(57)【要約】【課題】チャンネル間の圧電体特性の一様性が向上する接合圧電体および超音波プローブを提供すること。【解決手段】本実施形態に係る接合型圧電振動子は、複数の単結晶圧電素子を接合した接合圧電体と、接合圧電体における複数の面のうち、第１方向および第１方向と交わる第２方向に平行な第１面側と第２面側とに設けられた電極とを具備し、第１面に関して単結晶圧電素子の結晶方位は［１００］であり、単結晶圧電素子のうち少なくとも一つに関して、第１方向に垂直な第３面の結晶方位は他の単結晶圧電素子における第３面の結晶方位とは異なり、単結晶圧電素子のうち少なくとも一つに関して、第２方向に垂直な第４面の結晶方位は他の単結晶圧電素子における前記第４面の結晶方位とは異なり、接合圧電体は、第１方向に沿って複数の単結晶圧電素子を配列して形成した複数の単結晶圧電素子の列を、接合位置を異ならせながら第２方向へ配列して形成されること、を特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単結晶圧電素子を接合した接合圧電体と、
前記接合圧電体における複数の面のうち、第１方向および前記第１方向と交わる第２方向に平行な第１面側と第２面側とに設けられた電極とを具備し、
前記第１面に関して、前記単結晶圧電素子の結晶方位は［１００］であり、
前記単結晶圧電素子のうち少なくとも一つに関して、前記第１方向に垂直な第３面の結晶方位は、他の単結晶圧電素子における前記第３面の結晶方位とは異なり、
前記単結晶圧電素子のうち少なくとも一つに関して、前記第２方向に垂直な第４面の結晶方位は、他の単結晶圧電素子における前記第４面の結晶方位とは異なり、
前記接合圧電体は、前記第１方向に沿って前記複数の単結晶圧電体素子を配列して形成した前記複数の単結晶圧電素子の列を、接合位置を異ならせながら前記第２方向へ配列して形成される接合型圧電振動子。
【請求項２】
前記接合圧電体を形成する単結晶圧電素子は、前記複数の単結晶圧電素子を前記第１方向に沿って配列する一方、前記第２方向に対しては傾斜して配列される請求項１に記載の接合型圧電振動子。
【請求項３】
前記接合圧電体を形成する単結晶圧電素子のうちいずれかは、前記第２方向に対して２つの単結晶圧電素子と隣接するよう配列される請求項１または２に記載の接合型圧電振動子。
【請求項４】
前記接合圧電体は複数に切断されており、切断方向は前記第２方向に平行な方向であり、
前記第２方向に沿って階段的に配列された前記単結晶圧電素子のうち互いに隣接する２つの単結晶圧電素子において、前記第１方向に沿ったずれ量は、前記単結晶圧電素子の前記第１方向に沿った幅より短く、かつ前記接合圧電体における切断された一部分の前記第２方向に沿った幅より長いこと、
を特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の接合型圧電振動子。
【請求項５】
前記単結晶圧電素子各々は、
前記接合圧電体において前記第１方向および前記第２方向に垂直な第３方向に沿った長さの１０％以下を半径として、角取りされた形状を有すること、
を特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の接合型圧電振動子。
【請求項６】
前記所定の割合は、
前記第３方向に沿った長さの１％以上１０％以下であること、
を特徴とする請求項５に記載の接合型圧電振動子。
【請求項７】
前記第１方向に沿った前記接合圧電体の長さは、４０乃至８０ｍｍであり、
前記第２方向に沿った前記接合圧電体の長さは、４ｍｍ乃至１５ｍｍであり、
前記第３方向に沿った前記接合圧電体の長さは、０．１乃至０．４ｍｍであり、
前記半径は、１乃至４０μｍであること、
を特徴とする請求項５に記載の接合型圧電振動子。
【請求項８】
前記接合圧電体の体積に対する前記単結晶圧電素子の体積の割合は、９０乃至９９．８％であること、
を特徴とする請求項１乃至請求項７のうちいずれか一項に記載の接合型圧電振動子。
【請求項９】
前記第１側と前記第２面側とに設けられた電極とのうちいずれか一方の電極の面積は、４乃至２５ｍｍ２であること、
を特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか一項に記載の接合型圧電振動子。
【請求項１０】
前記第１方向に沿って配列される前記単結晶圧電素子の数は５個以上であって、
前記第２方向に沿って配列される前記単結晶圧電素子の数は３個以上、１０個以下であること、
を特徴とする請求項１乃至請求項９のうちいずれか一項に記載の接合型圧電振動子。
【請求項１１】
前記単結晶圧電素子は、４０乃至７０ｍｏｌ％のマグネシウムニオブ酸鉛を有すること、
を特徴とする請求項１乃至請求項１０のうちいずれか一項に記載の接合型圧電振動子。
【請求項１２】
前記単結晶圧電素子は、１０乃至３０ｍｏｌ％のインジウムニオブ酸鉛またはジルコン酸鉛を有すること、
を特徴とする請求項１乃至請求項１１のうちいずれか一項に記載の接合型圧電振動子。
【請求項１３】
前記単結晶圧電素子にそれぞれ対応する複数のキュリー温度における最大値と最小値との温度差は、５乃至３０℃であること、
を特徴とする請求項１乃至請求項１２のうちいずれか一項に記載の接合型圧電振動子。
【請求項１４】
圧電単結晶の結晶方位が［１００］となる面で前記圧電単結晶を切断することにより、結晶方位［１００］面を有する単結晶ウエハを準備し、
前記結晶方位［１００］面に直交する第３面と、前記第３面および前記結晶方位［１００］面に直交する第４面とに沿って前記単結晶ウエハを切断することにより、複数の単結晶圧電素子を作製し、
前記単結晶圧電素子の前記結晶方位［１００］面に垂直な第３面を第１方向に沿って配列し、前記第１方向に交わる第２方向に沿って、前記単結晶圧電素子を階段的に配列し、
前記第１方向に交わる第２方向に沿って、前記単結晶圧電素子を階段的に配列して接合し、
前記単結晶圧電素子における複数の面のうち、前記結晶方位［１００］面に平行な第１面と第２面とに電極を設けること、
を具備することを特徴とする接合型圧電振動子製造方法。
【請求項１５】
前記単結晶圧電素子における角部分の角取りは、バレル研磨処理により実行されることをさらに具備すること、
を特徴とする請求項１４に記載の接合型圧電振動子製造方法。
【請求項１６】
前記角取りされた単結晶圧電素子は、２５０乃至５００℃で熱処理されること、をさらに具備すること、
を特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の接合型圧電振動子製造方法。
【請求項１７】
第１方向と前記第１方向と交わる第２方向とに平行な第１面に対して平行に配置された複数のチャンネルを有する超音波プローブであって、
前記チャンネル各々は、複数の単結晶圧電素子にそれぞれ対応する素子部分と、前記単結晶圧電素子を接合する複数の接合部分とを有し、
前記単結晶圧電素子の前記第１面に平行な結晶方位は、［１００］面であり、
前記単結晶圧電素子のうち少なくとも一つに関して、前記第１方向に垂直な第３面の結晶方位は、他の単結晶圧電素子における前記第３面の結晶方位とは異なり、
前記単結晶圧電素子のうち少なくとも一つに関して、前記第２方向に垂直な第４面の結晶方位は、他の単結晶圧電素子における前記第４面の結晶方位とは異なり、
前記接合部分は、前記第１面において、前記第１方向に平行な複数の第１部分と、前記第２方向に平行な少なくとも一つの第２部分とを有し、
前記チャンネル各々において、前記第２方向に垂直であって対向する２面における前記接合部分の位置は、それぞれ異なること、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項１８】
前記第２方向に沿った階段的な配列において、前記単結晶圧電素子の個数がｎ個である場合、前記チャネル１つにつき前記第２部分の個数は（ｎ−２）個以下であること、
を特徴とする請求項１７に記載の超音波プローブ。
【請求項１９】
圧電単結晶の結晶方位が［１００］となる面で前記圧電単結晶を切断することにより、結晶方位［１００］面を有する単結晶ウエハを準備し、
前記結晶方位［１００］面に直交する第３面と、前記第３面および前記結晶方位[１００]面に直交する第４面とに沿って前記単結晶ウエハを切断することにより、複数の単結晶圧電素子を作製し、
前記単結晶圧電素子を第１方向に沿って配列し、
前記第１方向に交わる第２方向に沿って、前記角取りされた単結晶圧電素子を階段的に配列して接合した接合圧電体を作製し、
前記結晶方位［１００］面に平行な第１面と第２面とに電極を設け、
前記第１面に少なくとも一つの音響整合層を設け、
前記第１方向に沿った所定の間隔で、前記第１方向と前記第２方向とに垂直な第３方向と前記第２方向とに沿って、前記接合圧電体とを分割し、
前記第２面の電極の背面にバッキング材を設け、
前記音響整合層の前面に音響レンズを設けること、
を特徴とする超音波プローブ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、接合型圧電振動子、接合型圧電振動子製造方法、超音波プローブおよび超音波プローブ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用の超音波診断装置や超音波画像検査装置は、対象物に対し超音波信号を送信し、その対象物内からの反射信号（エコー信号）を受信して対象物内を画像化する装置である。この医療用の超音波診断装置および超音波画像検査装置においては、超音波信号送受信機能を有する電子操作式のアレイ式超音波プローブが主に用いられている。
【０００３】
一般的な超音波プローブは、バッキング材料と、バッキング材料上に接合され、圧電体の両面に電極が形成された振動子と、振動子上に接合された音響整合層とを有する。振動子および音響整合層には、アレイ加工により複数のチャンネルが形成される。音響整合層上には音響レンズが形成される。各チャンネルのアレイ振動子の電極には、制御信号基板（フレキシブル印刷配線板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下、ＦＰＣと呼ぶ））が設けられる。超音波プローブは、ＦＰＣに接続されたケーブルを介して、超音波診断装置および超音波画像検査装置などの装置本体に接続される。超音波プローブには、対象物の診断部位に応じて異なる大きさと周波数のプローブが用いられる。一般的には、２〜３ＭＨｚの中心周波数を有する心臓用の循環器プローブ、３〜５ＭＨｚの中心周波数を有する腹部コンベックスプローブ、６〜１２ＭＨｚの中心周波数を有する高周波リニアプローブなどが主要な超音波プローブである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２-１２２４９９号公報
【特許文献２】特開平６−３８９６３号公報
【特許文献３】特開２００１−２７６０６７号公報
【特許文献４】特開２００５−１０１７４８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Kailiang Ren et al., Single Crystal PMN-PT/Epoxy 1-3 Composite for Energy-Harvesting Application, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 53, no. 3, march 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
目的は、アレイダイシング後のチャンネル間の圧電体特性の一様性を向上可能な接合型圧電振動子、接合型圧電振動子製造方法、超音波プローブおよび超音波プローブ製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る接合型圧電振動子は、複数の単結晶圧電素子を接合した接合圧電体と、前記接合圧電体における複数の面のうち、第１方向および前記第１方向と交わる第２方向に平行な第１面側と第２面側とに設けられた電極とを具備し、前記第１面に関して、前記単結晶圧電素子の結晶方位は［１００］であり、前記単結晶圧電素子のうち少なくとも一つに関して、前記第１方向に垂直な第３面の結晶方位は、他の単結晶圧電素子における前記第３面の結晶方位とは異なり、前記単結晶圧電素子のうち少なくとも一つに関して、前記第２方向に垂直な第４面の結晶方位は、他の単結晶圧電素子における前記第４面の結晶方位とは異なり、前記接合圧電体は、前記第１方向に沿って前記複数の単結晶圧電素子を配列して形成した前記複数の単結晶圧電素子の列を、接合位置を異ならせながら前記第２方向へ配列して形成されること、を特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る接合型圧電振動子を製造する手順の流れを示すフローチャートである。
【図２】図２は、本実施形態に係り、単結晶圧電素子の超音波放射面において、角取りされた４隅を、角取りに関する半径とともに示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係り、複数の単結晶圧電素子を第１、第２方向に配列させる処理を説明するための説明図である。
【図４】図４は、本実施形態に係り、複数の単結晶圧電素子を第１方向に沿って直線的に、第２方向に沿って階段的に配列した一例を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係り、図４の一部分を拡大した一例を示す拡大図である。
【図６】図６は、本実施形態に係り、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第１配列パターンの一例を、従来例１乃至３とともに示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係り、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第２配列パターンの一例を、従来例１、従来例４および５とともに示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係り、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第３配列パターンの一例を、従来例１、従来例６および７とともに示す図である。
【図９】図９は、本実施形態に係り、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第４配列パターンの一例を、従来例１、従来例８および９とともに示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係り、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第５配列パターンの一例を、従来例１、従来例１０および１１とともに示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係り、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第６配列パターンの一例を、従来例１、従来例１２および１３とともに示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係り、超音波プローブの構造の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る超音波プローブを製造する手順の流れを示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本実施形態の超音波プローブに係り、接合圧電体の超音波放射面における第７配列パターンの一例を、チャンネルの拡大図および一つのチャンネルにおけるレンズ方向に垂直な対向する２面とともに示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態の超音波プローブに係り、接合圧電体の超音波放射面における第８配列パターンの一例を、チャンネルの拡大図および一つのチャンネルにおけるレンズ方向に垂直な対向する２面とともに示す図である。
【図１６】図１６は、本実施形態の超音波プローブに係り、接合圧電体の超音波放射面における第９配列パターンの一例を、チャンネルの拡大図および一つのチャンネルにおけるレンズ方向に垂直な対向する２面とともに示す図である。
【図１７】図１７は、本実施形態に係るチャンネル毎の静電容量の値を、従来のチャンネル毎の静電容量の値とともに示す図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係るチャンネル毎の感度を、従来のチャンネル毎の感度とともに示す図である。
【図１９】図１９は、本実施形態に係り、感度測定の概略を示す概略図である。
【図２０】図２０は、従来技術に係り、直径８０ｍｍ単結晶ウエハの［１００］面を、切り出される単結晶圧電体（７５ｍｍ）とともに示す図である。
【図２１】図２１は、従来技術に係り、直径８０ｍｍ単結晶ウエハの［１００］面を、切り出される単結晶圧電体（４５ｍｍ）とともに示す図である。
【図２２】図２２は、従来技術に係り、直径８０ｍｍ単結晶ウエハの［１００］面を、切り出される単結晶圧電体（２５ｍｍ）とともに示す図である。
【図２３】図２３は、従来技術に係り、Ｄｉｃｅ＆Ｆｉｌｌ法で複合振動子を作製する場合の圧電体の加工途中の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
超音波プローブにおいて、分極された圧電振動子は超音波の送受信を行う能動部品である。超音波プローブには、広帯域で高感度のプローブを実現するために、圧電振動子の誘電率が大きいこと、圧電定数ｄ３３が大きいこと、誘電損失ＤＦが小さいこと、および音響インピーダンス（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ：以下、ＡＩと呼ぶ）が低いことが要求される。更に個々のチャンネル間の静電容量や感度ばらつきが小さいことが、シグナル／ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を向上させるために要望されている。
【００１０】
超音波プローブとしては、感度が高いことと、周波数帯域幅すなわち比帯域（ＢＷ）が大きいこととが要求される。ここで、感度は送信感度および受信感度（以下、送受信感度と呼ぶ）である。送受信感度は、圧電定数ｄ３３に関する重要な定数である電気機械結合係数と誘電率とで、決定される。一方、比帯域は次の方法で求められる。次式に従って、比帯域ＢＷ（％）は求められる。  
ＢＷ（％）＝１００×（ｆＨ−ｆＬ）／ｆＣ  
ここで、周波数ｆＬは、音圧がピーク値から６ｄＢに減衰する周波数である。ｆＨは、音圧がピーク値を示す周波数である。また、周波数ｆＬは、周波数ｆＨより小さい（ｆＬ＜ｆＨ）。周波数ｆＣは、次式によって表されるように、周波数ｆＬと周波数ｆＨとにより求まる中心周波数である。  
ｆＣ＝（ｆＬ＋ｆＨ）／２  
比帯域ＢＷを拡大させるには、前述の圧電定数ｄ３３が大きいこととＡＩが低いこととが重要である。圧電振動子による超音波の送受信には、厚み方向に伸縮する厚み振動が利用される。また、超音波プローブの中心周波数が２〜１０ＭＨｚの範囲であるために、圧電振動子の材料として、０．１〜０．５ｍｍの厚みを有する圧電材料が一般的には用いられる。
【００１１】
圧電材料としては、ジルコンチタン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３（以下：ＰＺＴと呼ぶ）系圧電セラミクスが１９７０年代から用いられてきた。ＰＺＴ系セラミクスにおいて、抗電界Ｅｃは６ｋＶ／ｃｍ以上と大きいが、圧電定数ｄ３３は１０００ｐＣ／Ｎ以下と低い。このために、ＰＺＴ系セラミクスを用いて高感度の超音波プローブを製造出来ない欠点があった。この欠点を改善するために、１９９５年ごろから鉛複合ペロブスカイト構造を持つ高性能の圧電単結晶が研究、実用化されてきている。
【００１２】
鉛複合ペロブスカイト構造を持つ高性能の圧電単結晶は、例えば、少なくとも５から６０ｍｏｌ％のチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）と、６０から９５ｍｏｌ％のＰｂ（Ｂ１，Ｎｂ）Ｏ３（Ｂ１はマグネシウム、亜鉛、インジウム、スカンジウムなどの少なくとも一つ）とから構成されたリラクサ系鉛複合ペロブスカイト化合物である。なお、鉛複合ペロブスカイト構造を持つ高性能の圧電単結晶は、リラクサ系鉛複合ペロブスカイト化合物に加えてビスマススカンジウム酸鉛（ＢｉＳｃＯ３）を含んでいてもよい。代表的な圧電材料としてマグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（以下、ＰＭＮ−ＰＴと呼ぶ）と、亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（以下、ＰＺＮ−ＰＴと呼ぶ）と、インジウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（以下、ＰＩＮ−ＰＴと呼ぶ）と、ＰＩＮ−ＰＭＮ−ＰＴ３成分型圧電材料とが知られている。
【００１３】
鉛複合ペロブスカイト構造を持つ高性能の圧電単結晶は、例えば、上記材料にジルコン酸鉛ＰｂＺｒＯ３を２０ｍｏｌ％以下で含ませてもよい。また、超音波プローブにおける矩形板振動子の６面における結晶方位が［１００］である圧電材料が、振動子として用いられている。これらの圧電材料は、その厚みが０．１〜０．５ｍｍとなるまで研磨される。銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）などを有する電極が、研磨された圧電材料の上下面に、焼付け方法、スパッタや蒸着方法、湿式メッキ方法などの方法で形成される。
【００１４】
電極が形成された圧電材料に、例えば、室温から２００℃の温度範囲で、１〜１００分程度に亘って、２ｋＶ／ｃｍから３０ｋＶ／ｃｍの直流電界を印加する分極処理が実行される。これにより、超音波振動子が完成する。以下、圧電材料として圧電単結晶を用いて作製された超音波振動子を単結晶振動子と呼ぶ。これらの圧電材料では、圧電材料の組成により相転移温度Ｔｒｔとキュリー温度Ｔｃとが異なる。超音波プローブには、例えば、抗電界Ｅｃが２〜１０ｋＶ／ｃｍであり、圧電定数ｄ３３が１０００〜３５００ｐＣ／Ｎであり、室温において１ｋＨｚで測定した時の誘電率が１０００〜１００００である圧電材料が用いられる。また、さらに低いＡＩを得るためにＰＺＴセラミクスや圧電単結晶を樹脂と複合させた複合圧電材料も知られている。以下、複合圧電材料を用いて作成される超音波振動子を複合振動子と呼ぶ。
【００１５】
しかしながら、超音波プローブに関する圧電材料として、これまで知られている圧電単結晶（以下、単結晶材料と呼ぶ）を用いて従来の方法で振動子を製造した場合には次のような問題点がある。  
（１）複数の単結晶振動子における特性差が大きい。特に３５ｍｍ以上の大型振動子を用いて腹部コンベックスプローブおよび高周波リニアプローブを製造した際、複数のチャンネルに関して静電容量、感度、比帯域のばらつきが１０％以上となる。  
（２）複数の超音波プローブを製造した際、複数の超音波プローブの間の感度および比帯域のばらつきが１０％以上となる。  
（３）超音波プローブの製造過程におけるアレイダンシングにより、誘電率および圧電定数ｄ３３が低下する。これにより、誘電率および結合係数が設計値に到達せず、結果として感度が低下する。  
（４）脆い単結晶材料に対する分極処理において、単結晶材料に反りなどが発生することがある。これにより、単結晶材料に割れが多発する。更に単結晶材料から作製された単結晶振動子を整合層などと張り合わせる際の加圧で、単結晶振動子に割れが多発する。これにより、特に長さが３５ｍｍ以上の振動子、又は厚みが０．３ｍｍ以下の単結晶振動子を用いる超音波プローブにおいて、製造歩留りが低い。  
（５）特に従来のダイスアンドフィル（ｄｉｃｅ  ＆  ｆｉｌｌ）法を用いた複合振動子の製造方法では、数か所の不良単結晶振動子が生じるだけで、超音波プローブにおける単結晶振動子全体が不良となる。従って、腹部コンベックスプローブ用振動子のような大型形状（６５ｍｍ×１２ｍｍ×０．２５ｍｍ（縦×横×厚み）の単結晶振動子を安定的に製造することが難しい。また、従来のｄｉｃｅ  ＆  ｆｉｌｌ法では、複合振動子における単結晶の割合が９０％以上の充填率を持つ複合振動子を作製することが出来ない。このため、単結晶振動子における複数の素子各々の電気容量が低下することにより、プローブとケーブルの電気的インピーダンスマッチングが取りにくくなり感度が低下する。  
特に（１）の問題は、例えば、長さが３５−５０ｍｍ程度の高周波リニアプローブ用振動子や長さが７５ｍｍ程度の腹部コンベックスプローブ用振動子を、直径８０ｍｍ以上の単結晶板から切り出して製造する場合は、図２０乃至図２２に示すように、単結晶ウエハにおける面内での周辺部と中心部とで、誘電率および結合係数が異なる。図２０、図２１において、２０８は中央部、２０９は周辺部を示す。このために５０−３００チャンネルから構成される超音波プローブにおいては、チャンネル間やプローブ間の感度のばらつきが大きくなる。チャンネル間やプローブ間の感度のばらつきの増大は、著音波プローブの量産において大きな問題となっている。この問題は、単結晶の育成時において直径８０ｍｍを越えるような大型るつぼの周辺部と中央部とでは、大型るつぼ内における温度が不均一であることが主要因である。このため、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯと異なる分配係数を有するＴｉＯ２の量が、大型るつぼの周辺部と中心部とで異なるために生じる本質的な問題である。この本質的な問題は、解決が望まれている。図２３は、単結晶圧電複合振動子を従来のＤｉｃｅ＆Ｆｉｌｌ法で作製する場合の振動子の加工途中の一例を示す図である。
【００１６】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る接合型圧電振動子および超音波プローブについて説明する。なお、以下の説明において、略同一の構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る接合型圧電振動子を説明する。  
本実施形態に係る接合型圧電振動子は、以下の方法で製造される。  
図１は、本接合型圧電振動子を製造する手順の流れを示すフローチャートである。まず、マグネシウムニオブ酸鉛Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３（略号ＰＭＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３（略号ＰＺＮ）、またはインジウムニオブ酸鉛Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３（略号ＰＩＮ）と、チタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３（略号ＰＴ）との混晶における相境界近傍の結晶（以下、圧電単結晶と呼ぶ）がブリッジマン法などにより作製される（ステップＳａ１）。これらは、例えば、７１ＰＭＮ−２９ＰＴ、９３ＰＺＮ−７ＰＴ、６３ＰＩＮ−３７ＰＴおよび上記チタン酸鉛の混合物である２４ＰＩＮ−４５ＰＭＮ−３１ＰＴなどである。
【００１８】
結晶方位が［１００］となる面（以下、［１００］面と呼ぶ）で、圧電単結晶インゴットは、ワイヤーソーなどで切断される。この切断により、単結晶ウエハが作製される（ステップＳａ２）。作製された単結晶ウエハは、例えば、０．１乃至０．６ｍｍの厚みと、０．５ｃｍ２乃至１００ｃｍ２の面積とを有する。なお、単結晶ウエハの形状は任意である。単結晶ウエハは、ダイサーを用いて、長さおよび幅が０．１乃至５ｍｍとなるように切断加工される。この切断加工により、例えば、０．０１乃至２５ｍｍ２の面積と、０．１乃至０．６ｍｍの厚みとを有する複数の単結晶圧電素子が作製される（ステップＳａ３）。
【００１９】
なお、［１００］面が超音波放射面（以下、Ｚ面と呼ぶ）であれば、ダイサーによる切断加工（ダイシング）において、Ｚ面と異なる他の面の結晶方位は、［１００］からずれていててもよい。他の面とは、例えばＺ面に直交する２面である。以下、これら２面をＸ面、Ｙ面と呼ぶ。  典型的な単結晶圧電素子の形状は、長さ、幅、厚みがそれぞれ０．１５ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．５ｍｍまたは、２ｍｍ、２ｍｍ、０．５ｍｍとなる形状である。なお、長さ、幅、厚みがそれぞれ０．１５ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．５ｍｍとなる形状を有する単結晶圧電素子を棒状圧電素子と呼び、長さ、幅、厚みがそれぞれ２ｍｍ、２ｍｍ、０．５ｍｍとなる形状を有する単結晶圧電素子を板状圧電素子と呼ぶ。
【００２０】
複数の単結晶圧電素子各々の角は、例えば、バレル研磨処理により、角取りされる（ステップＳａ４）。具体的には、複数の単結晶圧電素子各々の角は、例えば単結晶圧電素子の厚み（結晶方位［１００］面に対向する対向面と結晶方位［１００］面との間の距離）の１０％以下を半径として、角取りされる。より好ましくは、単結晶圧電素子の厚みの１％以上１０％以下を半径として各取りされる。なお、Ｒ付けにおける半径は、例えば、１乃至４０μｍであってもよい。
【００２１】
図２は、単結晶圧電素子の超音波放射面において、角取りされた４隅を、角取りに関する半径とともに示す図である。図２における点線は、角取り（Ｒ付け）に関する円を示している。ここで、図２におけるＲは、点線の円の半径を示している。図２におけるｔは、単結晶圧電素子の厚みを示している。
【００２２】
ダイサーにて切断後の単結晶圧電素子（棒状圧電素子および板状圧電素子）に対して、超音波洗浄が実行される。超音波洗浄が実行された単結晶圧電素子は、乾燥される。乾燥後、単結晶圧電素子は、酸化アルミニウムのるつぼ（以下アルミナるつぼと呼ぶ）に投入される。アルミナるつぼに、例えば、２５０乃至５００℃の熱が、数時間にわたって加えられる。これにより、単結晶圧電素子に熱処理が実行される（ステップＳａ５）。この熱処理により、加工歪が取り去られる。
【００２３】
熱処理された単結晶圧電素子は、［１００］面がＺ面と一致するように、配列される。具体的には、熱処理された単結晶圧電素子は、Ｚ面に平行な第１方向（以下、アレイ方向と呼ぶ）に沿って、直線的に配列される（ステップＳａ６）。熱処理された単結晶圧電素子は、Ｚ面に平行であって、アレイ方向に交わる第２方向（以下、レンズ方向と呼ぶ）に沿って、階段的に配列される（ステップＳａ７）。なお、ここではアレイ方向とレンズ方向とは直行するものとする。レンズ方向に沿って配列された複数の単結晶圧電素子にうち、互いに隣接する２つの単結晶圧電素子において、アレイ方向に沿ったずれ量ａ’は、単結晶圧電素子のアレイ方向に沿った幅ａより短く、かつ後述する接合圧電体をレンズ方向に沿って切断する切断間隔ｗより長い。なお、切断間隔ｗは、言い換えると接合圧電体の切断された一部分の前記第２方向に沿った幅である。すなわち、上記関係は、  
ｗ≦ａ’＜ａ・・・（１）  
となる。
【００２４】
ステップＳａ６およびステップＳａ７における配列に関する処理（以下、配列処理と呼ぶ）は、例えば、所定の枠に、［１００］面を上面（Ｚ面）として単結晶圧電素子を投入し、所定の振動を加えることにより実行される。所定の枠は、Ｚ面に垂直な第３方向（以下、厚み方向と呼ぶ）に沿って、例えば、単結晶圧電素子の厚みに対応する厚みを有する。説明を簡単にするため、複数の単結晶圧電素子各々におけるＺ面の形状は、角取りされた正方形（例えば、４ｍｍ×４ｍｍ）であるものとする。なお、複数の単結晶圧電素子各々におけるＺ面の形状は、角取りされた長方形であってもよい。また、切断間隔ｗは、一例として０．３ｍｍであるとする。式（１）により、ずれ量ａ’は、０．３ｍｍ≦ａ’＜４ｍｍとなる。一例として、アレイ方向に沿った接合型圧電振動子の長さＡは、６８ｍｍであるとする。また、レンズ方向に沿った接合型圧電振動子の長さＢは、１２ｍｍであるとする。
【００２５】
図３は、上記場合における配列処理に用いられる所定の枠の一例を示す図である。図３におけるＳの部分は、レンズ方向に沿って単結晶圧電素子を階段的に配列させるために設けられた階段部分である。図３に示すように階段部分Ｓの寸法および形状は、レンズ方向に沿った単結晶圧電素子の長さｐと、ずれ量ａ’と、レンズ方向に沿った接合型圧電振動子の長さＢとにより予め決定される。図３における階段部分は２段である。例えば、接合型圧電振動子の長さＢが１６ｍｍである場合、階段部分の段数は、３段となる。一般的には、階段部分の段数は、Ｂ／ｐにおける整数となる。
【００２６】
所定の枠を用いた配列処理において、複数の単結晶圧電素子は、アレイ方向によって直線的に配列され、レンズ方向に沿って階段的に配列される。図４は、複数の単結晶圧電素子をアレイ方向沿って直線的に、レンズ方向に沿って階段的に配列した一例を示す図である。図４に示すように、レンズ方向の各行ごとに、ずれ量ａ’だけアレイ方向にずらして、単結晶圧電素子は配列される。配列処理において、Ｚ面は、［１００］面となる。また、アレイ方向に沿った直線的な配列における単結晶圧電素子の好ましい個数は、例えば、５個以上である。加えて、レンズ方向に沿った階段的な配列における単結晶圧電素子の好ましい個数は、例えば、３個以上であって１０個以下である。なお、レンズ方向に沿った階段的な配列における単結晶圧電素子の最も好ましい個数は、３個以上であって５個以下である。加えて、配列された複数の単結晶圧電素子各々において、Ｘ面における結晶方位は非一様となる。以下、Ｘ面、Ｙ面における結晶方位の非一様性について説明する。
【００２７】
例えば、チャンネルを形成するための接合圧電体に対する切断処理後、１つのチャンネルに含まれる複数の単結晶圧電素子のうち少なくとも一つにおけるＸ面（第３面）の結晶方位は、同じチャンネルに含まれる他の単結晶圧電素子のＸ面の結晶方位と異なっていてもよい。同様に、１つのチャンネルに含まれる複数の単結晶圧電素子のうち少なくとも一つにおけるＹ面（第４面）の結晶方位は、同じチャンネルに含まれる他の単結晶圧電素子のＹ面の結晶方位と異なっていてもよい。
【００２８】
複数の単結晶圧電素子の配列後に、粘性を低下させたエポキシ樹脂、シリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、シアノアクリレート、ポリウレタン樹脂等など（以下、樹脂と呼ぶ）が、所定の枠内であって、配列された単結晶圧電素子の間に充填される。図５は、図４の一部分を拡大した一例を示す図である。樹脂は、例えば、図５に示すように角取りにより生じた隙間と、複数の単結晶圧電素子間の隙間に充填される。単結晶圧電素子と樹脂との混成物に対して、真空脱泡が実行される。その後、樹脂は、室温から１００℃の間で１乃至２４時間かけて硬化される（ステップＳａ８）。
【００２９】
十分に樹脂を硬化させた後、複数の単結晶圧電素子と樹脂とを接合した接合圧電体が、所定の枠から取り出される。取り出された接合圧電体の上下（超音波放射面である第１面と背面である第２面）面は、平面研磨機またはダイサーブレードを用いて研磨される（ステップＳａ９）。この研磨は、接合圧電体の厚みが所定の厚みｔとなるまで実行される（厚み研磨）。所定の厚みｔは、使用される超音波の周波数に依存する。所定の厚みｔは、例えば、０．１乃至０．４ｍｍである。
【００３０】
研磨後、ＭｎＯｘ、ＺｎＯ、ＴｉＯｘ、ＳＲＯ（ストロンチウムルテニウムオキサイド）、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの半導体下地電極が、研磨された両面に、スパッタ法やメッキ方法及び溶液方法でコートされる。半導体下地電極に続けて、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）などの下部電極が、スパッタ法やメッキ方法及び溶液方法で設けられる。下部電極に続けて、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）などの上部電極が、スパッタ法やメッキ方法及び溶液方法で設けられる。上部電極の取り付け後、電極が取り付けられた接合圧電体の外形は、加工される（ステップＳａ１０）。以下、半導体下地電極と下部電極がヘテロ構造に形成されたものを複合電極と呼ぶ。
【００３１】
例えば、半導体下地電極の酸化マンガンは、５乃至３０ｎｍの厚みであって、多孔質となる。多孔質とは、例えば、単位体積当たりの隙間の割合を示す空隙率が２０乃至８０％となることを示す。例えば下部電極は、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みであって、一部は酸化マンガンの多孔質部分の空隙を埋める形で緻密質となる。緻密質とは、例えばパラジウム、ニッケル、クロム、チタン金属の空隙率が０乃至５％となることを示す。例えば上部電極は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚みであって、緻密質となる。緻密質とは、例えば、金、白金、銀の空隙率が０乃至５％となることを示す。なお、電極は、３層に限定されず、単層または２層以上の構造としてもよい。以下、電極が取り付けられた接合圧電体を接合型圧電振動子と呼ぶ。電極が取り付けられた後、接合型圧電振動子の外形は、矩形または円盤などの形状に、用途に応じて加工される。
【００３２】
図６は、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第１配列パターンの一例を、従来例１乃至３とともに示す図である。図６における第１配列パターンは、アレイ方向に沿って直線的に複数の単結晶圧電素子を配列させ、レンズ方向の１行目における複数の単結晶圧電素子に対して、レンズ方向の２行目における複数の単結晶圧電素子をアレイ方向に沿ってずれ量ａ’だけずらした位置に配列させる配列パターンである。図６における従来例１は、複合化されていない１枚の単結晶圧電体である。図６における従来例２は、アレイ方向に対して、２枚の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図６における従来例３は、格子状に整列された複数の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。すなわち、レンズ方向に隣り合う単結晶圧電素子同士のアレイ方向のずれ量はゼロである。図６から明らかなように、従来例１乃至３において、本実施形態に係る複数の単結晶圧電素子の配列に見られるようなずれ量はない。
【００３３】
図７は、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第２配列パターンの一例を、従来例１、従来例４および５とともに示す図である。図７における第２配列パターンは、図６の第１配列パターンに加えて、レンズ方向の２行目における複数の単結晶圧電素子に対して、レンズ方向の３行目における複数の単結晶圧電素子を、アレイ方向に沿ってずれ量ａ’だけずらした位置に配列させる配列パターンである。図７における従来例４は、アレイ方向に対して、３枚の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図７における従来例５は、格子状に整列された複数の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図７から明らかなように、従来例１、従来例４および５において、本実施形態に係る複数の単結晶圧電素子の配列に見られるようなずれ量はない。
【００３４】
図８は、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第３配列パターンの一例を、従来例１、従来例６および７とともに示す図である。図８における第３配列パターンは、図７の第２配列パターンに加えて、レンズ方向の３行目における複数の単結晶圧電素子に対して、レンズ方向の４行目における複数の単結晶圧電素子をアレイ方向に沿ってずれ量ａ’だけずらした位置に配列させる配列パターンである。図８における従来例６は、アレイ方向に対して、４枚の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図８における従来例７は、格子状に整列された複数の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図８から明らかなように、従来例１、従来例６および７において、本実施形態に係る複数の単結晶圧電素子の配列に見られるようなずれ量はない。
【００３５】
図９は、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第４配列パターンの一例を、従来例１、従来例８および９とともに示す図である。図９における第４配列パターンは、図８の第３配列パターンに加えて、レンズ方向の４行目における複数の単結晶圧電素子に対して、レンズ方向の５行目における複数の単結晶圧電素子をアレイ方向に沿ってずれ量ａ’だけずらした位置に配列させる配列パターンである。図９における従来例８は、アレイ方向に対して、５枚の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図９における従来例９は、格子状に整列された複数の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図９から明らかなように、従来例１、従来例８および９において、本実施形態に係る複数の単結晶圧電素子の配列に見られるようなずれ量はない。
【００３６】
図１０は、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第５配列パターンの一例を、従来例１、従来例１０および１１とともに示す図である。図１０における第５配列パターンは、図９の第４配列パターンに加えて、レンズ方向の５行目における複数の単結晶圧電素子に対して、レンズ方向の６行目における複数の単結晶圧電素子をアレイ方向に沿ってずれ量ａ’だけずらした位置に配列させる配列パターンである。図１０における従来例１０は、アレイ方向に対して、６枚の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図１０における従来例１１は、格子状に整列された複数の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図１０から明らかなように、従来例１、従来例１０および１１において、本実施形態に係る複数の単結晶圧電素子の配列に見られるようなずれ量はない。
【００３７】
図１１は、接合圧電体の超音波放射面における単結晶圧電素子の第６配列パターンの一例を、従来例１、従来例１２および１３とともに示す図である。図１１における第６配列パターンは、図６における第１配列パターンと似ている。第１配列パターンと第６配列パターンとの相違は、単結晶圧電素子のＺ面の形状にある。すなわち、第１配列パターンで用いられる単結晶圧電素子のＺ面の形状は、正方形である。第６配列パターンで用いられる単結晶圧電素子のＺ面の形状は、アレイ方向に対して長軸を有し、レンズ方向に対して短軸を有する長方形である。図１１における従来例１２は、アレイ方向およびレンズ方向に対してそれぞれ２枚ずつ配列された計４枚の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図１１における従来例１３は、格子状に整列された複数の単結晶圧電素子を接合した圧電体である。図１１から明らかなように、従来例１、従来例１２および１３において、本実施形態に係る複数の単結晶圧電素子の配列に見られるようなずれ量はない。
【００３８】
なお、接合圧電体の体積に対する接合圧電体に含まれる複数の単結晶圧電素子の体積の割合（以下、体積率と呼ぶ）は、９０乃至９９．８％程度まで自由に変化させることが出来る。これにより、音響インピーダンス（ＡＩ）を変化させることが可能である。また、接合型圧電振動子における複数の単結晶圧電素子各々に設けられた電極の面積は、例えば、４乃至２５ｍｍ２となる。
【００３９】
室温から１８０℃程度までの温度範囲で、２ｋＶ／ｃｍから２０ｋＶ／ｃｍまでの範囲における直流電界が、研磨加工された接合型圧電振動子に対して、１乃至３０分程度印加される。直流電界の印加により、接合型圧電振動子は分極され、接合型圧電振動子が完成される。直流電界の印加（分極処理）は、図１のフローチャートにおけるステップＳａ１０の処理の後に実行される。
【００４０】
分極処理した２４時間後に、接合型圧電振動子における静電容量と誘電損失と圧電特性とを測定して、評価を行った。圧電特性、誘電特性は２５℃においてＬＣＲメータで１ｋＨｚ、１ｖｒｍｓで行う。圧電歪定数ｄ３３はｄ３３メータを用いて測定する。電気機械結合係数はインピ−ダンスアナライザを用いて求める。すなわち、分極と特性の測定、評価に関する処理は、分極処理の２４時間後に実行される。
【００４１】
今回の測定に用いた接合型圧電振動子の形状は、長さ、幅、厚みがそれぞれ１０ｍｍ、１０ｍｍ、０．３ｍｍと１０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．３ｍｍとである。前者で容量、誘電損失、誘電率、結合係数ｋｔを求め、後者では容量、誘電損失、誘電率、短冊状振動子の結合係数ｋ３３’を求めた。
【００４２】
続いて、本実施形態に係る超音波プローブを説明する。  
まず、超音波プローブの構成について、図１２を参照して説明する。図１２は、超音波プローブの構造の一例を示す図である。
【００４３】
図１２に示すように、超音波プローブ２０１は、バッキング材１００と、信号用ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０２と、接合型振動素子１と、第１の音響整合層１０６と、第２の音響整合層１０８と、アース用ＦＰＣ１１０と、音響レンズ１１２とを有する。
【００４４】
バッキング材１００は、例えば、低い音響インピーンダンス（ＡＩ＝２乃至６ＭＲａｙｌｓ）を有する材料、もしくは硬度の高い金属などを有する。信号用ＦＰＣ１０２は、バッキング材１００の超音波放射面側に設けられる。信号用ＦＰＣ１０２の超音波放射面側には、金属配線が配置される。接合型振動素子１は、超音波放射面側と背面側とに図示していない電極層を有する。なお、電極層における接合型振動素子１側には、下地電極が設けられていてもよい。第１の音響整合層１０６は、接合型振動素子１の超音波放射面側に設けられる。第１の音響整合層１０６は、超音波放射面側と背面側とに図示していない電極を有する。第２の音響整合層１０８は、接合型振動素子１の超音波放射面側に設けられる。第２の音響整合層１０８は、超音波放射面側と背面側とに図示していない電極を有する。アース用ＦＰＣ１１０は、背面側にアース用電極を有する。音響レンズ１１２は、アース用ＦＰＣ１１０の超音波放射面側に設けられる。
【００４５】
なお、接合型振動素子１の超音波放射面側には、２層のみならず、３層または４層の音響整合層が配置されてもよい。複数の音響整合層が接合型振動素子１の超音波放射面側に設けられている場合、音響整合層各々の音響インピーダンスは、接合型振動素子１から音響レンズ１１２に向けて段階的に小さくなる。音響整合層が例えば１層の場合、接合型振動素子１の直上の１番目の音響整合層（第１の音響整合層）は、２５℃にて４〜７ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する。音響整合層が２層の場合、接合型振動素子１の直上の第１の音響整合層１０６は、２５℃にて５〜１０ＭＲａｙｌｓ、２番目の音響整合層（第２の音響整合層１０８）は、２〜４ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する材料を用いることが好ましい。
【００４６】
音響整合層が１層の場合、第１の音響整合層１０６は、例えば導電材料のカーボン、有機物であるエポキシ樹脂に酸化物粒子を添加することで音響インピーダンスを調整した材料から作られることが好ましい。
【００４７】
音響整合層が２層の場合、第１の音響整合層１０６は、例えば、カーボン、酸化物を含有するエポキシ樹脂の材料から作製される。第２の音響整合層１０８は、例えば、エポキシ、シリコーン、またはポリエチレン系樹脂材料などから作製されることが好ましい。なお、絶縁性のエポキシ材料を音響整合層に用いる場合には、必要に応じてメッキなどにより音響整合層の表面に導電性が付与されても良い。
【００４８】
音響整合層が３層の場合、第１の音響整合層１０６は、例えば、ガラス材料から作製される。第２の音響整合層１０８は、例えば、カーボン、エポキシに酸化物を充填した材料などから作製される。第３の音響整合層は、ポリエチレン系樹脂材料、シリコーン系樹脂などから作製されることが好ましい。なお、絶縁性の材料を音響整合層に用いる場合には、導電性が、必要に応じてスパッタやメッキなどにより音響整合層の表面に付与されても良い。
【００４９】
続いて、超音波プローブ２０１の作製方法について説明する。  
図１３は、超音波プローブ２０１を製造する手順の流れを示すフローチャートである。上記接合型圧電振動子の製造方法で説明した方法で、接合型圧電振動子が作製される（ステップＳｂ１乃至ステップＳｂ１０）。接合型圧電振動子の背面側に信号取り出し用ＦＰＣとバッキング材とが接着される（ステップＳｂ１１）。接合型圧電振動子の超音波放射面側に複数の音響整合層が接着される（ステップＳｂ１２）。接合型圧電振動子の超音波放射面側からバッキング材まで、ダイシングブレードにより、所定の間隔でダンシングが実行される（ステップＳｂ１３）。このダイシングにより、接合型圧電振動子および複数の音響整合層は、複数に分割される。この分割により、複数のチャンネルが形成される。複数のチャンネル各々に対応する複数に分割された接合型圧電振動子各々を、接合型振動素子１と呼ぶ。ダイシングにより分割される方向は、例えばレンズ方向と平行である。接合圧電体の分割される間隔は、切断間隔ｗである。分割により生じた隙間の一部に絶縁性の樹脂が充填される場合もある。充填された樹脂の硬化後、分割された音響整合層の前面に、アース用ＦＰＣ１１０と音響レンズ１１２とが接着される（ステップＳｂ１４）。
【００５０】
図１４は、超音波プローブの接合圧電体の超音波放射面における第７配列パターンの一例を、チャンネルの拡大図およびチャンネルにおけるレンズ方向に垂直な対向する２面とともに示す図である。図１４に示すように、接合圧電体の寸法は、アレイ方向に沿って７０ｍｍであり、レンズ方向に沿って１２ｍｍである。図１４における第７配列パターンは、まず、図１０の第５配列パターンに加えて、レンズ方向の６行目における複数の単結晶圧電素子に対して、レンズ方向の７行目における複数の単結晶圧電素子をアレイ方向に沿ってずれ量ａ’だけずらした位置に配列させる。次いで、レンズ方向の７行目における複数の単結晶圧電素子に対して、レンズ方向の８行目における複数の単結晶圧電素子をアレイ方向に沿ってずれ量ａ’だけずらした位置に配列させた配列パターンである。
【００５１】
図１４に示すように、接合圧電体は、切断間隔ｗで切断される。切断間隔ｗは、例えば、０．１乃至０．３ｍｍである。これにより、複数のチャンネル各々において、超音波放射面における樹脂部分（接合部分）は、図１４に示すように、アレイ方向に平行な複数の第１部分と、レンズ方向に平行な少なくとも一つの第２部分とを有する。加えて、複数のチャンネル各々の樹脂部分（第２部分）の位置は、図１４に示すように、それぞれ異なる。すなわち、複数のチャンネル各々において、レンズ方向に垂直な対向する２面における素子部分の位置は、図１４に示すように、それぞれ異なる。
【００５２】
図１５は、超音波プローブの接合圧電体の超音波放射面における第８配列パターンの一例を、チャンネルの拡大図およびチャンネルにおけるレンズ方向に垂直な対向する２面とともに示す図である。図１５における第８配列パターンは、レンズ方向の幅が等しい複数の単結晶圧電素子により構成される。図１５に示すように、接合圧電体は、切断間隔ｗで切断される。切断間隔ｗは、例えば、０．１乃至０．３ｍｍである。これにより、複数のチャンネル各々において、超音波放射面における樹脂部分（接合部分）は、図１５に示すように、アレイ方向に平行な複数の第１部分と、レンズ方向に平行な少なくとも一つの第２部分とを有する。加えて、複数のチャンネル各々において、レンズ方向に垂直な対向する２面における樹脂部分の位置は、図１５に示すように、それぞれ異なる。すなわち、複数のチャンネル各々において、レンズ方向に垂直な対向する２面における素子部分の位置は、図１５に示すように、それぞれ異なる。
【００５３】
図１６は、超音波プローブの接合圧電体の超音波放射面における第９配列パターンの一例を、チャンネルの拡大図およびチャンネルにおけるレンズ方向に垂直な対向する２面とともに示す図である。図１６における第９配列パターンは、レンズ方向およびアレイ方向の幅が異なる複数の単結晶圧電素子により構成される。図１６に示すように、接合圧電体は、切断間隔ｗで切断される。切断間隔ｗは、例えば、０．１乃至０．３ｍｍである。これにより、複数のチャンネル各々において、超音波放射面における樹脂部分（接合部分）は、図１６に示すように、アレイ方向に平行な複数の第１部分と、レンズ方向に平行な少なくとも一つの第２部分とを有する。加えて、複数のチャンネル各々の樹脂部分（第２部分）の位置は、図１６に示すように、それぞれ異なる。すなわち、複数のチャンネル各々において、レンズ方向に垂直な対向する２面における素子部分の位置は、図１６に示すように、それぞれ異なる。
【００５４】
一般的には、レンズ方向に沿った階段的な配列において、単結晶圧電素子の個数がｎ個（ｎは自然数）である場合、第２部分の個数は（ｎ−２）個以下となる。
【００５５】
上記製造方法で製造された超音波プローブ２０１を用いた超音波の送信について説明する。被検体に超音波プローブ２０１が当接される。次いで、接合型振動素子１の超音波放射面における電極（前面電極）と、接合型振動素子１の背面における電極（背面電極）との間に所定の電圧が印加される。所定の電圧の印加により、接合型振動素子１は共振し、超音波を発生する。発生された超音波は、第１の音響整合層１０６と第２の音響整合層１０８と音響レンズ１１２とを介して、被検体に送信される。
【００５６】
上記製造方法で製造された超音波プローブ２０１を用いた超音波の受信について説明する。被検体内で発生した超音波は、音響レンズ１１２と第１の音響整合層１０６と第２の音響整合層１０８とを介して、接合型振動素子１を振動させる。接合型振動素子１は、超音波による振動を電気信号に変換する。電気信号は、チャンネル毎に、被検体の深さに応じて遅延加算される。遅延加算された信号は、包絡線検波及び対数変換され、画像として表示される。また、第１の音響整合層１０６と第２の音響整合層１０８との音響インピーダンスを、接合型振動素子１の音響インピーダンス（２０〜３０ＭＲａｙｌｓ）と被検体の音響インピーダンス（１．５ＭＲａｙｌｓ）との間で、徐々に被検体の音響インピーダンスに近付くように設定することよって、超音波の送受信効率を向上させることが可能になる。
【００５７】
なお、チャンネルを構成する音響整合層は２層に限らず、３層または４層にしてもよい。この場合、音響整合層は、アース側ＦＰＣ上に形成されてもよい。
【００５８】
以下、本接合型圧電振動子および本超音波プローブ２０１について、より具体的に説明する。
【００５９】
（実施例１）  
実施例１は、単結晶圧電素子として亜鉛ニオブ酸鉛―チタン酸鉛を用いた場合である。具体的には、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３における０．９３Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−０．０７ＰｂＴｉＯ３（９３ＰＺＴ−７ＰＴ）の単結晶が、酸化鉛（ＰｂＯ）のフラックスを用いた溶液ブリッジマン法により作製される。
【００６０】
次いで、この単結晶を［１００］面で切断することにより、０．５ｍｍの厚みｔを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、１０ｍｍの幅及び長さを有する板（以下［１００］板と呼ぶ）が、１００枚準備される。この［１００］板の代表的な特性は、分極後の誘電率が５０００、相転移温度Ｔｒｔが１１０℃、キュリー温度Ｔｃが１６５℃、圧電定数ｄ３３が２２００ｐＣ／Ｎである。
【００６１】
１００枚の［１００］板各々は、ダイサーを用いて、長さおよび幅が２．５ｍｍとなるように切断される。この切断により、複数の単結晶圧電素子が作製される。複数の単結晶圧電素子各々のＺ面における結晶方位は、［１００］である。この切断は、作製された単結晶圧電素子のＸ面、Ｙ面の結晶方位が［１００］ではなく、Ｚ面における結晶方位パターンの差異が、０°乃至１８０°の任意の範囲となるように実行されてもよい。
【００６２】
複数の単結晶圧電素子各々の角は、例えば、バレル研磨処理により、角取りされる。具体的には、複数の単結晶圧電素子各々の角は、単結晶圧電素子の厚みｔの１乃至１０％を半径（ｔ×（０．１乃至０．０１））として、角取りされる。なお、Ｒ付けにおける半径は、例えば、１乃至４０μｍであってもよい。
【００６３】
ダイサーにて切断後の単結晶圧電素子（棒状圧電素子および板状圧電素子）に対して、超音波洗浄が実行される。超音波洗浄が実行された単結晶圧電素子は、乾燥される。乾燥後、単結晶圧電素子は、酸化アルミニウムのるつぼ（以下アルミナるつぼと呼ぶ）に投入される。アルミナるつぼに、４００℃の熱が、１時間にわたって加えられる。これにより、単結晶圧電素子に熱処理が実行される。この熱処理により、加工歪が取り去られる。
【００６４】
熱処理された単結晶圧電素子は、［１００］面がＺ面と一致するように、配列される。具体的には、熱処理された単結晶圧電素子は、Ｚ面に平行なアレイ方向に沿って、直線的に配列される。熱処理された単結晶圧電素子は、レンズ方向に沿って、階段的に配列される。レンズ方向に沿って配列された複数の単結晶圧電素子にうち、互いに隣接する２つの単結晶圧電素子において、アレイ方向に沿ったずれ量は、単結晶圧電素子のアレイ方向に沿った幅より短く、かつ接合圧電体をレンズ方向に沿って切断される切断間隔より長い。
【００６５】
具体的には、配列処理は、例えば、所定の枠に、［１００］面を上面（Ｚ面）として単結晶圧電素子を投入し、所定の振動を加えることにより実行される。所定の枠を用いた配列処理において、複数の単結晶圧電素子は、アレイ方向によって直線的に配列され、レンズ方向に沿って階段的に配列される。また、アレイ方向に沿った直線的な配列における単結晶圧電素子の好ましい個数は、例えば、５個以上である。加えて、レンズ方向に沿った階段的な配列における単結晶圧電素子の好ましい個数は、例えば、３個以上であって１０個以下である。なお、レンズ方向に沿った階段的な配列における単結晶圧電素子の最も好ましい個数は、３個以上であって５個以下である。配列処理において、Ｚ面は、［１００］面となる。
【００６６】
複数の単結晶圧電素子の配列後に、粘性を低下させた樹脂が、所定の枠内であって、配列された単結晶圧電素子の間（以下、スペースと呼ぶ）に充填される。粘性を低下させた樹脂とは、例えば、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の重量の１０％のアセトンなどの有機溶剤とを混ぜることによりエポキシ樹脂を希釈することにより作製される。その後、真空脱泡が５分間実行される。次いで、スペースに注入された液は、室温で２０時間経過後、１００℃で６時間の熱処理が実行され、完全に硬化される。
【００６７】
上記バレル研磨処理、超音波洗浄処理、配列処理などの処理を複数の単結晶圧電素子各々に対して実行し、単結晶圧電素子間の溝を完全にエポキシ樹脂で埋めることにより、複数の単結晶圧電素子と樹脂とを接合した接合圧電体が作製される。作製された接合圧電体の厚みが０．３ｍｍとなるように、平面研削盤を用いて接合圧電体の超音波放射面と背面と（以下、両面と呼ぶ）が研磨される。その後、クロムが、両面に３０ｎｍの厚さでスパッタにより設けられる。次いで、金が、両面に３００ｎｍの厚さでスパッタにより設けられる。
【００６８】
クロムおよび金が設けられた接合圧電体は、幅が１２ｍｍ、長さが７５ｍｍとなるよう切断される。切断された接合圧電体に、室温で７ｋＶ／ｃｍの直流電界が１０分間印加される。この直流電界の印加により、接合圧電体に含まれる複数の単結晶圧電素子は分極される。また、体積率は９８％である。分極後の接合圧電体の誘電率は４８００を示した。また、幅を０．１４ｍｍにアレイ及びサブダイシングした後の短冊状の複合体の結合係数ｋ３３’は８５乃至８８％であった。また、接合圧電体を１９２チャンネルに分割した後（接合型圧電振動子）での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±３．５％以内であった。
【００６９】
比較として、直径５０ｍｍ径の同一材料の単結晶ウエハから切り出した２枚の［１００］板（幅１２ｍｍ、長さ３５ｍｍ）を接合した単結晶圧電振動子を作製した。この単結晶圧電振動子の結合係数ｋ３３’は８５乃至８８％で、誘電率は４９２０であり、１９２チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±１８％であった。
【００７０】
比較として、誘電率が５５００の高誘電率ＰＺＴ系セラミクス材料を用いて幅１２ｍｍ、長さ７５ｍｍの圧電振動子を作製した。この圧電振動子を０．１４ｍｍにアレイ及びサブダイシングした後の短冊振動子の結合係数ｋ３３’は６６乃至７０％で、誘電率は４８００であり、１９２チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±４％以内であった。  
以上のことから、本実施形態の方法で作製した接合型圧電振動子は、単結晶ウエハから切り出して作製した単結晶圧電振動子と比べて、誘電率はほぼ同等、結合係数は数％大きく、更にチャンネル毎の静電容量のばらつきは通常のＰＺＴセラミクス並みに小さいことは明らかである。
【００７１】
（実施例２）  
実施例２は、単結晶圧電素子として、マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛を用いた場合である。具体的には、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３―ＰｂＴｉＯ３における０．７１Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−０．２９ＰｂＴｉＯ３（７１ＰＭＮ−２９ＰＴ）の単結晶が、ブリッジマン法により作製される。
【００７２】
次いで、この単結晶を［１００］面で切断することにより、０．５ｍｍの厚みｔを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、１０ｍｍの幅および長さを有する板（以下［１００］板と呼ぶ）が、１００枚準備される。この［１００］板の代表的な特性は、分極後の誘電率が７０００、相転移温度Ｔｒｔが９５℃、キュリー温度Ｔｃが１４０℃、圧電定数ｄ３３が２０００ｐＣ／Ｎ、抗電界が２．５ｋＶ／ｃｍである。
【００７３】
１００枚の［１００］板各々は、ダイサーを用いて、長さ及び幅が２．５ｍｍとなるように、切断される。なお、ダイサーによる［１００］板の切断に関する角度は、結晶方位［１００］のパターンが異なる任意の角度であってもよい。この切断により、複数の単結晶圧電素子が作製される。複数の単結晶圧電素子各々のＺ面における結晶方位は、［１００］である。
【００７４】
複数の単結晶圧電素子各々の角は、例えば、バレル研磨処理により、角取りされる。具体的には、複数の単結晶圧電素子各々の角は、単結晶圧電素子の厚みｔの１乃至１０％を半径（ｔ×（０．１乃至０．０１））として、角取りされる。なお、Ｒ付けにおける半径は、例えば、１乃至４０μｍであってもよい。
【００７５】
ダイサーにて切断後の単結晶圧電素子（棒状圧電素子および板状圧電素子）に対して、超音波洗浄が実行される。超音波洗浄が実行された単結晶圧電素子は、乾燥される。乾燥後、単結晶圧電素子は、酸化アルミニウムのるつぼ（以下アルミナるつぼと呼ぶ）に投入される。アルミナるつぼに、例えば、４００℃の熱が、０．２時間にわたって加えられる。これにより、単結晶圧電素子に熱処理が実行される。この熱処理により、加工歪が取り去られる。
【００７６】
熱処理された単結晶圧電素子は、［１００］面がＺ面と一致するように、配列される。具体的には、熱処理された単結晶圧電素子は、Ｚ面に平行なアレイ方向に沿って、直線的に配列される。熱処理された単結晶圧電素子は、レンズ方向に沿って、階段的に配列される。レンズ方向に沿って配列された複数の単結晶圧電素子にうち、互いに隣接する２つの単結晶圧電素子において、アレイ方向に沿ったずれ量は、単結晶圧電素子のアレイ方向に沿った幅より短く、かつ接合圧電体をレンズ方向に沿って切断される切断間隔より長い。
【００７７】
具体的には、配列処理は、例えば、所定の枠に、［１００］面を上面（Ｚ面）として単結晶圧電素子を投入し、所定の振動を加えることにより実行される。所定の枠を用いた配列処理において、複数の単結晶圧電素子は、アレイ方向によって直線的に配列され、レンズ方向に沿って階段的に配列される。また、アレイ方向に沿った直線的な配列における単結晶圧電素子の好ましい個数は、例えば、５個以上である。加えて、レンズ方向に沿った階段的な配列における単結晶圧電素子の好ましい個数は、例えば、３個以上であって１０個以下である。なお、レンズ方向に沿った階段的な配列における単結晶圧電素子の最も好ましい個数は、３個以上であって５個以下である。配列処理において、Ｚ面は、［１００］面となる。加えて、配列された複数の単結晶圧電素子各々において、Ｘ面における結晶方位は非一様となっていてもよい。
【００７８】
複数の単結晶圧電素子の配列後に、粘性を低下させた樹脂が、所定の枠内であって、配列された単結晶圧電素子の間に充填される。粘性を低下させた樹脂とは、例えば、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の重量の１０％のアセトンなどの有機溶剤とを混ぜることによりエポキシ樹脂を希釈することにより作製される。その後、真空脱泡が１５分間実行される。次いで、スペースに注入された液は、室温で２０時間経過後、１００℃で６時間の熱処理が実行され、完全に硬化される。
【００７９】
上記バレル研磨処理、超音波洗浄処理、配列処理などの処理を複数の単結晶圧電素子各々に対して実行し、単結晶圧電素子間の溝を完全にエポキシ樹脂で埋めることにより、複数の単結晶圧電素子と樹脂とを接合した接合圧電体が作製される。作製された接合圧電体の厚みが０．３ｍｍとなるように、平面研削盤を用いて接合圧電体の超音波放射面と背面と（以下、両面と呼ぶ）が研磨される。その後、クロムが、両面に３０ｎｍの厚さでスパッタにより設けられる。次いで、金が、両面に３００ｎｍの厚さでスパッタにより設けられる。
【００８０】
クロムおよび金が設けられた接合圧電体は、幅が１２ｍｍ、長さが７５ｍｍとなるよう切断される。切断された接合圧電体に、室温で５ｋＶ／ｃｍの直流電界が１０分間印加される。この直流電界の印加により、接合圧電体に含まれる複数の単結晶圧電素子は分極される。また、体積率は９８％である。分極後の接合圧電体の誘電率は７６００を示した。また、幅を０．１４ｍｍにアレイ及びサブダイシングした後の短冊状の接合圧電体の結合係数ｋ３３’は８９乃至９２％であった。また、接合圧電体を１９２チャンネルに分割した後（接合型圧電振動子）での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±４％以内であった。
【００８１】
比較として、直径８０ｍｍ径の同一材料の単結晶ウエハから切り出すことにより、［１００］板（幅１２ｍｍ、長さ３５ｍｍ）の単結晶圧電振動子を作製した。この単結晶圧電振動子の結合係数ｋ３３’は８７乃至９０％で、誘電率は６２００であり、１９２チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±１７％であった。さらに、この工程により、振動子の割れが５５％で発生し、歩留まりは４５％であった。
【００８２】
比較として、誘電率が５５００の高誘電率ＰＺＴ系セラミクス材料を用いて幅１２ｍｍ、長さ７５ｍｍ、厚さ０．４５ｍｍの圧電振動子を作製した。この圧電振動子の幅を０．１４ｍｍにアレイ及びサブダイシングした後の短冊状の接合圧電体の場合の結合係数ｋ３３’は６６乃至７０％で、誘電率は４８００であり、１９２チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±４％以内であった。さらに、この工程により、振動子の割れが１０％で発生し、歩留まりは９０％であった。
【００８３】
以上のことから、本実施形態の方法で作製した接合型圧電振動子における静電容量（誘電率）と結合係数とは、単結晶ウエハから切り出して作製した単結晶圧電振動子と比べてほぼ同等、更に接合型圧電振動子におけるチャンネル毎の静電容量のばらつきは、通常のＰＺＴセラミクス並みに小さいことは明らかである。
【００８４】
加えて、本実施形態の方法で作製した接合型圧電振動子の背面側に、信号用ＦＰＣと所定の厚みのバッキング材料とを接着し、超音波放射面側に複数の音響整合層とアース用ＦＰＣと音響レンズとを張り付けることにより、超音波プローブ２０１（以下、接合型単結晶超音波プローブと呼ぶ）が作製される。また、比較として、上記単結晶圧電振動子の背面側に、信号用ＦＰＣと所定の厚みのバッキング材料とを接着し、超音波放射面側に複数の音響整合層とアース用ＦＰＣと音響レンズとを張り付けることにより、超音波プローブ（以下、単結晶超音波プローブと呼ぶ）を作製した。比較として、上記高誘電率ＰＺＴ系セラミクス材料による圧電振動子の背面側に、信号用ＦＰＣと所定の厚みのバッキング材料とを接着し、超音波放射面側に複数の音響整合層とアース用ＦＰＣと音響レンズとを張り付けることにより、超音波プローブ（以下、ＰＺＴセラミクス超音波プローブと呼ぶ）を作製した。この３種の超音波プローブ各々に対して、静電容量と感度との測定が実行される。
【００８５】
図１７は、本実施形態に係る接合型単結晶超音波プローブと、従来の単結晶超音波プローブと、従来のＰＺＴセラミクス超音波プローブとにおける各チャンネルに対する静電容量のばらつきを示す図である。作製された超音波プローブ各々の静電容量は、インピーダンスアナライザ（４１９２Ａ、Ｙｏｋｏｇａｗａ  Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ）により測定される。静電容量は、共振周波数よりも十分に低い１ｋＨｚ、１ｖｒｍｓで測定される。
【００８６】
図１８は、本実施形態に係る接合型単結晶超音波プローブと、従来の単結晶超音波プローブと、従来のＰＺＴセラミクス超音波プローブとにおける各チャンネルに対する感度のばらつきを示す図である。図１９は、本超音波プローブ２０１における各チャンネルの感度測定の方法を示す概略図である。水槽２００の水面近くに超音波プローブ２０１の先端が設置される。超音波プローブ２０１から引き出された信号用ＦＰＣ１０２にパルサー・レシーバ２０３（５８００、Ｐａｎａｍｅｔｒｉｃｓ）が接続される。パルサー・レシーバ２０３は、超音波プローブ２０１における各チャンネルを駆動させるための駆動信号を、各チャンネルに供給する。パルサー・レシーバ２０３には、オシロスコープ２０５が接続される。
【００８７】
超音波プローブ２０１は、パルサー・レシーバ２０３から供給された駆動信号により、超音波を発生する。また、超音波プローブ２０１は、パルサー・レシーバ２０３を介して、水面から深さ６ｃｍの位置に配置されたアクリル板２０７から反射された反射波を受信する。オシロスコープ２０５は、超音波の送受信により発生された送受信波形を計測する。３種類の超音波プローブにおける各チャンネルに対して、送受信波形の計測を実行することで、チャンネル間の感度分布が評価される。感度は、送受信波形の最大値と最小値の差（Ｖｐｐ）で表すこととした。
【００８８】
上記静電容量と感度との測定において、本実施形態の接合型圧電振動子を有する超音波プローブ２０１（接合型単闕所う超音波プローブ）における１９２チャンネルに亘る静電容量と感度とのばらつきは、ＰＺＴセラミクス超音波プローブ並みに小さく、かつ感度は単結晶圧電振動子からなる単結晶超音波プローブと同等であることが示される。また、接着、アレイダイシングなどのプローブ組み立て工程において、本実施形態に係る接合型圧電振動子に割れなどは発生せず、歩留まりは１００％であった。一方、通常の方法で製造した同一形状の単結晶振動子ではプローブの組み立て時に２０％以上の振動子に割れが生じ、製造歩留まりは８０％以下であった。
【００８９】
（実施例３）  
実施例３は、単結晶圧電素子として、マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛を用い、接合型圧電振動子の１チャンネルに含まれる複数の単結晶圧電素子における少なくとも一つのキュリー温度が、他のキュリー温度と異なる場合である。具体的には、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３―ＰｂＴｉＯ３における７４ＰＭＮ−２６ＰＴ、７３ＰＭＮ−２７ＰＴ、７２ＰＭＮ−２８ＰＴ、７１ＰＭＮ−２９ＰＴ、７０ＰＭＮ−３０ＰＴ、６９ＰＭＮ−３１ＰＴ、６８ＰＭＮ−３２ＰＴの単結晶各々が、ブリッジマン法により作製される。
【００９０】
次いで、この単結晶各々を［１００］面で切断することにより、０．５ｍｍの厚みｔを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、１１ｍｍの幅および長さを有する板（以下［１００］板と呼ぶ）が、複数の単結晶ウエハ各々に対して、１０枚ずつ準備される。複数の単結晶ウエハ各々に対応する［１００］板のキュリー温度は、それぞれ約１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃、１５０℃、１５５℃である。
【００９１】
７０枚の［１００］板各々は、ダイサーを用いて、長さ及び幅が１．５ｍｍとなるように、切断される。なお、ダイサーによる［１００］板の切断に関する角度は、結晶方位［１００］のパターンが異なる任意の角度であってもよい。この切断により、複数の単結晶圧電素子が作製される。複数の単結晶圧電素子各々のＺ面における結晶方位は、［１００］である。
【００９２】
複数の単結晶圧電素子各々の角は、例えば、バレル研磨処理により、角取りされる。具体的には、複数の単結晶圧電素子各々の角は、単結晶圧電素子の厚みｔの１乃至１０％を半径（ｔ×（０．１乃至０．０１））として、角取りされる。なお、Ｒ付けにおける半径は、例えば、１乃至４０μｍであってもよい。
【００９３】
ダイサーにて切断後の単結晶圧電素子（棒状圧電素子および板状圧電素子）に対して、超音波洗浄が実行される。超音波洗浄が実行された単結晶圧電素子は、乾燥される。乾燥後、単結晶圧電素子は、酸化アルミニウムのるつぼ（以下アルミナるつぼと呼ぶ）に投入される。アルミナるつぼに、例えば、５００℃で２時間にわたって加えられる。これにより、単結晶圧電素子に熱処理が実行される。この熱処理により、加工歪が取り去られる。
【００９４】
熱処理された単結晶圧電素子は、［１００］面がＺ面と一致するように、配列される。具体的には、熱処理された単結晶圧電素子は、Ｚ面に平行なアレイ方向に沿って、直線的に配列される。熱処理された単結晶圧電素子は、レンズ方向に沿って、階段的に配列される。レンズ方向に沿って配列された複数の単結晶圧電素子にうち、互いに隣接する２つの単結晶圧電素子において、アレイ方向に沿ったずれ量は、単結晶圧電素子のアレイ方向に沿った幅より短く、かつ接合圧電体をレンズ方向に沿って切断される切断間隔より長い。
【００９５】
具体的には、配列処理は、例えば、所定の枠に、［１００］面を上面（Ｚ面）として単結晶圧電素子を投入し、所定の振動を加えることにより実行される。所定の枠を用いた配列処理において、複数の単結晶圧電素子は、アレイ方向によって直線的に配列され、レンズ方向に沿って階段的に配列される。また、アレイ方向に沿った直線的な配列における単結晶圧電素子の好ましい個数は、例えば、５個以上である。加えて、レンズ方向に沿った階段的な配列における単結晶圧電素子の好ましい個数は、例えば、３個以上であって１０個以下である。なお、レンズ方向に沿った階段的な配列における単結晶圧電素子の最も好ましい個数は、３個以上であって５個以下である。配列処理において、Ｚ面は、［１００］面となる。加えて、配列された複数の単結晶圧電素子各々において、Ｘ面における結晶方位は非一様となってもよい。
【００９６】
複数の単結晶圧電素子の配列後に、粘性を低下させた樹脂が、所定の枠内であって、配列された単結晶圧電素子の間に充填される。粘性を低下させた樹脂とは、例えば、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の重量の１０％のアセトンなどとを混ぜることによりエポキシ樹脂を希釈することにより作製される。その後、真空脱泡が５分間実行される。次いで、スペースに注入された液は、室温で２０時間経過後、１００℃で６時間の熱処理が実行され、完全に硬化される。
【００９７】
上記バレル研磨処理、超音波洗浄処理、配列処理などの処理を複数の単結晶圧電素子各々に対して実行し、単結晶圧電素子間の溝を完全にエポキシ樹脂で埋めることにより、複数の単結晶圧電素子と樹脂とを接合した接合圧電体が作製される。作製された接合圧電体の厚みが０．３ｍｍとなるように、平面研削盤を用いて接合圧電体の超音波放射面と背面と（以下両面と呼ぶ）が研磨される。その後、クロムが、両面に３０ｎｍの厚さでスパッタにより設けられる。次いで、金が、両面に３００ｎｍの厚さでスパッタにより設けられる。
【００９８】
クロムおよび金が設けられた接合圧電体は、幅が１２ｍｍ、長さが７５ｍｍとなるよう切断される。切断された複合体に、室温で５ｋＶ／ｃｍの直流電界が１０分間印加される。この直流電界の印加により、接合圧電体に含まれる複数の単結晶圧電素子は分極される。作製された接合圧電体に関する体積率は９８％である。分極後の複合体の誘電率は５３００を示した。また、幅を０．１５ｍｍにアレイ及びサブダイシングした後の短冊状の接合圧電体の誘電率は５２００であった。また、複合体を１９２チャンネルに分割した後（接合型圧電振動子）での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±４％以内であった。
【００９９】
比較として、キュリー温度Ｔｃの異なる長さ及び幅が１２ｍｍの［１００］板を６枚張り合わせて、長さ７２ｍｍ、幅１２ｍｍを有する貼り合わせ振動子を作製した。貼り合わせ振動子を１９２チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±３４％であった。
【０１００】
比較として、誘電率が６０００の高誘電率ＰＺＴ系セラミクス材料を用いて、長さ７５ｍｍ、幅１２ｍｍの圧電振動子を作製した。この圧電振動子を０．３ｍｍの幅でアレイ及びサブダイシングした場合の短冊振動子の誘電率は５６００であり、１９２チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量分布は±４％であった。
【０１０１】
以上のことから、本実施形態の方法で作製した接合型圧電振動子における誘電率は、単一の単結晶ウエハから切り出して作製した単結晶圧電振動子と比べてほぼ同等、更に接合型圧電振動子におけるチャンネル毎の静電容量のばらつきは、通常のＰＺＴセラミクス並みに小さいことは明らかである。このように、異なるキュリー温度Ｔｃを有する複数の単結晶圧電素子を混合、配列させることで、１チャンネル内に複数のキュリー温度Ｔｃと、チャンネル間で静電容量の均一性とを有し、長さが７０ｍｍ以上の大型の接合型圧電振動子を作製することが出来る。さらに、単結晶ウエハに対する振動子への利用可能部分が増えるため、低コスト化も実現できる。
【０１０２】
（実施例４）  
実施例４は、単結晶圧電素子としてインジウムニオブ酸鉛−マグネシウムニオブ酸鉛―チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３―Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３―ＰｂＴｉＯ３における０．２４Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３―０．４５Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３―０．３１ＰｂＴｉＯ３に（２４ＰＩＮ−４５ＰＭＮ−３１ＰＴ））の単結晶を用いて、超音波プローブ２０１を作製した場合である。具体的には、まず、実施例１乃至実施例３に示した製造方法で接合型圧電振動子（幅１２ｍｍ、長さ７５ｍｍ、厚み０．３ｍｍ）が作製される。この［１００］板の代表的な特性は、分極後の誘電率が６５００、相転移温度Ｔｒｔが１００℃、キュリー温度Ｔｃが１８５℃、圧電定数ｄ３３が２０００ｐＣ／Ｎ、抗電界が５ｋＶ／ｃｍである。
【０１０３】
作製された接合型圧電振動子の［１００］面に、第１の音響整合層１０６として、０．４ｍｍの厚みであって、１５ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有するガラス板が接着される。第１の音響整合層１０６の前面に、第２の音響整合層１０８として、０．２ｍｍの厚みがであって、５．８ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有するカーボンが接着される。電極取出しとして、アース用ＦＰＣ１１０が、カーボンの前面に接着される。アース用ＦＰＣ１１０の前面に、第３の音響用整合層として、０．１８ｍｍの厚みであって、２．１ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する軟質エポキシ樹脂が接着される。電極取出しとして、信号用ＦＰＣ１０２が接合圧電体の背面に接着される。
【０１０４】
接合型圧電振動子に複数の音響整合層とＦＰＣとを接着した接着体は、５０μｍの厚みのダイサーブレードを用いて、接着体の長さ７５ｍｍに対して０．１４ｍｍの幅でサブダイスされる。サブダイスされた０．１４ｍｍ×１２ｍｍを有する複数の領域において、２つの領域で１チャンネルが構成される。すなわち、上記サブダイスにより１９２チャンネルを有するコンベックス型超音波プローブが作製される。上記サブダイス後、接合型圧電振動子に含まれる複数の単結晶圧電素子各々に、２４０Ｖ（０．８ｋＶ／ｍｍ）の直流電圧が、１分間印加される。上記直流電圧の印加により、複数の単結晶圧電素子各々は分極される。作製された超音波プローブ２０１における各チャンネルの特徴が通常の方法で測定される。以下の表１は、実施例４で作製された超音波プローブ２０１において、測定された各チャンネルの特徴を示す表である。なお、表１には、比較として、参考例１が示されている。参考例１は、２４ＰＩＮ−４５ＰＭＮ−３１ＰＴにより作製された複合化されていない超音波プローブに対して測定された各チャンネルの特徴を示している。
【表１】
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【０１０５】
上記表１から明らかなように、実施例４に関する接合型圧電振動子を用いて作製したコンベックス型超音波プローブは、同一材料の単結晶（ＰＩＮ−ＰＭＮ−ＰＴ）に関する１枚の［１００］板から作製した３成分系振動子を用いたプローブ（参考例１）に比べて、チャンネル間の帯域のばらつき、感度ばらつきが小さい。更に本実施例の接合型圧電振動子を用いてプローブを作製する場合、接合型圧電振動子の長さが７０ｍｍ以上と大きくても、更に厚みが０．１５ｍｍ以下と薄くても、プローブの製造プロセス中に割れが生じないために、高い製造歩留まりで超音波プローブ２０１を作製することが出来る。
【０１０６】
なお、第１乃至第４実施例おける接合型圧電振動子に含まれる単結晶圧電素子の結晶方位［１００］を超音波放射面側に配置したのは、従来に比べて高い誘電率と結合係数とを得るためである。また、チャンネル各々について、単結晶圧電素子のうち少なくとも一つにおけるアレイ方向に垂直な第１面の結晶方位は、他の単結晶圧電素子における第１面の結晶方位と異なっていてもよい。加えて、単結晶圧電素子のうち少なくとも一つにおけるレンズ方向に垂直な第２面の結晶方位は、他の単結晶圧電素子における第２面の結晶方位と異なっていてもよい。異なる角度の振動子を用いることでスプリアスを効果的に抑制することが可能であり、チャンネル毎の誘電率（静電容量）や結合係数のばらつきを小さく出来る。
【０１０７】
第１乃至第４実施例に係り、レンズ方向に沿って、階段的に複数の単結晶圧電素子を配列させる（以下、階段配列と呼ぶ）理由は、以下の通りである。階段配列は、レンズ方向に沿ったアレイダイシングにより作製された複数のチャンネル各々のＺ面において、複数の単結晶圧電素子の合計面積に対する樹脂の面積の割合を、所定の範囲内（実質的に一致）にすることができる。これにより、チャンネル各々において、図１７および図１８に示すように、本実施形態の接合型圧電振動子を有する超音波プローブ２０１における１９２チャンネルに亘る静電容量と感度とのばらつきは、ＰＺＴセラミクス超音波プローブ並みに小さくすることができる。加えて、感度は、単結晶圧電振動子からなる超音波プローブと同等にすることができる。さらに、接合圧電体に複数の音響整合層などを接着する接着工程と、アレイダイシングなどのプローブ組み立て工程とにおいて、本実施形態に係る接合型圧電振動子に割れなどは発生せず、歩留まりを１００％にすることができる。
【０１０８】
第１乃至第４実施例に係り、複数の棒状振動子または板状振動子の分極方向に垂直なＺ面が同一平面内に位置するように配列された接合型圧電振動子において、接合型圧電振動子の最長辺の長さを４０乃至８０ｍｍに限定した理由は、以下の通りである。まず、最長辺の長さが４０ｍｍ以下の振動子を持つ超音波プローブの場合、例えば、図２２に示すように、単結晶圧電素子内の特性ばらつきは比較的に小さいために、チャンネル間や振動子間の特性ばらつきは大きな問題にならないためである。また、最長辺の長さが８０ｍｍを超える接合型圧電振動子は、超音波プローブの製造工程において、変形（反り）が生じること、およびこの変形により割れが生じやすいためである。
【０１０９】
第１乃至第４実施例に係り、接合型圧電振動子の最短辺の長さ（レンズ方向の長さ）を４乃至１５ｍｍに限定した理由は、４ｍｍ以下の長さでは、本方法を用いても均一な圧電体特性を有する接合型圧電振動子を作製することが困難であり、１５ｍｍ以上では、超音波プローブの製造工程において、変形（反り）が生じること、およびこの変形により割れが生じやすいためである。
【０１１０】
第１乃至第４実施例に係り、接合型圧電振動子の厚みを０．１乃至０．４ｍｍに限定した理由は、以下のとおりである。被検体体表面から最も深い部分（例えば胎児、心臓など）に送信される超音波の中心周波数は２ＭＨｚであり、被検体体表面から最も浅い部分（例えば乳房の乳腺、皮膚など）に送信される超音波の中心周波数は１０ＭＨｚであるので、これらの周波数に対応した振動子の厚みの幅が、０．１乃至０．４ｍｍである。
【０１１１】
第１乃至第４実施例に係り、アレイダイシングされる幅（切断間隔ｗ）が０．１乃至０．３ｍｍに限定した理由は、以下のとおりである。スプリアスを抑えるためのアレイダイシングの幅は、概ね上記振動子の厚みの７０％であるため、０．０３５乃至０．３５ｍｍである。０．０３５ｍｍでアレイダイシングを実行すると超音波プローブの歩留まりが悪いため、アレイダイシングされる幅の下限は、歩留まりを向上させるために０．１ｍｍとした。また、スプリアス振動を低減させるために、アレイダイシングされる幅の上限は、０．３ｍｍとした。
【０１１２】
また、第１乃至第４実施例に係る接合型圧電振動子において、レンズ方向に沿って階段的に配列される単結晶圧電素子の個数（以下、レンズ方向個数と呼ぶ）を３個以上１０個以下にした理由は以下の通りである。レンズ方向個数を３個以上（１チャンネルに含まれる単結晶圧電素子の数）としたのは、チャンネル毎の静電容量のばらつきを低下させ、スプリアスを抑制し、振動子の割れを低減させるためである。１チャンネルに含まれる単結晶圧電素子が３個未満では、チャンネル毎の静電容量のばらつきを低減させることと、スプリアスを抑制することと、振動子の割れを低減させることとに対する効果は薄れる。さらに好ましくは、１チャンネルに含まれる単結晶圧電素子の数は、４乃至１０個である。
【０１１３】
加えて、第１乃至第４実施例に係る接合型圧電振動子において、アレイ方向に沿って直線的に配列される単結晶圧電素子の個数（以下、アレイ方向個数と呼ぶ）を５個以上にした理由は以下の通りである。アレイ方向個数を５個以上としたのは、チャンネル毎の静電容量のばらつきを低下させ、スプリアスを抑制し、振動子の割れを低減させるためである。アレイ方向個数に含まれる単結晶圧電素子が５個未満では、チャンネル毎の静電容量のばらつきを低減させることと、スプリアスを抑制することと、振動子の割れを低減させることとに対する効果は薄れる。
【０１１４】
第１乃至第４実施例に係り、１チャンネルに含まれる複数の単結晶圧電素子にそれぞれ対応する複数のキュリー温度Ｔｃに関して、キュリー温度Ｔｃの最大値と最小値との温度差を５乃至３０℃に限定する理由は、以下のとおりである。温度差が５℃以下の場合、大型形状の接合型圧電振動子の特性に関する均一性が改善される効果が乏しくなる。また、温度差が３０℃以上の場合、上記特性の均一性の改善、更に高い誘電率、感度を得ることが困難となる。
【０１１５】
第１乃至第４実施例に係る接合型圧電振動子の圧電材料として、４０乃至７０ｍｏｌ％のマグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、１０乃至３０ｍｏｌ％のインジウムニオブ酸鉛（ＰＩＮ）または１０乃至３０ｍｏｌ％のジルコン酸鉛を含むことに限定した理由は、上記以外の範囲では高い誘電率や結合係数が得られないためである。また、これらの材料に１ｍｏｌ％以下の少量の鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）などの酸化物が、上記圧電材料に添加されてもよい。これらの単結晶は、ブリッジマン法以外に、引き上げ法、固相反応法、フラックス法で作製されてもよい。
【０１１６】
第１乃至第４実施例に係る電極において、半導体性酸化マンガンの厚みを５ｎｍ乃至３０ｎｍに限定する理由は、以下のとおりである。まず、酸化マンガンの厚みが５ｎｍより薄いと、誘電率を増加させる効果はほとんど見られない。また、酸化マンガンの厚みが３０ｎｍを超えると、誘電率は低下する。従って、酸化マンガンの厚みは、５ｎｍ乃至３０ｎｍである必要がある。上記範囲の厚みを有する酸化マンガンの空隙率を２０乃至８０％（多孔質）とする理由は、以下の通りである。２０％以下の空隙率では誘電率を向上させる効果が充分でなく、８０％を超えると誘電率が低下するためである。また、酸化マンガンと同様に金属と比較して抵抗率が大きな酸化物電極であるＺｎＯ、ＴｉＯｘ、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、ＳＲＯ（ストロンチウムルテニウムオキサイド）、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などを用いても同様な効果が得られるためにこれらも本実施形態の範囲である。
【０１１７】
また、第１乃至第４実施例に係る電極において、接合圧電体の両面に設けられた電極のうちいずれか一方の電極の面積は、４乃至２５ｍｍ２となる理由は、以下のとおりである。接合型圧電振動子に含まれる複数の単結晶圧電素子各々のＺ面における面積は、単結晶ウエハから単結晶圧電素子を切断加工して切り出す技術および本実施例に関する目的の達成に必要なコストの制約上、４乃至２５ｍｍ２となる。
【０１１８】
多孔質の酸化マンガンに次いで、パラジウム、ニッケル、クロム、チタンのうちいずれか一つの金属を１０乃至５０ｎｍの厚みで下地電極として設け、下地電極に続けて１００乃至４００ｎｍの厚みで金を積層させることで、接合型圧電振動子の誘電率および圧電定数を向上させることが出来る。加えて、チャンネル感度も向上され、チャンネル感度のばらつきも均一化できる。
【０１１９】
第１乃至第４実施例の接合型圧電振動子を作製する方法において、一つのチャンネルに含まれる複数の単結晶圧電素子のうち少なくとも一つにおける第１面、第２面の結晶方位が、上記一つのチャンネルに含まれる他の単結晶圧電素子における第１面、第２面の結晶方位とそれぞれ異なるように、結晶方位［１００］面を超音波放射面側に配置させて単結晶圧電素子を配列することにより、効率的に、均一な特性を有する大型の接合型圧電振動子を作製することができる。なお、本実施形態の接合型圧電振動子を作製する方法は、複数の単結晶圧電素子を作製後、作製された複数の単結晶圧電素子に対して熱処理、混合、検査選別する工程をさらに具備していてもよい。
【０１２０】
第１乃至第４実施例に係る接合型圧電振動子を作製する方法および超音波プローブを作製する方法において、複数の単結晶圧電素子各々に対して、例えば、バレル研磨処理により、角取り（Ｒ付け）する理由は、以下の通りである。Ｒ付けにより、隣接する複数の単結晶圧電素子の間の間隔が広げられ、この間隔に樹脂を効率的に充填することと、配列パターンに従って複数の単結晶圧電素子各々を配列させやすくすることとができる。また、角取りしていない場合に比べて、配列時において、複数の単結晶圧電素子各々の角部分の欠けを低減させることができ、製造歩留まりを向上させることができる。Ｒ付けにおける半径を、単結晶圧電素子の厚みの１乃至１０％または１乃至４０μｍでとする理由は、以下の通りである。接合型圧電振動子の厚みは、上述した理由により０．１乃至０．４ｍｍである。すなわち、Ｒ付けの半径の最小値を０．１μｍとする理由は、この半径より短いと、隣接する複数の単結晶圧電素子の間に樹脂を充填しにくくなるためと、単結晶圧電素子の間の角部分が欠けやすくなるためである。加えて、Ｒ付けの半径の最大値を０．４μｍとする理由は、この半径より長いと、チャンネル各々の感度が低下するからである。
【０１２１】
第１乃至第４実施例において、接合圧電体に関する体積率が９０乃至９９．８％である理由は以下の通りである。角取りされた複数の単結晶圧電素子を用いた作製された接合型圧電振動子において、Ｒ付けの半径が０．４μｍである場合、体積率は９０％となる。また、接合型圧電振動子において、Ｒ付けの半径が０．１μｍである場合、体積率は９９．８％となる。すなわち、体積率の上限値と下限値とは、Ｒ付けの半径の上限値と下限値とにそれぞれ対応する。
【０１２２】
本実施例に係る接合型圧電振動子を作製する方法および超音波プローブを作製する方法において、切断加工により単結晶ウエハから切り出され、Ｒ付けされた複数の単結晶圧電素子に対して、２５０℃乃至５００℃の熱処理を実行する理由は、以下の通りである。２５０℃未満の熱処理では、切断加工およびＲ付けによる複数の単結晶圧電素子各々の加工歪みをとることができず、５００℃を超える温度での熱処理では、単結晶圧電素子の組成が蒸発により変化する可能性があるためである。
【０１２３】
以上に述べた構成および方法によれば、以下の効果を得ることができる。  
本実施形態によれば、長さが３５乃至５０ｍｍ程度、幅が５乃至１０ｍｍ程度で厚みｔが０．０５乃至０．１５ｍｍの高周波リニアプローブ用振動子や、長さが７５ｍｍ程度で幅が１０乃至１５ｍｍ程度で厚みｔが０．２乃至０．４ｍｍの腹部コンベックスプローブ用振動子のような大型の接合型圧電振動子を製造する際に、チャンネル間、及び振動子間におけるプローブ感度のバラツキと、アレイダイシング後における振動子の特性の劣化とを低減させることができる。また、これらの方法で作製された接合型圧電振動子を用いて医療用アレイ式超音波プローブを作製することにより、超音波プローブにおけるチャンネルの感度と比帯域の特性ばらつきとを低減させることが出来る。更に、超音波プローブに含まれる短冊振動子の幅振動によるスプリアスを効果的に低下させることが出来る。これにより、プローブ感度を向上させることが出来る。
【０１２４】
加えて、本実施形態における他の効果として、単結晶インゴットにおいて、より多くの場所から単結晶ウエハを多量に効率良く作製できるとともに、超音波プローブの組み立て時において、単結晶圧電素子の破壊が生じにくいために、製造歩留まりの良い超音波プローブを作製することが出来る。
【０１２５】
また、本実施形態によれば、単結晶ウエハから作製される複数の単結晶圧電素子を無駄なく利用して、接合型圧電振動子および超音波プローブを作製することができる。また、複数の接合型振動素子各々において、接合型振動素子の体積に対する樹脂の体積の占める割合（Ｘ面、Ｙ面における樹脂部分の割合、Ｚ面における第１部分、第２部分の割合）は、ほぼ均等にすることができる。これにより、超音波プローブにおける複数のチャンネル（接合型振動素子）に対して、圧電特性を均一化させることができる。以上のことから、本実施形態によれば、より低コストでかつ均一な圧電特性を有する接合型圧電振動子および超音波プローブを作製することができる。
【０１２６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１…接合型圧電振動素子、１００…バッキング材、１０２…信号用ＦＰＣ、１０６…第１の音響整合層、１０８…第２の音響整合層、１１０…アース用ＦＰＣ、１１２…音響レンズ、２０１…超音波プローブ、２００…水槽、２０３…パルサー・レシーバ、２０５…オシロスコープ、２０７…アクリル板、２０８…中心部、２０９…周辺部
【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１６】
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【図１７】
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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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