＰＺＴの音響インピーダンスと大きく異なる。従って、ＰＺＴ内で発生した超音波はＰＺＴとシリコンゴムとの界面で殆ど反射する。
【００８８】
芯材３３は、音響分離部２４と音響インピーダンスが近い材料を選択する。
【００８９】
具体的な材料としてはアルミ、アルミ合金（たとえばＡＬ−Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＣ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ６，ＰＡ６−６）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド），ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：ガラス繊維入りも可），ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン），ＰＡＩ（ポリアミドイミド），ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＣ（ポリカーボネート）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００９０】
好ましくはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂に充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン、その他の金属酸化物等を入れて成形したものを用いることができる。
【００９１】
例えば、芯材３３を金属酸化物とシリコーン樹脂で構成する場合は、Ｓｉ−Ｏ結合であるシロキサン結合を複数有するシリコーン樹脂である。
【００９２】
シリコーン樹脂としては、ジメチルポリシロキサンを主成分とするものが好ましく、重合度としては３０００から１００００のものが好ましく用いられる。
【００９３】
また、下記一般式（１）で表される、シリコーン化合物をさらに含有するものも好ましく用いられる。
【００９４】
一般式（１）
Ｒ１（Ｒ１２ＳｉＯ）Ｘ（Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ）ＹＳｉＲ１３（Ｒ１は１価炭化水素基または水素原子、Ｒ２はアルキル基、ポリエーテル基、Ｘは０以上の整数、Ｙは１以上の整数）。
【００９５】
これらは、市販品として入手することができ、たとえば信越化学社製、ＫＥ７４２Ｕ、ＫＥ７５２Ｕ、ＫＥ９３１Ｕ、ＫＥ９４１Ｕ、ＫＥ９５１Ｕ、ＫＥ９６１Ｕ、ＫＥ８５０Ｕ、ＫＥ５５５Ｕ、ＫＥ５７５Ｕ等や、モメンティブパフォーマンスマテリアル社製、ＴＳＥ２２１−３Ｕ、ＴＥ２２１−４Ｕ、ＴＳＥ２２３３Ｕ、ＸＥ２０−５２３−４Ｕ、ＴＳＥ２７−４Ｕ、ＴＳＥ２６０−３Ｕ、ＴＳＥ−２６０−４Ｕやダウコーニング東レ社製のＳＨ３５Ｕ、ＳＨ５５ＵＡ、ＳＨ８３１Ｕ、ＳＥ６７４９Ｕ、ＳＥ１１２０ＵＳＥ４７０４Ｕなどを用いることができる。
【００９６】
シリコーン樹脂の含有量としては、芯材３３が占める部分に対して、４０質量％以上であることが好ましく、特に４０〜８０質量％であることが、音響特性、耐久性の面から好ましい。
【００９７】
本発明において用いられる金属酸化物粒子としては、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢａＯ、Ｙｂ２Ｏ３が挙げられる。これらの中でも、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｙｂ２Ｏ３が、音響特性の面から好ましく用いられる。
【００９８】
金属酸化物粒子の平均粒径は、１〜２００ｎｍが好ましく特に、５〜２０ｎｍであることが好ましい。平均粒径は、粒径を、１００個について測定し、これらの値の数平均を求めた値である。粒径は、電子顕微鏡観察による画像から求めた、粒子の最大径と最小径との平均値である。
【００９９】
金属酸化物粒子の含有量としては、音響特性の面から、１０〜６０質量％が好ましく、特に、１５〜５０質量％であることが好ましい。
【０１００】
金属酸化物粒子は、市販品として入手することができ、ＺｎＯとしては堺化学（株）の１種酸化亜鉛、微細酸化亜鉛、ＦＩＮＥＸ−３０、ＦＩＮＥＸ−３０ＳＬＰ２、ＦＩＮＥＸ３ＯＷＬＰ２、ＦＩＮＥＸ−５０、ＦＩＮＥＸ−５０ＳＬＰ２、ＦＩＮＥＸ−５０ＷＬＰ２、ＮＡＮＯＦＩＮＥ−５０、ＮＡＮＯＦＩＮＥ−５０Ａ、ＮＡＮＯＦＩＮＥ−５０ＳＤ、ハクスイテック（株）の局方酸化亜鉛、Ｚｉｎｃｏｘ  Ｓｕｐｅｒ  Ｆ−１、Ｆ−２、Ｆ−３、昭和電工（株）製マックスライトＺＳ−６４（シリカ被覆酸化亜鉛）等が挙げられ、ＴｉＯ２としては、堺化学（株）製のＲ−４５Ｍ、Ｒ３２、Ｒ−１１Ｐ、Ｒ−２１、Ｄ−９１８、ＳＴＲ−６０Ｃ−ＬＰ、ＳＴＲ−１００Ｃ−ＬＰ、ＳＴＲ−１００Ａ−ＬＰや石原産業（株）製のＲ−８２０、Ｒ−８３０、Ｒ−６７０や昭和電工（株）製マックスライトＴＳ−０４３（シリカ被覆酸化チタン）など、Ｙｂ２Ｏ３としては、信越化学（株）製の高純度Ｙｂ２Ｏ３粒子を用いることができる。
【０１０１】
芯材３３は、シリコーン樹脂とシリカ被覆酸化物粒子を混合し混練し、混練物に加硫剤を添加して加硫成形するものでも良い。
【０１０２】
さらに必要に応じ２加硫を行うことができる。加硫剤としては、たとえば２，５−ジメチル−２，５−ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイドなどの過酸化物系の加硫剤を用いることができる。この過酸化物系の加硫剤の量は、たとえば音響レンズ組成物中のシリコーンゴムに対して０．３〜２質量％にすることが好ましい。また、前記過酸化物系の加硫剤以外の加硫剤を用いてもよい。
【０１０３】
シリコーン樹脂とシリカ被覆酸化物粒子を混合する際には、金属酸化物粒子は、加熱などにより水分を取り除くことが好ましい。加硫成形の温度としては、１００〜２００℃が好ましく範囲である。
【０１０４】
また、下記のような添加物を大略５質量％以下の範囲で含有してもよい。たとえば酸化チタン、アルミナ、酸化セリウム、酸化鉄、硫酸バリウム、有機物フィラー、着色顔料などが挙げられる。
【０１０５】
以上のように、芯材３３と音響分離部２４のインピーダンスを整合させることで、音響分離部２４と芯材３３の間の超音波の反射を少なくすることができる。
【０１０６】
芯材３３のレーザ加工孔５１への注入は、例えば、芯材を充填したディスペンサのニードルを穿孔した孔に近づけ、芯材を空気圧で押し出して行う。
【０１０７】
次に、ステップＳ２２にて、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、音響整合層２６の上に、上述したように別工程で作製したシート状の有機圧電素子アレイ（第２圧電素子アレイ）５が積層される。例えば、有機圧電素子アレイ５は、接着で無機圧電素子２２上に固定される。
【０１０８】
有機圧電素子２１に設けた電極１０６が、第２信号線３０に対応するように積層する。有機圧電素子２１の電極１０７は共通電極であり、図示しない配線により接地される。
【０１０９】
次に、ステップＳ２３にて、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、有機圧電素子２１上に、音響整合層２７が形成される。音響整合層２７は、必要に応じて単層または複数層で構成される。例えば、受信周波数帯域を広帯域化する場合では、音響整合層２７は、複数層で構成されることが好ましい。以上で図３に示す構成の超音波探触子２が作製され、超音波探触子２の作製フローが終了する。
【０１１０】
本実施形態では、無機圧電素子２２は、両面に各電極１０２、１０３が形成された圧電素子１０１の単層で構成されたが、両面に各電極１０２、１０３が形成された圧電素子１０１が積層した複数層で構成されてもよい。
【０１１１】
また、本実施形態では、有機圧電素子２１は、両面に電極１０６および電極１０７が形成された圧電素子１０５の単層で構成されたが、両面に電極１０６および電極１０７が形成された圧電素子１０５が複数層で構成されてもよい。複数層とすることによって、超音波を送信する場合には、そのパワーを大きくすることが可能となり、超音波を受信する場合には、受信感度を向上させることが可能となる。
【０１１２】
また、図８で説明したように、平板状の両面電極付無機圧電素子５０を音響整合層３１上に積層した後にアレイ化して第１圧電素子アレイ４を作製する方法以外に、予め第１圧電素子アレイ４を作製して音響整合層３１上に積層する方法がある。第１圧電素子アレイ４を別途作製することで、第１圧電素子アレイ４の量産性が向上する。予め第１圧電素子アレイ４を作製する方法について図２０から図２４を用いて以下に説明する。
【０１１３】
図２０は、第１圧電素子アレイ４の作製方法についての作製フロー図である。図２１は、圧電材料付基板の概要図である。図２２は、サンドブラスト加工を施したワークの概要図である。図２３は、音響分離部２４を形成したワークの概要図である。図２４は、研磨を施して音響分離部を両面に露出させたワークの概要図である。図２５は、ＰＺＴ２０１の両面に電極１０２、１０３を形成したワークを示す概要図である。
【０１１４】
以下、図２０の作製フロー図を基に第１圧電素子アレイ４の作製方法を説明する。最初にステップＳ３０にて、図２１（ａ）に示すような圧電材料付基板を準備する。無機圧電材料は前述のようにＰＺＴ等を用いる。ＰＺＴを基板２０２上に塗布し、焼成することで基板２０２上に焼結したＰＺＴ２０１を得る。
【０１１５】
次にステップＳ３１にて、基板２０２を研磨により除去し、図２１（ｂ）に示すように焼結したＰＺＴ２０１の基板を得る。
【０１１６】
次にステップＳ３２にて、サンドブラスト加工を行い、第１圧電素子アレイ４を形成する各無機圧電素子２２の形状を浮彫りにする。図２２は、サンドブラスト加工を行ったワークの概要図である。図２２（ｂ）は上面図であり、図２２（ａ）は図２２（ｂ）におけるジグザグの一点鎖線ＡＢに沿った断面図である（以下、図２３から図２５まで同様）。無機圧電素子２２の配列は、図９で示したような碁盤面状でもよいが、図２２（ｂ）に示すように、ハニカム構造でもよい。サンドブラスト加工の特徴として、図２２（ａ）に示すようにエッチング部分がややすり鉢状になるが、超音波探触子の機能を発揮させる上で問題ない。
【０１１７】
次にステップＳ３３にて、音響分離部２４の作製を行う。具体的には、上記した芯材３３に用いた材料と音響インピーダンスが略等しい材料を選択し、図２３に示すように、ＰＺＴ２０１の基板のエッチングした部分に埋めこむ。芯材３３にシリコンゴムを採用すれば、音響分離部２４には同じ組成のシリコンゴムを採用してもよいし、作製上の都合を考慮して異なる組成のシリコンゴムを選択してもよい。また、上記のようにエポキシ樹脂を採用してもよい。
【０１１８】
次にステップＳ３４にて、ステップＳ３３にて作製したワークにおいて、音響分離部２４をワークの表裏面に露出させることで、第１圧電素子アレイ４を形成する個々の無機圧電素子２２に分離するため、ワークの一方の面を研磨する。図２４に研磨後のワークの概要を示す。
【０１１９】
最後にステップＳ３５にて、図２５に示すように、ＰＺＴ２０１が露出している面に電極１０２、１０３を形成して、第１圧電素子アレイ４が完成する。
【０１２０】
以上のように本実施形態によれば、前記第１圧電素子アレイに配列された第１圧電素子の間に音響分離部を設け、前記音響分離部を貫通して前記第２電極に接続される信号線を、前記音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材と、該芯材外周に沿って覆設された導電性層からなる信号線と、を用いて形成することで、複数の無機圧電素子２２の間における音響的クロストークの発生を防止することができる。
【０１２１】
また、有機圧電素子２１の電極１０６の個数（有機圧電素子２１の個数）と無機圧電素子２２の個数とを異ならせることで、無機圧電素子２２と有機圧電素子２１に要求される仕様に応じて、有機圧電素子２１の電極１０６の個数と無機圧電素子２２の個数とを設計することが可能となる。例えば、有機圧電素子２１が備える圧電素子の個数を多くして、各圧電素子の面積を小さくすることが可能となり、有機圧電素子２１を受信用に用いる場合に、その受信分解能を向上することができる。
【０１２２】
また、有機圧電素子２１の電極１０６の面積と無機圧電素子２２の電極１０２、１０３面積とを異ならせることで、無機圧電素子２２と有機圧電素子２１に要求される仕様に応じて、有機圧電素子２１の電極１０６の面積と無機圧電素子２２の電極１０２、１０３の面積とを設計することが可能となる。例えば１個の無機圧電素子２２の面積を大きくして、無機圧電素子２２同士を画する溝の総面積を小さくし、以って各無機圧電素子２２の面積を合わせた総面積を増加させることで、超音波探触子２の送信パワーを大きくすることができる。
【０１２３】
また、第１圧電素子アレイに配列された第１圧電素子同士の間に音響分離部を形成する工程と、音響分離部に貫通孔を形成し、貫通孔の内周面に導電性層を形成した後に、貫通孔の内空間に音響分離部の音響インピーダンスに略等しい音響インピーダンスを有する芯材を充填し固化する工程と、を超音波探触子の作製方法に採用することで、前記第１圧電素子アレイに配列された前記第１圧電素子間における音響的クロストークの発生を防止することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１  超音波診断装置本体
２  超音波探触子
３  ケーブル
４  第１圧電素子アレイ
５  有機圧電素子アレイ
１１  操作入力部
１２  送信回路
１３  受信回路
１４  画像処理部
１５  表示部
１６  制御部
２１  有機圧電素子
２２  無機圧電素子
２３  音響制動部材
２４  音響分離部
２５  共通接地電極
２６、２７、３１  音響整合層
２８  導電パッド
２９  第１信号線
３０  第２信号線
３２  導電性部材
３３  芯材
４１  溝
５０  両面電極付無機圧電素子
５１  レーザ加工孔
５３  フォトレジスト膜
５５  金属ロール
５６  金属板
５８  電極
５９  高周波電源
６０  蒸着チャンバ
６１  ボード
６２  ワーク
１０２、１０３、１０６、１０７  電極
２０２  基板
【図１６】
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【図１７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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