(57)【要約】【課題】柱状の微細な立体構造を狭い間隔で容易に配列することができる圧電素子の製造方法を提供すること。【解決手段】複数の柱状の圧電材料の立体構造２１が充填部３１の間に配列される圧電素子１０２の製造方法であって、所望の間隔より広い所定の間隔で複数の立体構造２１を形成する第１工程と、複数の立体構造２１の間隔を所望の間隔に減少させる第２工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の柱状の圧電材料の立体構造が充填部の間に配列される圧電素子の製造方法であって、
所望の間隔より広い所定の間隔で前記複数の立体構造を形成する第１工程と、
前記複数の立体構造の間隔を前記所望の間隔に減少させる第２工程と、
を備える圧電素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程において、前記立体構造の非配列方向の一端に収縮部材を付加し、
前記第２工程において、前記収縮部材を配列方向に収縮させることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程における前記立体構造の前記所定の間隔をｄとし、前記第１工程における前記立体構造のピッチをｐとし、前記収縮部材の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の圧電素子の製造方法。
（１−ｎ）ｐ≦ｄ    …    （１）
【請求項４】
前記第１工程において、前記収縮部材は、前記立体構造が付加される面であって、前記立体構造が配列される位置に対応する位置に、凸部を有することを特徴とする請求項２及び３のいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項５】
前記収縮部材の前記圧電材料が付加される面は平坦であり、
前記第１工程において、前記収縮部材は、前記圧電材料が付加された後に、前記立体構造を除いた面において切り込みが形成され、前記立体構造が付加される部分に凸部を有することを特徴とする請求項２及び３のいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程における前記立体構造の幅をｘとし、前記第１工程における前記凸部の高さをｈとし、前記収縮部材の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項４及び５のいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
ｈ／ｘ≦３ｎ２    …    （２）
【請求項７】
前記第２工程において、前記収縮部材を２回以上の段階に分けて収縮させ、後段の収縮前において、前段の収縮の際に用いた前段収縮部材を除去し、前記前段収縮部材とは異なる後段収縮部材を用いることを特徴とする請求項２から６までのいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程において、前記収縮部材を２回以上の段階に分けて収縮させ、後段の収縮前において、前段の収縮の際に用いた前段収縮部材を除去し、前記前段収縮部材とは異なる後段収縮部材を接着し、前記後段収縮部材を切り込んで、所定の数の前記立体構造単位で前記立体構造が付加された部分を含む分割体を作製し、前記後段収縮部材を収縮させることを特徴とする請求項２から７までのいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１工程において、前記立体構造の側面を充填部で覆い、
隣接する前記立体構造間の前記充填部の配列方向の総長さは、前記第２工程における前記所望の間隔と一致することを特徴とする請求項２から８までのいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程における前記立体構造の前記所定の間隔をｄとし、前記第１工程における前記立体構造のピッチをｐとし、前記収縮部材の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の圧電素子の製造方法。
０μｍ≦（１−ｎ）ｐ−ｄ≦１０μｍ    …    （３）
【請求項１１】
前記立体構造をウェットエッチングを用いて形成することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波測定その他の各種超音波応用機器に利用可能な圧電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１−３コンポジット複合圧電材料を用いた超音波素子（圧電素子）が開発されている（特許文献１参照）。ここで、１−３コンポジット複合圧電材料は、樹脂の中に設けられるＰＺＴが柱状に配列されているものである。超音波素子の性能を向上させるには、この柱を細くしたり、間隔を狭くしたりする必要がある。超音波素子の加工方法としては、物理的方法及び化学的方法がある。物理的な方法としては、ダイシングブレード等を用いた機械加工、レーザー、ＦＩＢ等を用いたレーザー加工、サンドブラスト、ショット研磨等を用いたブラスト加工等が挙げられる。また、化学的な方法としては、塩素系、フッ素系薬剤等を用いたドライエッチング、塩素系、フッ素系薬剤等を用いたウェットエッチング（例えば、特許文献２参照）等が挙げられる。ダイシングによる加工には、ダイシングの刃の厚みにより微細加工に限界があり、加工時にクラックが生じる可能性がある。また、ブラスト加工では、加工オーダーがサブｍｍであり、微細加工に限界がある。また、レーザー加工では、加工に時間がかかり、加工深さに限界がある。また、エッチングによる加工も加工深さに限界がある。
【０００３】
なお、複数の圧電材料の立体構造を配列する他の方法として、個々にコーティングした柱状の立体構造を配列する方法がある（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３の方法では、コーティングの寸法や配列寸法が高精度であることが要求される。また、柱が傾いていると、配列後の圧電材料が歪む原因となる。
【０００４】
また、樹脂フィルムの製造方法ではあるが、複数の穴を有するフィルムと収縮部材とを接着させ、これを収縮させる方法がある（例えば、特許文献４参照）。この特許文献４の方法では、収縮部材に接着された形状（穴）が歪み変形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９２６９３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１８４６４３号公報
【特許文献３】特開２００５−１０１７４８号公報
【特許文献４】特開２００８−２９６４８１号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、柱状の微細な立体構造を狭い間隔で容易に配列することができる圧電素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る圧電素子の製造方法は、複数の柱状の圧電材料の立体構造が充填部の間に配列される圧電素子の製造方法であって、所望の間隔より広い所定の間隔で複数の立体構造を形成する第１工程と、複数の立体構造の間隔を所望の間隔に減少させる第２工程とを備える。
【０００８】
上記製造方法では、圧電材料の立体構造を比較的広い間隔で配列してから当該立体構造の間隔を狭めるため、ダイシングやエッチング等の方法を単独で用いて作製するよりも、隣接する立体構造間において狭くて深い隙間を容易に形成することができる。これにより、複数の立体構造を所望の間隔でアレイ状に配列した圧電素子を得ることができる。
【０００９】
本発明の具体的な側面では、上記製造方法において、第１工程において、立体構造の非配列方向の一端に収縮部材を付加し、第２工程において、収縮部材を配列方向に収縮させる。ここで、配列方向とは、立体構造が配列される方向（つまり、立体構造の幅又は奥行方向）であり、非配列方向とは、立体構造の高さ方向を意味する。この場合、立体構造間の距離を容易に縮めることができる。また、収縮部材を収縮させる割合の分、立体構造の配列の要求精度を満たしやすくすることができる。
【００１０】
本発明の別の側面では、第１工程における立体構造の所定の間隔をｄとし、第１工程における立体構造のピッチをｐとし、収縮部材の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式（１）を満たす。
（１−ｎ）ｐ≦ｄ    …    （１）
【００１１】
ここで、立体構造の間隔ｄ及び立体構造のピッチｐは、立体構造の周囲に充填部が設けられる場合、当該充填部を含む長さとなる。また、収縮率ｎは、（収縮後のピッチ）／（収縮前のピッチ）で求める。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、第１工程において、収縮部材は、立体構造が付加される面であって、立体構造が配列される位置に対応する位置に、凸部を有する。この場合、収縮部材の凸部以外の部分が凸部よりも薄く収縮の応力が凸部に集中しにくくなり、立体構造と収縮部材とが収縮時に剥がれにくくなる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、収縮部材の圧電材料が付加される面は平坦であり、第１工程において、収縮部材は、圧電材料が付加された後に、立体構造を除いた面において切り込みが形成され、立体構造が付加される部分に凸部を有する。この場合、収縮部材の凸部以外の部分が凸部よりも薄く収縮の応力が凸部に集中しにくくなり、立体構造と収縮部材とが収縮時に剥がれにくくなる。また、立体構造とともに凸部を形成する、又は立体構造を配列してから凸部を形成するため、立体構造の配列を容易にすることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、第１工程における立体構造の幅をｘとし、第１工程における凸部の高さをｈとし、収縮部材の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式（２）を満たす。
ｈ／ｘ≦３ｎ２    …    （２）
【００１５】
ここで、立体構造の幅ｘは、立体構造の周囲に充填部が設けられる場合、当該充填部を含む長さとなる。このような条件を満たす場合、収縮後の凸部のアスペクト比が３以下となり、凸部の寸法精度を維持することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、第２工程において、収縮部材を２回以上の段階に分けて収縮させ、後段の収縮前において、前段の収縮の際に用いた前段収縮部材を除去し、前段収縮部材とは異なる後段収縮部材を用いる。ここで、後段の収縮における収縮部材の除去と新たな収縮部材の付加との順番はどちらが先でもよい。この場合、収縮部材の収縮率を小さくすることができ、立体構造と収縮部材とが収縮時に剥がれにくくすることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、第２工程において、収縮部材を２回以上の段階に分けて収縮させ、後段の収縮前において、前段の収縮の際に用いた前段収縮部材を除去し、前段収縮部材とは異なる後段収縮部材を接着し、後段収縮部材を切り込んで、所定の数の立体構造単位で立体構造が付加された部分を含む分割体を作製し、後段収縮部材を収縮させる。この場合、充填剤を含む立体構造と収縮部材との接着面積が広いため、収縮時に立体構造と収縮部材とが剥がれにくくなる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、第１工程において、立体構造の側面を充填部で覆い、隣接する立体構造間の充填部の配列方向の総長さは、第２工程における所望の間隔と一致する。この場合、立体構造の間隔を精度良く制御することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、第１工程における立体構造の所定の間隔をｄとし、第１工程における立体構造のピッチをｐとし、収縮部材の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式（３）を満たす。
０μｍ≦（１−ｎ）ｐ−ｄ≦１０μｍ    …    （３）
【００２０】
ここで、立体構造の間隔ｄ及び立体構造のピッチｐは、立体構造の周囲に充填部が設けられる場合、当該充填部を含む長さとなる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面では、立体構造をウェットエッチングを用いて形成する。この場合、ウェットエッチングによって立体構造を容易に細くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態の製造方法によって得られる圧電素子を説明する拡大縦断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す圧電素子の拡大横断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、圧電素子の全体構造を説明する平面図、ＡＡ矢視断面図、及び側面図である。
【図３】図１の圧電素子の製造工程を説明する概念的フロー図である。
【図４】（Ａ）は、溝加工前の圧電材料を説明する図であり、（Ｂ）は、第１実施形態の溝の拡大縦断面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）の溝の拡大横断面図であり、（Ｄ）は、第２実施形態の溝の拡大縦断面図であり、（Ｅ）は、（Ｄ）の溝の拡大横断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態の圧電素子の製造方法を説明する概念図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態の圧電素子の製造方法を説明する概念図である。
【図７】圧電素子から素子集合体を得る工程を説明する概念図である。
【図８】図２に示す圧電素子を組み込んだ超音波検査装置のプローブを説明する概念図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は、第２実施形態の圧電素子の製造方法を説明する概念図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｅ）は、第２実施形態の圧電素子の製造方法を説明する概念図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｅ）は、第２実施形態の圧電素子の製造方法を説明する概念図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第３実施形態の圧電素子の製造方法を説明する概念図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｆ）は、第３実施形態の圧電素子の製造方法を説明する概念図である。
【図１４】（Ａ）及び（Ｄ）は、第４実施形態の圧電素子の製造方法を説明する概念図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例３の製造工程の圧電素子を説明する図であり、（Ｅ）〜（Ｈ）は、実施例４の製造工程の圧電素子を説明する図である。
【図１６】（Ａ）は、比較例１の製造工程の圧電素子を説明する図であり、（Ｂ）は、比較例２の製造工程の圧電素子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第１実施形態の圧電素子の製造方法等について説明する。
【００２４】
図１（Ａ）及び１（Ｂ）は、第１実施形態の製造方法によって得られる要素的な圧電素子の拡大断面図であり、図２（Ａ）〜２（Ｃ）は、図１に示す圧電素子を複数組み合わせた素子集合体を説明する平面図、断面図等である。
【００２５】
図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示すように、個片の圧電素子１０２は、圧電材料からなる周期的な立体構造群２０と、立体構造群２０の隙間を埋める多数の充填部３１と、立体構造群２０の一面側に設けられる第１電極４１と、立体構造群２０の他面側に設けられる第２電極４２とを備える。ここで、立体構造群２０とこの隙間を埋める充填部３１とを組み合わせたものを複合圧電素子体１２０と呼ぶ。複合圧電素子体１２０は、ＸＹ面においてＸ方向に比較的長い長方形の輪郭を有するとともにＺ方向に薄い直方体状又は板状の部材である。
【００２６】
図２（Ａ）〜２（Ｃ）に示す素子集合体２０２は、図１に示す構造をそれぞれ有する多数の圧電素子１０２をＹ方向に近接して配列したものであり、広義の圧電素子であり、本明細書において素子集合体２０２を圧電素子と呼ぶ場合もある。素子集合体２０２を構成する個々の圧電素子１０２は、不図示の支持体によって相互の配置関係を保つように固定されている。
【００２７】
圧電素子１０２のうち立体構造群２０は、例えばＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＴその他のＰｂ系圧電材料（例えばＰＭＮＴ、ＰＩＭＮＴ、ＰＳＭＮＴを含む）で形成されている。ここで、ＰＭＮ−ＰＴは、ＰｂＯ−ＭｇＯ−Ｎｂ２Ｏ５−ＴｉＯ２で構成され、例えば酸化鉛を６９．９〜７０．６質量％、酸化マグネシウムを２．５〜３．１質量％、酸化ニオブを１６．８〜２０．３質量％、酸化チタンを６．７〜１０．１質量％含む。立体構造群２０は、四角柱状、薄板状、又は壁状に形成された多数の立体構造２１からなり、これらをアレイ状に配列した構造を有する。多数の立体構造２１は、Ｚ方向に柱状に延びるとともにＸ方向及びＹ方向に略等間隔で配列されている。各立体構造２１は、略同一の形状を有する。
【００２８】
立体構造２１は、ＸＺ面に平行な横断面における幅（横幅とも呼ぶ）Ｗ１が７５μｍ以下であって、ＸＺ面に平行な横断面における高さ（深さとも呼ぶ）Ｈが５０μｍ以上である。また、図示を省略するが、ＹＺ面に平行な横断面における幅（奥行幅とも呼ぶ）は、横幅Ｗ１と同様に７５μｍ以下である。具体例では、幅Ｗ１が例えば５〜７５μｍ程度に設定され、高さＨが例えば１００〜４００μｍ程度に設定される。なお、隣接する立体構造２１の間隔Ｗ２（つまり個々の充填部３１の厚み）については、特に制限がないが、後の工程の都合上、例えば１〜６０μｍ程度に設定される。
【００２９】
各立体構造２１は、ダイシング、ドライエッチング、ウェットエッチング等によって仕上げられたものである。なお、ウェットエッチングによって仕上げられた場合、立体構造２１の充填部３１に接する側面２１ａは、ウェットエッチングによる処理面であり、滑らかな面となっている。この場合、各立体構造２１の側面２１ａには、ダイシングブレードによって加工された直後のように細かな傷がなく、ドライエッチングで形成された場合のようにリデポ膜の付着がなく、またテーパーもなくほぼ垂直である。
【００３０】
充填部３１は、例えばエポキシ樹脂で形成され、個々の立体構造２１間の超音波のアイソレーション及び絶縁性を確保しつつ、多数の立体構造２１と一体となって複合圧電素子体１２０を構成している。多数の立体構造２１は、その側面２１ａを介して充填部３１に支持されている。各立体構造２１は、充填部３１の存在により、隣接する立体構造２１から電気的に独立しており、超音波的にも相互作用が生じにくい状態となっている。
【００３１】
図２（Ａ）〜２（Ｃ）に示すように、素子集合体２０２において、一群の第１電極４１は、多数の複合圧電素子体１２０の上端面２１ｂに沿ってＸ方向に延びる導電性金属薄膜であり、全体として櫛歯状電極１４１を成している。同様に、一群の第２電極４２も、多数の複合圧電素子体１２０の下端面２１ｃに沿ってＸ方向に延びる導電性金属薄膜であり、全体として櫛歯状電極１４２を成している。
【００３２】
なお、複合圧電素子体１２０及びこれを挟む第１及び第２電極４１，４２は、Ｙ方向に例えば１９２チャンネル分存在しており、これら１９２チャンネルの複合圧電素子体１２０は、例えば独立して駆動信号を受ける。つまり、各圧電素子１０２には、タイミング等が異なる個別の駆動信号が供給される。
【００３３】
以下、図３〜６等を参照して、図１（Ａ）等に示す圧電素子１０２の製造方法について説明する。
【００３４】
本実施形態の圧電素子１０２の製造方法は、おおまかに、所望の間隔より広い所定の間隔で複数の圧電材料の立体構造２１を形成する第１工程と、複数の立体構造の間隔を所望の間隔に減少させる第２工程とを備える。
【００３５】
まず、圧電材料であるＰＭＮ−ＰＴ単結晶で形成された板状のバルク材８１（図４（Ａ）参照）を準備する（図３の工程Ｓ１１）。バルク材８１のサイズは、横長さがａで、奥行き長さがｂで、縦長さ又は厚みがｃであるとして、例えばａ×ｂ×ｃ＝２ｍｍ×２ｍｍ×０．５ｍｍとしている。バルク材８１において、ＸＹ面に平行なａ×ｂの主面８１ａは、（１００）面となっている。なお、上記バルク材８１の寸法は例示であり、実際の製品では、例えばａ×ｂ×ｃ＝４０ｍｍ×４０ｍｍ×０．５ｍｍ程度のバルク材を用いる。
【００３６】
次に、図５（Ａ）に示すように、圧電材料であるバルク材８１に収縮部材８５を接着する（図３の工程Ｓ１２）。具体的には、バルク材８１と収縮部材８５とにおいて、バルク材８１の収縮部材８５との接着面８１ｂをＵＶオゾン洗浄機等で洗浄又は照射する。その後、収縮部材８５のバルク材８１との接着面８５ａ上に、樹脂接着剤を塗布し、バルク材８１を重ねる。これらを重ねた状態で、加熱炉で加熱し、バルク材８１と収縮部材８５とを接着する。加熱の温度及び時間は、収縮部材８５が収縮しない程度とする。これにより、第１工程において、圧電材料であるバルク材８１の一端に収縮部材８５が付加される。バルク材８１は、次工程で形成される立体構造２１の非配列方向（立体構造２１の高さ方向）の一端に収縮部材８５が付加されるように接着される。樹脂接着剤としては、例えば２液硬化性エポキシ樹脂を用いる。なお、収縮部材８５は、接着時の位置決めを容易にするため、バルク材８１の大きさ以上の大きさであることが好ましい。
【００３７】
次に、図４（Ａ）、４（Ｂ）、及び図５（Ｂ）に示すように、このバルク材８１に一様な幅を有しＺ方向に延びる多数の溝５１を等間隔で格子状に切断加工する（図３の工程Ｓ１３：第１工程）。これにより、多数の立体構造２１を有する前駆体８２を得る。第１工程において、溝５１は、最終的な製品の溝の間隔、つまり所望の間隔よりも広い間隔を有する。溝５１は、ダイシングブレード（加工具）を利用してバルク材８１を切断することによって加工され、例えば２５μｍ〜４５μｍの溝幅又は間隔を有する。また、溝５１は、Ｘ方向及びＹ方向に関して例えば６０μｍ〜１５０μｍの空間周期又はピッチで形成されている。隣接する一対の溝５１間に残る四角柱状又は板状の立体構造２１は、第１工程において、Ｘ方向に例えば５μｍ〜７５μｍの横幅を有し、Ｙ方向に例えば５μｍ〜７５μｍの奥行き長さを有し、Ｚ方向に例えば５００μｍの高さを有する。また、溝５１の高さは、Ｚ方向に例えば５５０μｍであり、高さのうち、根元側の例えば長さ５０μｍは、収縮部材８５に切り込んでいる。つまり、第１工程前において、収縮部材８５の圧電材料のバルク材８１が付加される面（接着面８５ａ）は平坦であるが、第１工程において、収縮部材８５は、複数の圧電材料の立体構造２１が付加された後に、立体構造２１を除いた面において切り込み（溝５１）が形成される。その結果、収縮部材８５は、圧電材料の立体構造２１が付加される部分（具体的には、接着面８５ａの立体構造２１が配列される位置に対応する位置）に凸部８５ｂを有することになる。これにより、収縮部材８５の凸部８５ｂ以外の部分が凸部８５ｂよりも薄く収縮の応力が凸部８５ｂに集中しにくくなり、圧電材料のバルク材８１と収縮部材８５とが収縮時に剥がれにくくなる。また、立体構造２１とともに凸部８５ｂを形成するため、立体構造２１の配列を容易にすることができる。なお、立体構造２１を配列してから凸部８５ｂを形成する場合も同様の効果を有する。
【００３８】
第１工程における圧電材料の立体構造２１の所定の間隔（つまり、溝５１の幅又は奥行）をｄとし、第１工程における圧電材料の立体構造２１のピッチをｐとし、収縮部材８５の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式（１）を満たす。収縮率ｎは、（収縮後のピッチ）／（収縮前のピッチ）で求める。なお、立体構造２１の周囲に充填部３１が設けられる場合、立体構造２１と充填部３１とを一体として間隔ｄ及びピッチｐを考慮する。また、第２工程を２回以上行う場合、当該第２工程の直前の立体構造２１等の寸法を採用する。
（１−ｎ）ｐ≦ｄ    …    （１）
【００３９】
圧電材料の立体構造２１の幅をｘとし、凸部８５ｂの高さをｈとし、収縮部材８５の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式（２）を満たす。なお、立体構造２１の周囲に充填部３１が設けられる場合、立体構造２１と充填部３１とを一体として幅ｘを考慮する。また、第２工程を２回以上行う場合、当該第２工程の直前の立体構造２１等の寸法を採用する。
ｈ／ｘ≦３ｎ２    …    （２）
【００４０】
この場合、収縮後の凸部８５ｂのアスペクト比が３以下となり、凸部８５ｂの寸法精度を維持することができる。
【００４１】
ここで、溝５１の加工にダイシングブレードを用いる場合、ブレードの先端のＲ形状を考慮する。具体的には、ブレードの先端の曲率半径をＲとし、ブレードの幅をＷとしたときに、Ｒ＝Ｗ／２と考える。この場合、凸部８５ｂの高さ（切り込み深さ）ｈをｈ≧Ｒとすることが好ましい。
【００４２】
複数の立体構造２１は、前駆体８２に設けられた前駆形状８２ａであり、根元部分８３の収縮部材８５で連結され、先端側では撓みやすい状態となっている。なお、溝５１の形成に際して、ドレスボードをバルク材８１に隣接して配置した状態でダイシングを行うことができる。この場合、ダイシングブレードで溝加工しながら、ダイシングブレードを研磨することができる。
【００４３】
なお、収縮部材８５の大きさがバルク材８１の大きさよりも大きい場合、バルク材８１の大きさと同等の大きさに切断することが好ましい。
【００４４】
図５（Ａ）等では、説明の便宜上、立体構造２１の個数を少なく表示しているが、実際は、前駆形状８２ａとして３０×３０個程度以下の立体構造２１が形成されている。さらに、バルク材８１は、Ｘ方向に例えば５個程度の前駆体８２に分割される。なお、上記前駆形状８２ａの個数は例示であり、実際の製品では、例えば数千×数百個程度である。
【００４５】
図５（Ｃ）に示すように、収縮部材８５を収縮させる（図３の工程Ｓ１４：第２工程）。これにより、圧電材料の立体構造２１間の距離を容易に縮めることができる。また、収縮部材８５を収縮させる割合の分、圧電材料の立体構造２１の配列の要求精度を満たしやすくすることができる。具体的には、前駆体８２を加熱炉に入れ、加熱する。収縮部材８５の収縮率は、６０％〜９０％であることが好ましい。第１工程で得た前駆体８２の立体構造２１の間隔（溝５１の間隔）は、第２工程における収縮部材８５の収縮によって、所望の間隔となる。また、収縮部材８５は、Ｘ方向及び／又はＹ方向（立体構造２１の配列方向）の収縮に伴い、Ｚ方向（厚さ方向）に膨張する。なお、収縮部材８５のＺ方向の膨張に伴い、溝５１の深さも増加する。
【００４６】
次に、図６（Ａ）に示すように、立体構造２１間の隙間（溝５１）に充填部３１を形成する（図３の工程Ｓ１５）。充填部３１を形成する充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂等を用いる。充填剤は、表面張力により、立体構造２１間の隙間の全体に行きわたる。その後、加熱炉で加熱することにより、充填剤を硬化させる。これにより、充填剤からなる充填部３１を間に挟んだ一群の立体構造２１が略等間隔で配列されて固定された状態を実現することができる。このように立体構造２１と充填部３１とを互い違いに積層した部分を複合体２８２と呼ぶ。
【００４７】
次に、図６（Ｂ）に示すように、複合体２８２の上下面を研磨又は研削し、収縮部材８５を除去する（図３の工程Ｓ１６）。具体的には、ダイシングによって収縮部材８５の根元部分８３等を切り離す。その後、切り離した複合体２８２に研磨や研削を行ってＺ方向の厚みを調整するとともに、±Ｚ側のパターン面２８２ａ，２８２ｂを平坦化する。複合体２８２の厚みは超音波の周波数に応じて調整するが、１００μｍ〜４００μｍが通常である。また、得られた複合体２８２は、実際には複数の立体構造２１を含むため、積層方向、又はＸ方向に十分な厚みを有するものとなっている。立体構造２１の積層数は、前駆体８２に形成する立体構造２１の個数に対応するものとなるが、さらに積層数を増やしたい場合、この複合体２８２を最小単位として複数個の複合体２８２を積層方向に接合する。
【００４８】
以上により、上端面２１ｂ及び下端面２１ｃとして立体構造２１又は立体構造群２０を含む複合圧電素子体１２０を得ることができる（図６（Ｂ）参照）。
【００４９】
次に、図６（Ｃ）に示すように、パターン面２８２ａ，２８２ｂのうち上端面２１ｂと下端面２１ｃとに、第１電極４１になる第１電極層２４１と、第２電極４２になる第２電極層２４２とを順次形成する（図３の工程Ｓ１７）。これにより、圧電素子母材３０２が完成する。両電極層２４１，２４２は、例えばＣｒ／Ａｒの導電性膜であり、例えばスパッタリングによって形成される。
【００５０】
最後に、圧電素子母材３０２を切断機等によってＸＺ面に平行に分割することによって複数個の圧電素子１０２を得る（図７参照）。１つ以上の圧電素子母材３０２から得た多数の圧電素子１０２は、図２（Ａ）等に示す素子集合体２０２を構成する。センサーの１つの画素に対応する圧電素子１０２は、具体例では最小単位の複合体２８２がＸ方向に複数のｎ個連なったものからなっている。
【００５１】
図８は、図１（Ａ）等に示す圧電素子１０２を用いて作製された超音波検査装置用又は超音波センサー用のプローブを説明する図である。図示のプローブ７０は、素子集合体２０２又は圧電素子１０２から得た振動部７１と、振動部７１の背後に配置されるバッキング材７２と、振動部７１の前面に配置される整合層７３と、振動部７１を動作させる駆動回路７４とを備える。振動部７１を構成する素子集合体２０２は、多数（ｎ個）の図面横方向に配列された複合圧電素子体１２０と、これを上下から挟む櫛歯状電極１４１，１４２とを有する。一方の櫛歯状電極１４１は、例えばプラス電極であり、個々の第１電極４１単位でリボン状の並列配線７８ａに接続され、他方の櫛歯状電極１４２は、例えばマイナス電極であり、個々の第２電極４２単位でリボン状の並列配線７８ｂに接続されている。両並列配線７８ａ，７８ｂは、駆動回路７４から延びており、各チャンネルに対応する単位プローブ又は画素（図１に示す圧電素子１０２に相当）に超音波に対応する周期の電圧を印可して、これを構成する多数の立体構造２１に超音波振動を発生させるとともに、これら多数の立体構造２１で受けた超音波振動を電圧信号に変換する。
【００５２】
なお、バッキング材７２は、超音波が振動部７１の後方へ放射されることを防止する。また、整合層７３は、振動部７１の前方へ入射または出射される超音波の反射を抑制する役割を有する。
【００５３】
プローブ７０の具体的な動作では、ナノ秒からマイクロ秒といった期間で行われる超音波の送信動作と、同様の期間で行われる超音波の受信動作とが交互に繰り返される。送信動作に際して、駆動回路７４は、不図示の制御回路からのトリガー信号を受けてプローブ７０を構成する各圧電素子１０２に設定された所定の遅延時間で超音波振動を行わせる。受信動作に際して、駆動回路７４は、各圧電素子１０２で検出した超音波の反射に対応する電圧信号を受けて各圧電素子１０２に設定された所定の遅延時間で信号の合成を行う。これにより、超音波の波面制御が可能になり、プローブ７０前方の点状の対象に向けて所望の振動数の超音波を当てることができるとともに、かかる点状の対象から反射されて戻って来た超音波を選択的に受け取ることができる。
【００５４】
以上で説明した第１実施形態による圧電素子１０２の製造方法では、圧電材料の立体構造２１を比較的広い間隔で配列してから当該立体構造２１の間隔を狭めるため、ダイシングやエッチング等の方法を単独で用いて作製するよりも、隣接する立体構造２１間において狭くて深い隙間を容易に形成することができる。これにより、複数の立体構造２１を所望の間隔でアレイ状に配列した圧電素子を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態の工程Ｓ１３において、立体構造２１をダイシングによって形成する例を挙げたが、ウェットエッチングによって形成することもできる。例えば、ウェットエッチングによって立体構造２１を容易に細くすることができる。
【００５６】
具体的には、ある程度の大きさにダイシングした立体構造２１を有する前駆体８２をフッ化物、塩化物、及び硝酸の少なくとも１つ以上を含有するエッチング液に浸漬して、立体構造２１のウェットエッチングを開始する。このウェットエッチングによって、各溝５１の幅又は間隔を拡張することができる。エッチング液としては、フッ化アンモニウム、硝酸或いは塩酸、又はこれらの混合液が使用できる。またその他の、フッ素や塩素や硝酸イオンを含有するものを使用することができる。好ましくはフッ化アンモニウムと硝酸とを用いることがデブリの抑制にとって望ましい。フッ化アンモニウムで鉛以外を溶解させるが、鉛は不動態状の物体（フッ化鉛）として溶解しないため、この不動態状の物体（以下、不動体も呼ぶ）を即時に溶かすために硝酸を微量に混合させることが望ましい。このようなエッチング液を用いることで、立体構造２１の形状維持が比較的容易になる。なお、エッチング液としてフッ化アンモニウムと硝酸とを含むものを用いる場合、フッ化アンモニウムは３〜１０質量％、硝酸は１〜１０質量％が好ましい。
【００５７】
立体構造２１の大きさが目標値になった段階でウェットエッチングを停止し、熱水洗浄若しくはアセトン洗浄、又はこれらのいずれかと超音波洗浄とを組み合わせたもの、Ｏ２プラズマ洗浄等を行う。これにより、エポキシ樹脂との接着度が向上したエッチング処理品を得ることができる。エッチング処理品には、近接した状態で一様に配列された多数の四角柱状の立体構造２１が形成されている。
【００５８】
（実施例１）
まず、圧電材料であるバルク材と収縮部材とを接着する（図５（Ａ）参照）。圧電材料は、ＰＭＮ−ＰＴ単結晶で、１辺が２ｍｍの正方形であり、厚さが５００μｍである。収縮部材は、１辺が５ｍｍの正方形であり、厚さが３００μｍである。バルク材（圧電材料）と収縮部材とにおいて、バルク材と収縮部材との接着面をＵＶオゾン洗浄機で５分間洗浄（又は照射）した後、収縮部材上に、２液硬化性エポキシ樹脂を塗布し、バルク材を重ねる。これらを重ねた状態で、加熱炉で５０℃、０．０１ＭＰａの環境下で２４時間加熱する。
【００５９】
次に、圧電材料の柱状の立体構造を形成する（図５（Ｂ）参照：第１工程）。加工には、幅２５μｍのダイシングブレードを使用する。収縮部材に対して５０μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、バルク材（圧電材料）及び収縮部材を合わせて５５０μｍの深さの切り込みが形成される。これにより、１辺が７５μｍの四角柱状の圧電材料の立体構造をアレイ状に配列した前駆体が形成される。圧電材料の柱（立体構造）のピッチは、１００μｍとなっている。また、隣接する立体構造の間隔は、２５μｍとなっている。
【００６０】
次に、収縮部材を圧電材料と同等の大きさ（本実施例では１辺が２ｍｍの正方形）に切りだす。本工程は、溝の形成工程に付随して行うことができる。
【００６１】
次に、収縮部材を収縮させる（図５（Ｃ）参照：第２工程）。具体的には、上記複合体を加熱炉に入れ、１００℃で５分間加熱する。これにより、収縮部材の収縮率は８５％となる。収縮部材の収縮により、圧電材料の立体構造の間隔は、２５μｍから１０μｍに変化する。また、収縮部材の厚さが３００μｍから４１５μｍに変化する。
ｄ＝２５（μｍ）、ｎ＝０．８５、ｐ＝１００（μｍ）
ｈ＝５０（μｍ）、ｘ＝７５（μｍ）
【００６２】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図６（Ａ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【００６３】
次に、立体構造及び充填部からなる複合体の上下面を研磨し、収縮部材を除去する（図６（Ｂ）参照）。ここで、後工程のために圧電材料の上面（収縮部材を取り付けていない面）も研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の複合体の厚さは４００μｍとなる。
【００６４】
以上により、１辺が７５μｍの四角柱が１０μｍの間隔でアレイ状に配列された圧電材料の立体構造又は立体構造群を含む複合圧電素子体が形成される。
【００６５】
この圧電材料の上下面に電極を成膜する（図６（Ｃ）参照）。電極の成膜には、スパッタ装置を用いた。成膜は、Ｃｒを２０ｎｍ、Ａｕを２００ｎｍの順に行った。
【００６６】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の圧電素子の製造方法について説明する。なお、第２実施形態の圧電素子の製造方法は第１実施形態の圧電素子の製造方法を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００６７】
本実施形態では、第１工程において、図９（Ａ）に示すようにダイシングを用いて、及び９（Ｂ）に示すように、ウェットエッチングを用いて、バルク材８１を先に溝加工し（図４（Ｄ）及び４（Ｅ）参照）、図９（Ｃ）に示すように、立体構造２１間に充填部３１を形成し、図９（Ｄ）及び９（Ｅ）に示すように、研磨した複合体２８２を収縮部材８５に接着する例を挙げている。
【００６８】
また、第２工程において、収縮部材８５，１８５を２回以上の段階に分けて収縮させる。後段の収縮前において、前段の収縮の際に用いた前段収縮部材８５を除去し、前段収縮部材８５とは異なる後段収縮部材１８５を用いる。ここで、前段収縮部材８５の除去と後段収縮部材１８５の付加との順番はどちらが先でもよい。また、後段収縮部材１８５は、前段収縮部材８５を取り付けた面とは異なる面に接着する。この場合、収縮部材８５，１８５の収縮率を小さくすることができ、圧電材料であるバルク材８１と収縮部材８５，１８５とが収縮時に剥がれにくくすることができる。
【００６９】
具体的には、図１０（Ａ）に示すように、１回目の第２工程の前に、第１工程と同様の手法で立体構造２１及び溝５１を形成する。溝５１は、例えばダイシングブレードを用いて形成する。
【００７０】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、１回目の第２工程において、収縮部材８５を収縮させる。その後、図１０（Ｃ）に示すように、溝５１に充填部３１を形成する。次に、圧電材料を研磨又は研削して１回目の前段収縮部材８５を除去し（図１０（Ｄ）参照）、切り出された複合体２８２を新たな２回目の後段収縮部材１８５に接着させる（図１０（Ｅ）参照）。
【００７１】
次に、図１１（Ａ）に示すように、２回目の第２工程の前に、第１工程と同様の手法で立体構造２１及び溝５１を形成する。
【００７２】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、２回目の第２工程において、後段収縮部材１８５を収縮させる。その後、図１１（Ｃ）に示すように、溝５１に充填部３１を形成する。次に、圧電材料を研磨又は研削して２回目の後段収縮部材１８５を除去し（図１１（Ｄ）参照）、切り出された複合体２８２の上端及び下端に電極層２４１，２４２をそれぞれ形成する（図１１（Ｅ）参照）。
【００７３】
（実施例２）
まず、圧電材料であるＰＭＮ−ＰＴ単結晶を加工し、柱状の立体構造を形成する（図９（Ａ）参照）。圧電材料であるバルク材は、１辺が２ｍｍの正方形であり、厚さが５００μｍである。加工には、幅２５μｍのダイシングブレードを用いる。これにより、１辺が５０μｍ、高さ３００μｍの四角柱状の圧電材料の立体構造をアレイ状に配列されたものが形成される。圧電材料の柱（立体構造）のピッチは、７５μｍとなっている。また、隣接する立体構造の間隔は、２５μｍとなっている。
【００７４】
次に、ウェットエッチングにより、立体構造を１辺が１０μｍの四角柱になるようにエッチングする（図９（Ｂ）参照：第１工程）。具体的には、ＢＨＦと硝酸との混合液をフッ素樹脂性のビーカーに入れ、上記圧電材料を入れて２５℃、１５０ｒｐｍで４０分間撹拌する。これにより、１辺が１０μｍの四角柱状の圧電材料の立体構造がアレイ状に配列されたものが形成される。
【００７５】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図９（Ｃ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【００７６】
次に、圧電材料の下面を研磨する（図９（Ｄ）参照）。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２５０μｍとなり、柱部分のみが残る。
【００７７】
次に、圧電材料と前段収縮部材とを接着する（図９（Ｅ）参照）。前段収縮部材は、１辺が５ｍｍの正方形であり、厚さが３００μｍである。圧電材料と前段収縮部材とにおいて、圧電材料と前段収縮部材との接着面をＵＶオゾン洗浄機で５分間洗浄（又は照射）した後、前段収縮部材上に、２液硬化性エポキシ樹脂を塗布し、圧電材料を重ねる。これらを重ねた状態で、加熱炉で５０℃、０．０１ＭＰａの環境下で２４時間加熱する。
【００７８】
次に、充填部を分割し、前段収縮部材に切り込み（溝）を形成する（図１０（Ａ）参照：第１工程）。加工には、幅２５μｍのダイシングブレードを用いる。前段収縮部材に対して５０μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、立体構造（充填部を含む）及び前段収縮部材を合わせて３００μｍの深さの切り込みが形成される。圧電材料の柱のピッチは、７５μｍとなっている。立体構造の間隔（充填部を含まない）は、６５μｍとなっている。また、充填部を含めた柱は、１辺が５０μｍとなっている。
【００７９】
次に、前段収縮部材を圧電材料と同等の大きさ（本実施例では１辺が２ｍｍの正方形）に切りだす。本工程は、溝の形成工程に付随して行うことができる。
【００８０】
次に、前段収縮部材を収縮させる（図１０（Ｂ）：１回目の第２工程）。具体的には、上記前駆体を加熱炉に入れ、１０５℃で５分間加熱する。これにより、前段収縮部材の収縮率は８０％となる。前段収縮部材の収縮により、圧電材料の間隔（充填部を含まない柱の間隔）は、６５μｍから５０μｍに変化する。また、前段収縮部材の厚さが３００μｍから４７０μｍに変化する。
ｄ＝２５（μｍ）、ｎ＝０．８、ｐ＝７５（μｍ）
ｈ＝５０（μｍ）、ｘ＝５０（μｍ）
【００８１】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図１０（Ｃ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【００８２】
次に、複合体の上下面を研磨し、前段収縮部材を除去する(図１０（Ｄ）参照)。ここで、後工程のために圧電材料の上面（前段収縮部材を取り付けていない面）も研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２３０μｍとなる。
【００８３】
次に、前の前段収縮部材を取り付けた面とは反対側の面に、新たな後段収縮部材を接着させる（図１０（Ｅ）参照）。後段収縮部材は、１辺が５ｍｍの正方形であり、厚さが３００μｍである。圧電材料と後段収縮部材とにおいて、圧電材料と後段収縮部材との接着面をＵＶオゾン洗浄機で５分間洗浄（又は照射）した後、後段収縮部材上に、２液硬化性エポキシ樹脂を塗布し、圧電材料を重ねる。これらを重ねた状態で、加熱炉で５０℃、０．０１ＭＰａの環境下で２４時間加熱する。
【００８４】
次に、充填剤を分割し、後段収縮部材に切り込み（溝）を形成する（図１１（Ａ）参照：第１工程）。加工には、幅２５μｍのダイシングブレードを用いる。後段収縮部材に対して５０μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、立体構造（充填剤を含む）及び後段収縮部材を合わせて２８０μｍの深さの切り込みが形成される。圧電材料の柱のピッチは、６０μｍとなっている。また、隣接する圧電材料の柱の間隔は、５０μｍとなっている。また、充填部を含めた柱は、１辺が３５μｍとなっている。
【００８５】
次に、後段収縮部材を圧電材料と同等の大きさ（本実施例では１辺が１．６ｍｍの正方形）に切りだす。本工程は、溝の形成工程に付随して行うことができる。
【００８６】
次に、後段収縮部材を収縮させる（図１１（Ｂ）参照：２回目の第２工程）。具体的には、上記複合体を加熱炉に入れ、１０５℃で１０分間加熱する。これにより、後段収縮部材の収縮率は７５％となる。後段収縮部材の収縮により、圧電材料の間隔（充填部を含まない柱の間隔）は、５０μｍから３５μｍに変化する。また、後段収縮部材の厚さが３００μｍから５３３μｍに変化する。
ｄ＝２５（μｍ）、ｎ＝０．７５、ｐ＝６０（μｍ）
ｈ＝５０（μｍ）、ｘ＝３５（μｍ）
【００８７】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図１１（Ｃ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【００８８】
次に、立体構造及び充填部からなる複合体の上下面を研磨し、後段収縮部材を除去する（図１１（Ｄ）参照）。ここで、後工程のために圧電材料の上面（後段収縮部材を取り付けていない面）も研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２００μｍとなる。
【００８９】
以上により、１辺が１０μｍの四角柱状の立体構造が３５μｍの間隔でアレイ状に配列された圧電材料の立体構造又は立体構造群を含む複合圧電素子体が形成される。
【００９０】
この圧電材料の上下面に電極を成膜する（図１１（Ｅ）参照）。電極の成膜には、スパッタ装置を用いた。成膜は、Ｃｒを２０ｎｍ、Ａｕを２００ｎｍの順に行った。
【００９１】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態の圧電素子の製造方法について説明する。なお、第３実施形態の圧電素子の製造方法は第２実施形態の圧電素子の製造方法を変形したものであり、特に説明しない事項は第２実施形態と同様である。
【００９２】
第３実施形態において、第２実施形態における第１工程の１回目の充填部３１を形成する工程まで同様となっている（図１２（Ａ）及び１２（Ｂ）参照）。
【００９３】
第３実施形態の第２工程において、収縮部材８５，１８５を２回以上の段階に分けて収縮させる。後段の収縮前において、前段の収縮の際に用いた前段収縮部材８５を除去し、その後、前段収縮部材８５とは異なる後段収縮部材１８５を接着する。後段収縮部材１８５を切り込んで、所定の数（例えば、４個）の立体構造単位で立体構造２１が付加された部分を含む分割体８６を作製し、後段収縮部材１８５を収縮させる。この場合、充填部３１を含む圧電材料と収縮部材８５，１８５との接着面積が広いため、収縮時に圧電材料又は分割体８６と収縮部材８５，１８５とが剥がれにくくなる。
【００９４】
具体的には、図１３（Ａ）に示すように、第１工程において、充填部３１の形成後、第１又は第２実施形態の第１工程と同様の手法で、充填部３１を格子状に分割し、溝５１を形成する。溝５１は、複数の立体構造２１（例えば、４個）が、ひとまとまりの分割体８６となるように形成される。圧電材料の端側の例えば４個のひとまとまりに入らない立体構造２１については、除去される。
【００９５】
図１３（Ｂ）に示すように、１回目の第２工程において、前段収縮部材８５を収縮させる。なお、図１３（Ｂ）以降は、便宜上、圧電材料等の一部を示している。
【００９６】
その後、図１３（Ｃ）に示すように、溝５１に充填部３１を形成する。次に、圧電材料を研磨又は研削して前段収縮部材８５を除去し、切り出された複合体２８２を新たな後段収縮部材１８５に接着させる（図示省略）。
【００９７】
次に、図１３（Ｄ）に示すように、２回目の第２工程の前に、第１工程と同様の手法で立体構造２１及び溝５１を形成する。溝５１は、複数の立体構造２１（例えば、４個）が、ひとまとまりの分割体８６となるように形成される。圧電材料の端側の例えば４個のひとまとまりに入らない立体構造２１については、除去される。
【００９８】
次に、図１３（Ｅ）に示すように、２回目の第２工程において、後段収縮部材１８５を収縮させる。その後、図１３（Ｆ）に示すように、溝５１に充填部３１を形成する。次に、圧電材料を研磨又は研削して後段収縮部材１８５を除去し、切り出させた複合体２８２の上端及び下端に電極層２４１，２４２をそれぞれ形成する（図示省略）。
【００９９】
（実施例３）
まず、圧電材料であるＰＭＮ−ＰＴ単結晶を加工し、柱状の立体構造を形成する。圧電材料は、１辺が２ｍｍの正方形であり、厚さが５００μｍである。加工には、幅２５μｍのダイシングブレードを用いる。これにより、１辺が５０μｍ、高さ３００μｍの四角柱状の圧電材料の立体構造をアレイ状に配列されたものが形成される。圧電材料の柱のピッチは、７５μｍとなっている。また、隣接する圧電材料の柱の間隔は、２５μｍとなっている。
【０１００】
次に、ウェットエッチングにより、圧電材料の柱を１辺が１０μｍの四角柱になるようにエッチングする（第１工程）。具体的には、ＢＨＦと硝酸との混合液をフッ素樹脂性のビーカーに入れ、上記圧電材料を入れて２５℃、１５０ｒｐｍで４０分間撹拌する。これにより、１辺が１０μｍの四角柱状の圧電材料がアレイ状に配列されたものが形成される。
【０１０１】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図１５（Ａ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【０１０２】
次に、圧電材料の下面を研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２５０μｍとなり、柱部分のみが残る。
【０１０３】
次に、圧電材料と前段収縮部材とを接着する（図１２（Ａ）参照）。前段収縮部材は、１辺が５ｍｍの正方形であり、厚さが３００μｍである。圧電材料と前段収縮部材とにおいて、圧電材料と前段収縮部材との接着面をＵＶオゾン洗浄機で５分間洗浄（又は照射）した後、前段収縮部材上に、２液硬化性エポキシ樹脂を塗布し、圧電材料を重ねる。これらを重ねた状態で、加熱炉で５０℃、０．０１ＭＰａの環境下で２４時間加熱する。
【０１０４】
次に、充填部を分割し、前段収縮部材に切り込み（溝）を形成する（図１３（Ａ）参照：第１工程）。加工には、幅４５μｍのダイシングブレードを用いる。前段収縮部材に対して５０μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、充填部及び前段収縮部材を合わせて３５０μｍの深さの切り込み（溝）が形成される。溝は、例えば４個の柱がひとまとまりの分割体となるように、格子状に形成される。充填部を含む４個の柱のまとまり（分割体）は、１辺が１０５μｍの四角柱となる。分割体（広義の立体構造）のピッチは、１５０μｍとなっている。また、隣接する分割体の間隔は、４５μｍとなっている。
【０１０５】
次に、前段収縮部材を圧電材料と同等の大きさ（本実施例では１辺が２ｍｍの正方形）に切りだす。本工程は、溝の形成工程に付随して行うことができる。
【０１０６】
次に、前段収縮部材を収縮させる（図１３（Ｂ）参照：１回目の第２工程）。具体的には、上記前駆体を加熱炉に入れ、１０５℃で５分間加熱する。これにより、前段収縮部材の収縮率は８０％となる。前段収縮部材の収縮により、圧電材料の間隔（充填部を含まない柱の間隔）は、６５μｍから３５μｍに変化する。また、前段収縮部材の厚さが３００μｍから４７０μｍに変化する。
ｄ＝４５（μｍ）、ｎ＝０．８、ｐ＝１５０（μｍ）
ｈ＝５０（μｍ）、ｘ＝１０５（μｍ）
【０１０７】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図１３（Ｃ）及び図１５（Ｂ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【０１０８】
次に、立体構造及び充填部からなる複合体の上下面を研磨し、前段収縮部材を除去する。ここで、後工程のために圧電材料の上面（前段収縮部材を取り付けていない面）も研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２３０μｍとなる。
【０１０９】
次に、前の前段収縮部材を取り付けた面とは反対側の面に、新たな後段収縮部材を接着させる。後段収縮部材は、１辺が５ｍｍの正方形であり、厚さが３００μｍである。圧電材料と後段収縮部材とにおいて、圧電材料と後段収縮部材との接着面をＵＶオゾン洗浄機で５分間洗浄（又は照射）した後、後段収縮部材上に、２液硬化性エポキシ樹脂を塗布し、圧電材料を重ねる。これらを重ねた状態で、加熱炉で５０℃、０．０１ＭＰａの環境下で２４時間加熱する。
【０１１０】
次に、充填部となる充填剤を分割し、後段収縮部材に切り込み（溝）を形成する（図１３（Ｄ）参照：第１工程）。加工には、幅４５μｍのダイシングブレードを用いる。後段収縮部材に対して５０μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、充填部及び後段収縮部材を合わせて２８０μｍの深さの切り込み（溝）が形成される。溝は、例えば４個の柱がひとまとまりの分割体となるように、格子状に形成される。充填剤を含む４個の柱のまとまり（分割体）は、１辺が７５μｍの四角柱となる。分割体（広義の立体構造）のピッチは、１２０μｍとなっている。また、隣接する分割体の間隔は、４５μｍとなっている。
【０１１１】
次に、後段収縮部材を圧電材料と同等の大きさ（本実施例では１辺が１．６ｍｍの正方形）に切りだす。本工程は、溝の形成工程に付随して行うことができる。
【０１１２】
次に、後段収縮部材を収縮させる（図１３（Ｅ）参照：２回目の第２工程）。具体的には、上記前駆体を加熱炉に入れ、１０５℃で１０分間加熱する。これにより、後段収縮部材の収縮率は７５％となる。後段収縮部材の収縮により、圧電材料の間隔（充填部を含まない柱の間隔）は、６５μｍから３５μｍに変化する。また、後段収縮部材の厚さが３００μｍから５３３μｍに変化する。
ｄ＝４５（μｍ）、ｎ＝０．７５、ｐ＝１２０（μｍ）
ｈ＝５０（μｍ）、ｘ＝３５（μｍ）
【０１１３】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図１３（Ｆ）、図１５（Ｃ）、及び１５（Ｄ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【０１１４】
次に、複合体の上下面を研磨し、後段収縮部材を除去する。ここで、後工程のために圧電材料の上面（後段収縮部材を取り付けていない面）も研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２００μｍとなる。
【０１１５】
以上により、１辺が１０μｍの四角柱が３５μｍの間隔でアレイ状に配列された圧電材料の立体構造又は立体構造群を含む複合圧電素子体が形成される。
【０１１６】
この圧電材料の上下面に電極を成膜する。電極の成膜には、スパッタ装置を用いた。成膜は、Ｃｒを２０ｎｍ、Ａｕを２００ｎｍの順に行った。
【０１１７】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態の圧電素子の製造方法について説明する。なお、第４実施形態の圧電素子の製造方法は第３実施形態の圧電素子の製造方法を変形したものであり、特に説明しない事項は第３実施形態と同様である。
【０１１８】
第４実施形態において、第３実施形態における１回目の第２工程の新たな後段収縮部材１８５を接着する工程まで同様となっている。
【０１１９】
第４実施形態では、第２工程後の第１工程において、圧電材料の立体構造２１の側面を充填部３１で覆い、隣接する立体構造２１間の充填部３１の配列方向の総長さ（充填部３１の長さｅ＋充填部３１の長さｆ＝総長さｇ）は、次の第２工程又は最終製品における所望の間隔ｈと一致するように、溝５１を形成する（図１４（Ｃ）及び１４（Ｄ）参照）。この場合、圧電材料の立体構造２１の間隔を精度良く制御することができる。
【０１２０】
具体的には、第１工程における圧電材料の分割体８６（広義の立体構造）の所定の間隔をｄとし、第１工程における圧電材料の分割体８６（広義の立体構造）のピッチをｐとし、後段収縮部材１８５の収縮率をｎとしたときに、以下の条件式（３）を満たす。なお、条件式（３）は、各回の第２工程の直前の立体構造２１等の寸法を採用する。
０μｍ≦（１−ｎ）ｐ−ｄ≦１０μｍ    …    （３）
【０１２１】
第１工程において、充填部３１の形成後、第１、第２又は第３実施形態の第１工程と同様の手法で、充填部３１を格子状に分割し、溝５１を形成する。溝５１は、複数の立体構造２１（例えば、４個）が、ひとまとまりとなるように形成される。圧電材料の端側の例えば４個のひとまとまりに入らない立体構造２１については、除去される。溝５１は、例えばダイシングブレードを用いて形成する。
【０１２２】
図１４（Ａ）に示すように、１回目の第２工程において、前段収縮部材８５を収縮させる。その後、図１４（Ｂ）に示すように、溝５１に充填部３１を形成する。次に、圧電材料を研磨又は研削して前段収縮部材８５を除去し、切り出された複合体２８２を新たな後段収縮部材１８５に接着させる（図示省略）。
【０１２３】
次に、図１４（Ｃ）に示すように、２回目の第２工程の前に、第１工程と同様の手法で立体構造２１及び溝５１を形成する。溝５１は、複数の立体構造２１（例えば、４個）が、ひとまとまりの分割体８６となるように形成される。圧電材料の端側の例えば４個のひとまとまりに入らない立体構造２１については、除去される。上述のように、溝５１間の幅は、前段収縮部材８５の収縮後、隣接する充填部３１が略接触する程度となっている。
【０１２４】
次に、図１４（Ｄ）に示すように、２回目の第２工程において、後段収縮部材１８５を収縮させる。この際、隣接する充填部３１が略接触し、溝５１が略なくなる。なお、溝５１が残っている場合には、充填部３１を形成する。
【０１２５】
その後、圧電材料を研磨又は研削して後段収縮部材１８５を除去し、切り出させた複合体２８２の上端及び下端に電極層２４１，２４２をそれぞれ形成する（図示省略）。
【０１２６】
（実施例４）
まず、圧電材料であるＰＭＮ−ＰＴ単結晶を加工し、柱状の立体構造を形成する。圧電材料は、１辺が２ｍｍの正方形であり、厚さが５００μｍである。加工には、幅２５μｍのダイシングブレードを用いる。これにより、１辺が５０μｍ、高さ３００μｍの四角柱状の圧電材料の立体構造をアレイ状に配列されたものが形成される。圧電材料の柱のピッチは、７５μｍとなっている。また、隣接する圧電材料の柱の間隔は、２５μｍとなっている。
【０１２７】
次に、ウェットエッチングにより、圧電材料の柱を１辺が１０μｍの四角柱になるようにエッチングする（第１工程）。具体的には、ＢＨＦと硝酸との混合液をフッ素樹脂性のビーカーに入れ、上記圧電材料を入れて２５℃、１５０ｒｐｍで４０分間撹拌する。これにより、１辺が１０μｍの四角柱状の圧電材料の立体構造がアレイ状に配列されたものが形成される。
【０１２８】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図１５（Ｅ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【０１２９】
次に、圧電材料の下面を研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２５０μｍとなり、柱部分のみが残る。
【０１３０】
次に、圧電材料と前段収縮部材とを接着する。前段収縮部材は、１辺が５ｍｍの正方形であり、厚さが３００μｍである。圧電材料と前段収縮部材とにおいて、圧電材料と前段収縮部材との接着面をＵＶオゾン洗浄機で５分間洗浄（又は照射）した後、前段収縮部材上に、２液硬化性エポキシ樹脂を塗布し、圧電材料を重ねる。これらを重ねた状態で、加熱炉で５０℃、０．０１ＭＰａの環境下で２４時間加熱する。
【０１３１】
次に、充填部を分割し、前段収縮部材に切り込み（溝）を形成する（第１工程）。加工には、幅４５μｍのダイシングブレードを用いる。前段収縮部材に対して５０μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、充填部及び前段収縮部材を合わせて３５０μｍの深さの切り込み（溝）が形成される。溝は、例えば４個の柱がひとまとまりの分割体となるように、格子状に形成される。充填部を含む４個の柱のまとまり（分割体）は、１辺が１０５μｍの四角柱となる。分割体（広義の立体構造）のピッチは、１５０μｍとなっている。また、隣接する分割体の間隔は、４５μｍとなっている。
【０１３２】
次に、前段収縮部材を圧電材料と同等の大きさ（本実施例では１辺が２ｍｍの正方形）に切りだす。本工程は、溝の形成工程に付随して行うことができる。
【０１３３】
次に、前段収縮部材を収縮させる（図１４（Ａ）参照：１回目の第２工程）。具体的には、上記前駆体を加熱炉に入れ、１０５℃で５分間加熱する。これにより、前段収縮部材の収縮率は８０％となる。前段収縮部材の収縮により、圧電材料の立体構造の間隔（充填部を含まない柱の間隔）は、６５μｍから３５μｍに変化する。また、前段収縮部材の厚さが３００μｍから４７０μｍに変化する。
ｄ＝４５（μｍ）、ｎ＝０．８、ｐ＝１５０（μｍ）
ｈ＝５０（μｍ）、ｘ＝１０５（μｍ）
【０１３４】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する（図１４（Ｂ）及び図１５（Ｆ）参照）。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【０１３５】
次に、複合体の上下面を研磨し、前段収縮部材を除去する。ここで、後工程のために圧電材料の上面（前段収縮部材を取り付けていない面）も研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２３０μｍとなる。
【０１３６】
次に、前の前段収縮部材を取り付けた面とは反対側の面に、新たな後段収縮部材を接着させる。後段収縮部材は、１辺が５ｍｍの正方形であり、厚さが３００μｍである。圧電材料と後段収縮部材とにおいて、圧電材料と後段収縮部材との接着面をＵＶオゾン洗浄機で５分間洗浄（又は照射）した後、後段収縮部材上に、２液硬化性エポキシ樹脂を塗布し、圧電材料を重ねる。これらを重ねた状態で、加熱炉で５０℃、０．０１ＭＰａの環境下で２４時間加熱する。
【０１３７】
次に、充填部を分割し、後段収縮部材に切り込み（溝）を形成する（図１４（Ｃ）参照：第１工程）。加工には、幅２５μｍのダイシングブレードを用いる。後段収縮部材に対して５０μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、充填部及び後段収縮部材を合わせて２８０μｍの深さの切り込み（溝）が形成される。溝は、例えば４個の柱がひとまとまりの分割体となるように、格子状に形成される。充填部を含む４個の柱のまとまり（分割体）は、１辺が９５μｍの四角柱となる。分割体（広義の立体構造）のピッチは、１２０μｍとなっている。また、隣接する分割体の間隔は、２５μｍとなっている。
【０１３８】
次に、後段収縮部材を圧電材料と同等の大きさ（本実施例では１辺が１．６ｍｍの正方形）に切りだす。本工程は、溝の形成工程に付随して行うことができる。
【０１３９】
次に、後段収縮部材を収縮させる（図１４（Ｄ）、図１５（Ｇ）、及び１５（Ｈ）参照：２回目の第２工程）。具体的には、上記複合体を加熱炉に入れ、１０５℃で１０分間加熱する。これにより、後段収縮部材の収縮率は７５％となる。後段収縮部材の収縮により、圧電材料の間隔（充填部を含まない柱の間隔）は、３５μｍから１０μｍに変化する。また、後段収縮部材の厚さが３００μｍから５３３μｍに変化する。
ｄ＝２５（μｍ）、ｎ＝０．７５、ｐ＝１２０（μｍ）
ｈ＝５０（μｍ）、ｘ＝９５（μｍ）
【０１４０】
次に、圧電材料の立体構造の隙間に充填部となる充填剤を充填する。充填剤としては、２液硬化性エポキシ樹脂を用いた。硬化条件は、加熱炉を用いた５０℃で２４時間の加熱である。
【０１４１】
次に、複合体の上下面を研磨し、後段収縮部材を除去する。ここで、後工程のために圧電材料の上面（後段収縮部材を取り付けていない面）も研磨する。研磨は、３μｍの砥粒を用いた研磨装置を用いて行う。研磨により、圧電材料の厚さは２００μｍとなる。
【０１４２】
以上により、１辺が１０μｍの四角柱が１０μｍ又は６５μｍの間隔でアレイ状に配列された圧電材料の立体構造又は立体構造群を含む複合圧電素子体が形成される。
【０１４３】
この圧電材料の上下面に電極を成膜する。電極の成膜には、スパッタ装置を用いた。成膜は、Ｃｒを２０ｎｍ、Ａｕを２００ｎｍの順に行った。
【０１４４】
以下、実施例１〜４及び比較例１、２をまとめたものを表１に示す。
〔表１〕
2019046948.tif 000003
【０１４５】
（比較例１）
以下、比較例１について説明する。比較例１は、収縮部材を１回収縮させる例であり、収縮部材の接着まで実施例２と同様の工程を行う。比較例１において、バルク材の寸法は同じであり、収縮部材の接着の際の圧電材料の立体構造間の間隔は、６５μｍである。また、収縮部材の厚さは３００μｍである。
【０１４６】
充填部を分割し、収縮部材に切り込みを形成する。加工には、幅２５μｍのダイシングブレードを用いる。収縮部材に対して１００μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、充填部及び収縮部材を合わせて３５０μｍの深さの切り込みが形成される。これにより、１辺が１０μｍの四角柱状の圧電材料の立体構造をアレイ状に配列した複合体が形成される。圧電材料の柱のピッチは、７５μｍとなっている。また、隣接する圧電材料の柱（立体構造）の間隔は、６５μｍとなっている。また、充填部を含めた柱は、１辺が５０μｍとなっている。
【０１４７】
次に、収縮部材を収縮させる。具体的には、上記複合体を加熱炉に入れ、１０５℃で５分間加熱する。これにより、収縮部材の収縮率は８０％となる。収縮部材の収縮により、圧電材料の間隔（充填部を含まない柱の間隔）は、６５μｍから５０μｍに変化する。また、収縮部材の厚さが３００μｍから４７０μｍに変化する。
ｄ＝２５（μｍ）、ｎ＝０．８、ｐ＝７５（μｍ）
ｈ＝１００（μｍ）、ｘ＝５０（μｍ）
【０１４８】
比較例１の圧電素子は、収縮部材の収縮前の切り込み、つまり凸部の高さが１００μｍであり、表１に示すように、少なくとも条件式（２）を満たさない。そのため、図１６（Ａ）に示すように、比較例１の圧電素子は、圧電材料の立体構造がばらばらの状態となる。
【０１４９】
（比較例２）
以下、比較例２について説明する。比較例２は、収縮部材を１回収縮させる例であり、収縮部材の接着まで実施例２と同様の工程を行う。比較例２において、バルク材の寸法は同じであり、収縮部材の接着の際の圧電材料の立体構造間の間隔は、６５μｍである。また、収縮部材の厚さは３００μｍである。
【０１５０】
充填部を分割し、収縮部材に切り込み（溝）を形成する。加工には、幅４５μｍのダイシングブレードを用いる。収縮部材に対して５０μｍの深さに切り込ませるように加工する。つまり、充填部及び収縮部材を合わせて３００μｍの深さの切り込みが形成される。これにより、１辺が１０μｍの四角柱状の圧電材料の立体構造をアレイ状に配列した複合体が形成される。圧電材料の柱のピッチは、１５０μｍとなっている。また、隣接する圧電材料の柱（立体構造）の間隔は、４５μｍとなっている。また、充填部を含めた柱は、１辺が１０５μｍとなっている。
【０１５１】
次に、収縮部材を収縮させる。具体的には、上記複合体を加熱炉に入れ、１１０℃で５分間加熱する。これにより、収縮部材の収縮率は６０％となる。収縮部材の収縮により、圧電材料の間隔（充填部を含まない柱の間隔）は、６５μｍから２０μｍに変化する。また、収縮部材の厚さが３００μｍから８３３μｍに変化する。
ｄ＝４５（μｍ）、ｎ＝０．６、ｐ＝１５０（μｍ）
ｈ＝５０（μｍ）、ｘ＝１０５（μｍ）
【０１５２】
比較例２の圧電素子は、収縮部材の収縮前の切り込み、つまり凸部の高さが１００μｍであり、表１に示すように、条件式（１）及び（３）を満たさない。そのため、図１６（Ｂ）に示すように、比較例２の圧電素子は、圧電材料が反ってしまっている。
【０１５３】
以上、実施形態の圧電素子の製造方法について説明したが、本発明に係る圧電素子の製造方法は、上記のものには限られない。例えば、立体構造２１の横幅、奥行き長さ、高さ（又は深さ）の具体例は、単なる例示であり、特許請求の範囲に記載の制限内で任意に設定することができる。また、立体構造２１は、板状又は壁状の部材が一方向に積層して配列されたものとしてもよい。また、立体構造２１は、規則的に配列させず、配列方向の間隔を変化させる等してランダムに配列させてもよい。
【０１５４】
また、上記実施形態において、圧電材料は、第１工程において、圧電材料を収縮部材８５に接着した後に柱加工したが、柱加工した後に圧電材料を収縮部材８５に接着してもよい。
【０１５５】
また、上記実施形態において、柱加工する際、収縮部材８５の代わりに、圧電材料をキャリアに接合して柱加工してもよい。この場合、柱が設けられている側に収縮部材８５を接着した後、キャリアを除去する。
【０１５６】
また、上記実施形態において、柱加工した後の圧電材料を収縮部材８５に接着する際、柱が設けられている側に収縮部材８５を設けても、柱が設けられていない側に収縮部材８５を設けてもよい。柱が設けられていない側に収縮部材８５を設ける場合、接着後、柱構造が露出するように圧電材料を研磨する。
【０１５７】
また、上記実施形態において、圧電材料を収縮部材８５に接着した後に充填剤を充填してもよいし、充填剤を充填した後に、圧電材料を収縮部材８５に接着してもよい。
【０１５８】
また、上記実施形態において、収縮部材８５を収縮させた後に、充填剤を充填したが、充填剤を充填した後に、収縮部材８５を収縮させてもよい。充填剤がポーラス状のものであれば、収縮部材８５の収縮とともに収縮可能である。
【０１５９】
また、上記実施形態において、収縮部材８５の収縮後、収縮部材８５を除去したが、除去しなくてもよい。収縮部材８５を除去しない場合、収縮部材８５を超音波プローブのバッキング材料として用いることができる。また、収縮部材８５と圧電材料とを接着する際、界面に電極を形成してもよい。また、収縮部材８５を電極として用いてもよい。以上のように、用途に適した特性を有する収縮部材８５を用いることができる。
【０１６０】
また、上記実施形態において、収縮部材８５の収縮に伴う剥離を防ぐため、圧電材料と収縮部材８５との接着面積を小さくすることが好ましい。その方法として、接着する前に、接着したい部位のみに接着強度が向上する処理を行う。または、接着したくない部位のみに接着強度が低下する処理を行う。なお、接着したい部位の接着強度が弱い場合、接着面積が小さいと剥離するおそれがあるため、実施例３等のように、接着面積を大きくしてもよい。
【０１６１】
また、上記実施形態において、接着前に柱加工して、充填剤を充填する場合において、圧電材料とは接着しやすく、充填剤とは接着しにくい接着剤を用いることが好ましい。また、熱、光、電磁波等のエネルギーを与えることにより硬化する接着剤を用いて、エネルギーを接着したい部位のみに与えて接着してもよい。この場合、未硬化の接着剤を除去する工程を行ってもよいし、収縮部材８５、圧電材料、充填剤等に未硬化の接着剤を吸収させてもよい。また、接着後に、柱以外の接着剤を除去してもよい。この場合、加工して接着剤を露出した後、当該接着剤を等方性エッチングして除去してもよい。また、柔らかい接着剤を用いることにより、収縮部材の寸法変化を接着剤に吸収させてもよい。
【０１６２】
また、上記実施形態において、柱加工には様々な方法を用いることができる。加工方法としては、例えば、ダイシングブレードによる機械加工、レーザー加工、ドライエッチング、ウェットエッチング、ゾルゲル法やスタッパー等の成形等が挙げられる。
【０１６３】
また、上記実施形態において、圧電材料の立体構造２１の柱は円柱でも四角柱（例えば、断面が正方形、長方形、多角形であるもの）でもよいし、円錐、角錐でもよい。柱の間隔は、等間隔でもよいし、ランダムでもよい。
【０１６４】
また、上記実施形態において既に説明したように、圧電材料は、例えばＰＭＮ−ＰＴ単結晶、ＰＭＮ−ＰＴ多結晶、ＰＺＴその他のＰｂ系圧電材料（例えばＰＭＮＴ、ＰＩＭＮＴ、ＰＳＭＮＴを含む）等の圧電セラッミクスを用いることができる。圧電材料は多層構造であってもよい。この場合、層毎に同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。層間に接着剤を設けてもよいし、導電性材料を設けてもよい。
【０１６５】
また、上記実施形態において、第２工程の収縮において、多段条件によって収縮してもよい。ここで、多段条件とは、収縮源（例えば、力、温度、光、電磁波等）の量を時間的に変化させることを意味する。直交するＸ方向及びＹ方向で、収縮率が異なる収縮部材８５を用いてもよい。また、局所的に収縮率が異なる収縮部材８５を用いてもよい。収縮源（例えば、力、温度、光、電磁波等）を収縮部材８５内に不均一に与えることにより、収縮部材８５を不均一に収縮させてもよい。
【０１６６】
また、上記実施形態において、収縮部材８５として、熱収縮部材、ゴム収縮シート、光を照射することで収縮する部材、電磁波を照射することで収縮する部材、通電することで収縮する部材、冷却することで収縮する部材、加圧又は減圧することで収縮する部材等を用いることができる。また、収縮部材８５は、上記のうち２つ以上の収縮手段が同時に作用しないと収縮しない部材であってもよい。また、上記のうち２つ以上の収縮手段が、単独でそれぞれ作用する部材であってもよい。また、熱収縮部材では、熱板加熱、液体中の熱を用いて加熱してもよい。液体中であれば、均一な加熱による均一な収縮を行うことができる。液体としては、水、油、加圧液体等を用いることができる。また、収縮後に洗浄工程を行ってもよい。また、ゴム収縮シートでは、ゴムを伸ばした（又は引っ張った）状態で圧電材料を接着し、ゴムを元の状態に戻すことで収縮させる。
【０１６７】
また、第１実施形態において、溝５１を形成する際に、収縮部材８５まで切り込みを入れたが、切り込みを入れなくてもよい。この場合、充填部３１の形成後、再度、溝５１を形成する際に、収縮部材８５まで切り込みを入れればよい。
【０１６８】
また、第２、第３、及び第４実施形態において、第２工程を２回以上行ったが、３回以上行ってもよい。
【符号の説明】
【０１６９】
２０…立体構造群、  ３１…充填部、  ４１，４２…電極、  ５１…溝、  ７０…プローブ、  ７１…振動部、  ７２…バッキング材、  ７３…整合層、  ７４…駆動回路、  ７８ａ，７８ｂ…両並列配線、  ８１…バルク材、  ８２…前駆体、  ８３…根元部分、  ８５，１８５…収縮部材、  ８１ｂ，８５ａ…接着面、  ８５ｂ…凸部、  ８６…分割体、  １０２…圧電素子、  １２０…複合圧電素子体、  １４１，１４２…櫛歯状電極、  ２０２…素子集合体、  ２４１，２４２…電極層、  ２８２…複合体、  ２８２ａ，２８２ｂ…パターン面、  ３０２…圧電素子母材
【図１】
2019046948.tif 000004
【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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