(57)【要約】【課題】低コストで、簡単に製造することができる静電容量型超音波トランスデューサエレメントおよびその製造方法を提供する。【解決手段】キャビティ９を挟んで対面する第１電極層５および第２電極層７が、絶縁基材４により離間状態に支持された静電容量型超音波トランスデューサセルを多数集積してなる静電容量型超音波トランスデューサエレメント１であって、第１電極層５および第２電極層７が、接合層１１を介して絶縁基材４にそれぞれ接着されている。また、第１電極層５は、超音波を送受信するための振動膜を兼ねている。【選択図】  図１
2015106782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動変位可能な金属膜からなる第１電極層と、
絶縁基材を介して離間状態に支持および対面して設けられた金属膜からなる第２電極層と、
前記第１電極層の振動変位を可能にするように前記第１電極層と前記第２電極層の間に設けられた少なくとも１個以上の空洞部と、
を有する静電容量型超音波トランスデューサエレメントであって、
前記絶縁基材が可撓性を有し、
少なくとも前記第１電極層および前記第２電極層が前記空洞部にて対向する部分において、前記第１電極層および前記第２電極層それぞれの面に設けられた誘電性を有する絶縁層と、
前記第１電極層あるいは前記第２電極層あるいは前記誘電体層と前記絶縁基材とが接着剤により接合された接合層と、
を有することを特徴とした静電容量型超音波トランスデューサエレメント。
【請求項２】
前記第２電極層が、可撓性を有すると共に振動変位を制動するバッキング材上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型超音波トランスデューサエレメント。
【請求項３】
前記第２電極層が、少なくとも第１電極層より大きな厚みを有していることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の静電容量型超音波トランスデューサエレメント。
【請求項４】
前記第１電極層が、ばね性を有する導電性の金属箔から構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の静電容量型超音波トランスデューサエレメント。
【請求項５】
前記金属箔が、コバルト合金、ニッケル合金、クロム合金、アルミニウム合金およびチタン合金、のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の静電容量型超音波トランスデューサエレメント。
【請求項６】
可撓性を有する前記絶縁基材が、ポリイミド、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレート、のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の静電容量型超音波トランスデューサエレメント。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の静電容量型超音波トランスデューサエレメントの製造方法であって、
前記絶縁基材上に積層されている前記第１電極層および前記第２電極層をそれぞれ用いて、
前記絶縁基材に前記空洞部となる孔を穿孔する穿孔工程と、
前記第１電極層および前記第２電極層、または前記第１電極層若しくは前記第２電極層の不要部分を除去する第１除去工程と、
前記第１電極層および前記第２電極層に誘電体なる性質の接着剤を塗布する塗布工程と、
塗布した前記接着剤を、その表面が半硬化状態まで硬化させる半硬化工程と、
前記第１電極層および前記第２電極層を、接着剤を介して前記絶縁基材に加圧接着する接着工程と、
を備えたことを特徴とする静電容量型超音波トランスデューサエレメントの製造方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載の静電容量型超音波トランスデューサエレメントの製造方法であって、
前記絶縁基材上に積層されている前記第１電極層および前記第２電極層をそれぞれ用いて、
前記第１電極層および前記第２電極層、または前記第１電極層若しくは前記第２電極層の不要部分を除去する第１除去工程と、
前記第１電極層が積層されている前記絶縁基材の一部に、前記空洞部をなすための凹部を形成する第２除去工程と、
前記第１電極層および前記第２電極層に誘電体なる性質の接着剤を塗布する塗布工程と、
塗布した前記接着剤を、少なくともその表面が半硬化状態まで硬化させる半硬化工程と、
前記第１電極層および前記第２電極層を、接着剤を介して前記絶縁基材に加圧接着する接着工程と、
を備えたことを特徴とする静電容量型超音波トランスデューサエレメントの製造方法。
【請求項９】
前記穿孔工程では、レーザ加工およびエッチング加工のいずれかにより、前記孔を穿孔することを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波トランスデューサエレメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信する静電容量型超音波トランスデューサエレメントおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の静電容量型超音波トランスデューサとして、柔軟容量性超音波変換器が知られている（特許文献１参照）。この柔軟容量性超音波変換器は、柔軟ベースと、柔軟ベースの上の第１導電層と、第１導電層の上にあり、柔軟材料を含む支持体フレームと、支持体フレームによって第１導電層から間隙をおいて配置された支持体フレームの上にわたる、柔軟材料を含む膜と、第１導電層、支持体フレームおよび膜によって画定された空洞と、膜の上の第２導電層と、を備えている。柔軟ベース、支持体フレームおよび膜は、ポリマー材料で構成されている。また、第１導電層は、白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）で構成され、第２導電層は、アルミニウム（Ａｌ）で構成されている。
【０００３】
この柔軟容量性超音波変換器の製造方法は、シリコンの基板を提供する工程と、コーティングにより柔軟層を基板の上に形成する工程と、第１導電層を柔軟層の上に形成する工程と、パターン化犠牲層を第１導電層の上に形成する工程と、第１ポリマー層をパターン化犠牲層の上にわたって形成する工程と、第１ポリマー層をパターン化してパターン化第１ポリマー層を提供し、開口を経てパターン化犠牲層の一部を暴露させる工程と、第２導電層をパターン化第１ポリマー層の上に形成する工程と、第２導電層をパターン化してパターン化第２ポリマー層を提供する工程と、第２ポリマー層をパターン化し、開口を経てパターン化犠牲層の一部を暴露させる工程と、開口を経てパターン化犠牲層を除去する工程と、超音波変換器が完成したところで基板を除去する工程と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９３６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような、従来の超音波変換器およびその製造方法では、柔軟ベース、支持体フレームおよび膜にポリマー材料を用いることにより、柔軟性を有する容量性の超音波変換器を構成することができ、且つ半導体の微細加工技術（半導体製造プロセス）により製造することができる。しかし、この超音波変換器および製造方法では、空洞を構成すべく犠牲層を形成する必要があり、且つ低温プロセスにより製造する必要がある。このため、工程が複雑化し、コスト高になる問題があった。
【０００６】
本発明は、低コストで、簡単に製造することができる静電容量型超音波トランスデューサエレメントおよびその製造方法を提供することを課題としている。
【０００７】
なお本発明における静電容量型超音波トランスデューサエレメントとは、静電容量型超音波トランスデューサエレメント単体で静電容量型超音波トランスデューサを成す場合、静電容量型超音波トランスデューサエレメント複数個をアレイ配列して静電容量型超音波トランスデューサとして用いる場合があり、静電容量型超音波トランスデューサの要素単位を指すものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の静電容量型超音波トランスデューサエレメントは、
振動変位可能な金属膜からなる第１電極層と、
絶縁基材を介して離間状態に支持および対面して設けられた金属膜からなる第２電極層と、
第１電極層の振動変位を可能にするように第１電極層と第２電極層の間に設けられた少なくとも１個以上の空洞部と、
を有する静電容量型超音波トランスデューサエレメントであって、
絶縁基材が可撓性を有し、
少なくとも第１電極層および第２電極層が空洞部にて対向する部分において、第１電極層および第２電極層それぞれの面に設けられた誘電性を有する絶縁層と、
第１電極層あるいは第２電極層あるいは誘電体層と絶縁基材とが接着剤により接合された接合層を有することを特徴とする。
【０００９】
第１電極層および第２電極層を、絶縁基材に接着するようにしているため、いわゆるソフトＭＥＭＳの製造技術の応用により、静電容量型超音波トランスデューサエレメントを製造することができる。すなわち、静電容量型超音波トランスデューサエレメントを簡単に製造することができる。また、第１電極層、第２電極層および絶縁基材は、フィルム状（シート状）のものを用いることができ、構造を単純化することができる。したがって、製造コストを低く抑えることができる。
【００１０】
また、絶縁基材は、可撓性を有する誘電体で構成されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、全体として可撓性を持たせ得ることができ、彎曲等による形状変化の自由度を高めることができる。すなわち、超音波の送受信に指向性を持たせることができると共に、対象物に合せて焦点距離等を可変させることができ、送受信の感度を向上させることができる。
【００１２】
また、第１電極層および第２電極層が空洞部にて対向する部分において、第１電極層および第２電極層のそれぞれの面に誘電性を有する絶縁層を設けているため、電極間距離を小さくした時、もしくは大きな印加電圧を加えた際に起こりうる、Ｃｏｌｌａｐｓｅ現象すなわち電極間のショートを防止でき、デバイス破壊が抑制できる。
【００１３】
なお、第２電極層は、可撓性を有すると共に振動変位を制動するバッキング材上に形成されていることが好ましい。このバッキング材により余分な振動を抑え、超音波のパルス幅が短くなると共に、不要な超音波の減衰率を高めることができる。
【００１４】
なお、超音波の送受信側となる第１電極層に比して、ベース側となる第２電極層は厚手に構成することが好ましい。
【００１５】
なお、第１電極層は、超音波を送受信するための振動膜を兼ねる電極で構成されていることが好ましい。
【００１６】
この場合、第１電極層は、ばね性を有する導電性の金属箔で構成されていることが好ましい。
【００１７】
また、金属箔が、コバルト合金、ニッケル合金、クロム合金、アルミニウム合金およびチタン合金、のいずれかで構成されていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、第１電極層に要求される低いヤング率、高い強度および低い密度を達成することができ、送受信の感度を向上させることができる。
【００１９】
また、絶縁部は、ポリイミド、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレート、のいずれかで構成されていることが好ましい。
【００２０】
これらの構成によれば、絶縁部に、高い絶縁耐力、強度、加工性を持たせ得るだけでなく、十分な可撓性や電極層（第１電極層および第２電極層）との接着性をも充足させることができる。
【００２１】
本発明の製造方法は、上記した静電容量型超音波トランスデューサエレメントの製造方法であって、
絶縁基材に空洞部となる孔を穿孔する穿孔工程と、
絶縁基材上に積層されている第１電極層および第２電極層をそれぞれ用いて、
第１電極層および第２電極層、または第１電極層若しくは第２電極層の不要部分を除去する第１除去工程と、
第１電極層および第２電極層に誘電性の接着剤を塗布する塗布工程と、
塗布した接着剤を、その表面が半硬化状態まで硬化させる半硬化工程と、
第１電極層および第２電極層を、接着剤を介して絶縁基材に加圧接着する接着工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、第１電極層および第２電極層を、絶縁基材に接着するようにしているため、いわゆるソフトＭＥＭＳの製造技術の応用により、静電容量型超音波トランスデューサエレメントを簡単に製造することができる。
【００２３】
また、絶縁基材に、予め空洞部となる孔を穿孔しておくことができるため、穿孔方法の選択の自由度を高めることができ、この点でも静電容量型超音波トランスデューサエレメントを簡単且つ精度良く製造することができる。したがって、大幅なコストダウンを達成することができる。
【００２４】
この構成によれば、いったん表面硬化状態となった接着剤が、軟化または溶融するため、加圧と相まって効率良く接着を行うことができる。
【００２５】
この構成によれば、整列配置した多数の孔（空洞部）を、簡単に形成することができる。特に、レーザ加工では、絶縁基材の原材となるロールフィルムに直接加工を行うこともできる。
【００２６】
本発明の他の製造方法は、上記した静電容量型超音波トランスデューサエレメントの製造方法であって、
絶縁基材上に積層されている第１電極層および第２電極層をそれぞれ用いて、
第１電極層および第２電極層、または第１電極層若しくは第２電極層の不要部分を除去する第１除去工程と、
第１電極層が積層されている絶縁基材の一部に、空洞部をなすための凹部を形成する第２除去工程と、
第１電極層および第２電極層に誘電性の接着剤を塗布する塗布工程と、
塗布した前記接着剤を、その表面が半硬化状態まで硬化させる半硬化工程と、
第１電極層および第２電極層を、接着剤を介して絶縁基材に加圧接着する接着工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、第１電極層および第２電極層を、絶縁基材に接着するようにしているため、いわゆるソフトＭＥＭＳの製造技術の応用により、静電容量型超音波トランスデューサエレメントを簡単に製造することができる。
【００２８】
また、第１電極層に絶縁基材が直接的に密着形成されており、空洞部となる孔はハーフエッチング加工やレーザ加工で容易に形成できるため、接着相手は第２電極層のみとなり、簡単且つ精度良く静電容量型超音波トランスデューサエレメントを製造することができる。したがって、大幅なコストダウンを達成することができる。
【００２９】
この構成によれば、いったん表面硬化状態となった接着剤が、軟化または溶融するため、加圧と相まって効率良く接着を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの電極層の透視斜視図および断面図である。
【図２】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの図１の断面Ａ―Ａの詳細図である。
【図３】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの第１の実施例および第２の実施例双方で共通となる第２電極層ユニットの製造方法を表した説明図である。
【図４】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの第１の実施例であり、第１電極層ユニットの製造方法を表した説明図である。
【図５】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの第１の実施例であり、図３と図４のそれぞれの製造工程完了品を用いた製造方法を表した説明図である。
【図６】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの第２の実施例であり、第１電極層ユニットの製造方法を表した説明図である。
【図７】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの第２の実施例であり、図３と図６のそれぞれの製造工程完了品を用いた製造方法を表した説明図である。
【図８】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの第１の実施例であり、図５の製造工程完了品を用いて外部接続部を形成する製造方法を表した説明図である。
【図９】実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントの第２の実施例であり、図７の製造工程完了品を用いて外部接続部を形成する製造方法を表した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る静電容量型超音波トランスデューサエレメントおよびその製造方法について説明する。この静電容量型超音波トランスデューサエレメントは、近年、ひずみゲージ等で用いられるソフトＭＥＭＳの製造技術の応用で製作されるものであり、任意の湾曲形状に変形可能な可撓性と、静電容量型の持つ広帯域幅性に起因する高解像度とを併せ持たせたものである。
【００３２】
図１は、静電容量型超音波トランスデューサエレメントのセル構造を表した透視図および断面図であり、静電容量型超音波トランスデューサエレメント完成品の表層部材を省略した透視図である。図２は、図１の断面Ａ―Ａにてセル構造を表した断面部の詳細図である。
【００３３】
図１に示すように、静電容量型超音波トランスデューサエレメント１（以下エレメント１と略す）は、例えば直径３０ｍｍで厚さ０．０５ｍｍ程度の平板状に形成されており、その内部には、直径０．１ｍｍ程度のセル２（振動子）が整列配置した状態で多数形成されている。それぞれのセル２はセル間電気配線３により電気的並列接続がなされ、実用的な送受信強度を有するエレメント１を構成している。そして、送信時には、多数のセル２が同期駆動して超音波を送信（送波）し、受信時には、エレメント１の単位で超音波を受信（受波）する。
【００３４】
エレメント１の構造は、複数の円形の孔を有する絶縁基材４と、絶縁基材４の上面に絶縁性を有する接合層１１を介して接着された第１電極層５と、絶縁基材４の下面に接合層１１を介して接着された第２電極層７からなる。また、第１電極層５および第２電極層７に覆われた絶縁基材４の孔の部分には、空洞となるキャビティ９（空洞部）が構成されている。
【００３５】
すなわち、実施形態のエレメント１は、キャビティ９を挟んで対面する第１電極層５および第２電極層７が、絶縁基材４により離間状態に支持されたセル構造を有している。そして、第１電極層５側が超音波の送受信側を構成し、第２電極層７側がベース側を構成している。
【００３６】
超音波送信時には、第１電極層５および第２電極層７に静電気力（交流信号）を印加し、主として振動膜となる第１電極層５と第１絶縁層６を振動させることにより、超音波信号を送信する。一方、受信時には、両電極間にＤＣバイアスＶｄｃを印加し、電極上に充電された電荷Ｑ（＝ＣＶｄｃ）を第１電極層５の変位量に対応した静電容量の変化△Ｃで除算した電圧変化量△Ｖとして超音波信号を検出する。そして、送信時には、多数のセル２を同期させ、所定の強度の超音波信号を送信し、受信時には、エレメント１の単位で超音波信号の強度を個々に検出する。
【００３７】
絶縁基材４は、高い絶縁耐力、強度、加工性および柔軟性を考慮し、可撓性を有する絶縁体で構成されている。すなわち、絶縁基材４は、ポリイミド、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で構成することが好ましく、実施形態の絶縁基材４は、厚さ５μｍ程度のポリイミドのフィルム「カプトン２０ＥＮ」（登録商標）相当で構成されている。また、キャビティ９を構成すべく、絶縁基材４に形成された孔は、径３０〜１００μｍに形成されている。
【００３８】
第１電極層５は、電極と超音波を送受信するための振動膜とを兼ねており、ばね性を有する金属箔で構成されている。この場合、振動膜を兼ねる金属箔は、低いヤング率、高い強度および低い密度を考慮し、コバルト合金、ニッケル合金、クロム合金、アルミニウム合金（Ａ２０２４、Ａ７０７５等）およびチタン合金等で構成することが好ましい。そして、コバルト合金（コバルト（Ｃｏ）ベースの合金）として「ＨＡＶＥＲ」（登録商標）を用いることが、ニッケル合金（ニッケル（Ｎｉ）ベースの合金）として「ＭＰ３５Ｎ」（登録商標）を用いることが、クロム合金（クロム（Ｃｒ）ベースの合金）として「ＨＰＭ４５５」（登録商標）を用いることが好ましい。実施形態の第１電極層５は、厚さ１．８〜３．８μｍのコバルト合金で構成されている。
【００３９】
また、エレメント1を構成する為にセル２間を電気的に結合するセル間電気配線３においては、電極間に発生する寄生容量を小さくすべく、不要部分（機械的な力を発生しない部分）を除去した形態を有している。詳細は後述するが、この不要部分の除去は、フォトリソグラフィのプロセスで行われる。
【００４０】
第２電極層７は、第１電極層５を構成する金属箔と同一の金属箔で構成されている。すなわち、第２電極層７も、コバルト合金、ニッケル合金、クロム合金、アルミニウム合金およびチタン合金等で構成することで、材料の入手、エッチング工程など製造方法の簡素化等が図れる。
【００４１】
第２電極層７は、送受信側を構成する第１電極層５と異なり、エレメント１のバッキング側を構成するものであり、ダンピング等を考慮し第２電極層７は変形しない様にする必要がある。その為には、第１電極層５より十分に厚手に形成することが好ましい。実施形態のものは、厚さ３０〜１００μｍの合金で構成されている。
【００４２】
なお、第１電極層５もしくは第２電極層７が対向するキャビティ９内は、第１電極層５もしくは第２電極層７間に、誘電体からなる接合層１１を有する構造となっている。従って、電極間のひっつきにより起こりがちなショートによるデバイス破壊を防止しつつ、第１電極層５の振動を阻害しないように形成されることが望ましい。
【００４３】
接合層１１は、前述のように絶縁性を有した熱硬化性接着剤または熱可塑性接着剤を接着硬化して形成されている。この場合、金属（第１電極層５および第２電極層７）と樹脂（絶縁基材４）とを接着することを考慮し、熱硬化性接着剤ではエポキシ系接着剤を、熱可塑性接着剤ではポリイミド系接着剤を用いることが好ましい。なお、詳細は後述するが、接合層１１は、第１電極層５と第２電極層７に塗布され、いったん乾燥（硬化）させてから、接着に適した温度下で熱圧着に供される。
【００４４】
次に、図３〜図５を参照して、エレメント１の製造方法の第１の実施例について説明する。この製造方法は、
第２絶縁層（バッキング材）８に第２電極層７および外部接続電極層１３を予め積層したものを用い、第２電極層７および外部接続電極層１３の不要部分を除去する第１除去工程（図３（ａ）〜（ｅ）参照）と、
第１絶縁層６に第１電極層５を予め積層したものを用い、第１電極層５の不要部分を除去する第１除去工程（図４（ａ）〜（ｅ）参照）と、
第２電極層７が存在する側に接着剤１０を塗布すると共に、塗布した接着剤１０を半硬化させる塗布・半硬化工程（図３（ｆ）参照）と、
第１電極層５が存在する側に接着剤１０を塗布すると共に、塗布した接着剤１０を半硬化させる塗布・半硬化工程（図４（ｆ）参照）と、
絶縁基材４にキャビティ９となる孔をレーザ照射により穿孔する穿孔工程（図５（ｂ））と、
絶縁基材４を挟んで第１電極ユニット１７と第２電極ユニット１８を加圧接着する（図５（ｃ）、（ｄ）参照）加圧接着工程
からなっている。
【００４５】
第１除去工程は、第２電極層７および第１電極層５および外部接続電極層１３（以下各電極層と略す）のパターン形成であり、フォトリソグラフィのプロセスで行われる。すなわち、第１除去工程は、各電極層上にフォトレジスト１２を塗布するレジスト塗布工程（図３（ｂ）、図４（ｂ）参照）と、露光および現像により、各電極層をパターン形成するパターン形成工程（図３（ｃ）、図４（ｃ）参照）と、各電極層の不要部分を除去するエッチング工程（図３（ｄ）、図４（ｄ）参照）と、残余のフォトレジスト１２を除去するフォトレジスト除去工程（図３（ｅ）、図４（ｅ）参照）と、を有している。
【００４６】
レジスト塗布工程（図３（ｂ）、図４（ｂ））では、第２電極層７および第１電極層５上にフォトレジスト１２をスピンコート法により塗布する。  
パターン形成工程（図３（ｃ）、図４（ｃ））では、フォトマスクを用いて露光および現像を行い、第２電極層７および第１電極層５のパターン形成を行う。
エッチング工程（図３（ｄ）、図４（ｄ））では、ドライエッチング、例えばイオンミリングにより、第２電極層７および第１電極層５の不要部分を除去する。
除去工程（図３（ｅ）、図４（ｅ））では、薬液やアッシング等により、第２電極層７および第１電極層５上の残余のフォトレジスト１２を除去する。
【００４７】
塗布・半硬化工程（図３（ｆ）、図４（ｆ））では接着剤１０をそれぞれ塗布する。これにより、接着剤１０は、第２電極層７および第１電極層５の全域にそれぞれ均一に塗布される。なお、塗布方法として、スピンコート法の他、均一な塗布が可能なカスケード法を用いてもよい。続いて、塗布した接着剤１０を、少なくともその表面が硬化する状態まで硬化、すなわち溶剤を気化（乾燥）させ、半硬化の状態として接合層１１を形成する。
こうして、第２電極層７と第２絶縁層（バッキング材）８と外部接続電極層１３と接合層１１からなる第２電極ユニット１８が、第１電極層５と第１絶縁層６と接合層１１からなる第１電極ユニット１７が、それぞれ形成される。
【００４８】
穿孔工程（図５（ｂ））では、ＵＶ（紫外線）レーザを用いて絶縁基材４であるポリイミドのフィルムに、キャビティ９となる多数の孔を穿孔する（レーザ加工）。なお、ＵＶレーザによるレーザ加工に代えて、フォトレジストを用いて露光・現像してマスクパターンを形成し、ポリイミドケミカルエッチング液によるエッチング加工を用いてもよい。
【００４９】
接着工程（図５（ｃ）〜（ｄ））では、例えば真空チャンバを用いて、第１電極ユニット１７および第２電極ユニット１８を絶縁基材４に熱圧着する。すなわち真空チャンバ内で、第１電極ユニット１７および第２電極ユニット１８が、接合層１１を介して絶縁基材４に挟まれた状態で、２４０〜３００℃程度の温度に加熱すると共に３Ｋｇｆ／ｃｍ２程度の圧力を加えて接着される。これにより、キャビティ９内は真空状態となり、接着の強度を大きくすることができる。
なお、加熱温度、加圧は絶縁基材４、接着剤１０の材質や厚み等により適宜選択される。
【００５０】
また、第１電極ユニット１７および第２電極ユニット１８の塗布・半硬化工程から接着工程への移行時間は、接着剤１０のポットライフを考慮して行われる。
【００５１】
次に、図３、図６、図７を参照して、エレメント１の製造方法の第２の実施例について説明する。この製造方法は、
第２絶縁層（バッキング材）８に第２電極層７および外部接続電極層１３を予め積層したものを用い、第２電極層７および外部接続電極層１３の不要部分を除去する第１除去工程（図３（ａ）〜（ｅ）参照）と、
第１絶縁層６に第１電極層５を予め積層したものを用い、第１電極層５の不要部分を除去する第１除去工程（図６（ａ）〜（ｅ）参照）と、
第１絶縁層６の不要部分を除去する第２除去工程（図６（ｆ）〜（ｉ）参照）と、
第２電極層７が存在する側に接着剤１０を塗布すると共に、塗布した接着剤１０を少なくとも半硬化させる塗布・半硬化工程（図３（ｆ）参照）と、
第１電極層５が存在する側に接着剤１０を塗布すると共に、塗布した接着剤１０を少なくとも半硬化させる塗布・半硬化工程（図６（ｊ）参照）と、
第１電極ユニット１７’と第２電極ユニット１８を加圧接着する（図７（ａ）、（ｂ）参照）加圧接着工程
からなっている。
【００５２】
ここで、第１除去工程、塗布・半硬化工程、接着工程は、第１の実施例と同じ要領で行うことができる。
【００５３】
第１絶縁層６の不要部分を除去する第２除去工程（図６（ｆ）〜（ｉ）参照）は、第１除去工程とほぼ同じ要領で行うことができるが、金属ではなくポリイミド樹脂からなる第１絶縁層６のエッチングを行うため、これに適したフォトレジスト１２’が適宜使用される。
【００５４】
また、第２除去工程内のエッチング工程（図６（ｈ））では、例えばポリイミドケミカルエッチング液（非ヒドラジン系のアルカリ液）などを用いて第１電極層５に達しないところまで第１絶縁層６の一部をエッチングする（ハーフエッチング）ことで、キャビティ９となる空洞部分を形成している。
【００５５】
上記ハーフエッチングの代替手段として、キャビティ９となる空洞部分を形成する箇所にＵＶレーザ光線を照射して、第１絶縁層６の一部を除去することも可能である。除去の深さはＵＶレーザのフルエンスや照射時間などで調整が容易である。この場合はフォトレジスト塗布やマスクは不要となり簡便に加工が可能である。
【００５６】
第１電極層５が存在する側に接着剤１０を塗布すると共に、塗布した接着剤１０を半硬化させる塗布・半硬化工程（図６（ｊ）参照）は、半硬化を超えて硬化まで至っても構わない。これは第２電極ユニット１８と接着する面ではないため、少なくとも半硬化状態にあれば良い。
【００５７】
本実施形態のエレメント１は最終的に、図８および図９に示すように、第１電極層５および第２電極層７と外部接続電極１３との配線を行う必要がある。図８および図９は第２絶縁層（バッキング材）８側に接続電極を設けた実施例である。
【００５８】
第１の実施例および第２の実施例いずれも外部接続電極１３との接続は同様に行うことができ、接続電極が存在する箇所にレーザ加工によりビアホール１４を形成し、このビアホール１４に無電解メッキの手法を用いてビアホールメッキ１５を形成、次いで第１電極層５側に表面保護層１６を絶縁性の樹脂をスピンコート法、もしくは樹脂のドライフィルムの貼り付けなど公知の方法により形成しエレメント１は完成に至る。
【００５９】
なお、第１の実施例、第２の実施例共に、第１電極層５および第２電極層７両方のパターンニングを行っているが、最低第１電極層５若しくは第２電極層７いずれかのパターンニングを行うことでエレメント１は実現可能であり、エレメント１の要求性能等によりパターンニングを行うか否やは適宜選択が可能である。
【００６０】
以上のように、本実施形態の静電容量型超音波トランスデューサエレメントおよびその製造方法によれば、絶縁基材４に対し第１電極層５および第２電極層７を、接合層１１を介して接着するようにしているため、いわゆるソフトＭＥＭＳの製造技術の応用により製造することができる。これにより、構造を単純化することができると共に、製造工程を単純化することができる。したがって、従来のものに比して、大幅なコストダウンを達成することができる。また、第１電極層５、第２電極層７および絶縁基材４に、フィルム状或いはシート状のものを用いることができ、この点でも、コストダウンを図ることができる。
【００６１】
また、静電容量型超音波トランスデューサエレメント１は、可撓性を有する構造としているため、折曲げ等による形状の自由度を持たせることができる。これにより、対象物に合せて焦点距離等を可変させることができ、送受信の感度を向上させることができる。
【００６２】
なお、本発明は、静電容量型の超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）が本来持つ、高解像度および広い帯域幅さらには生体との間の良好な音響整合性を有することは、言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、（１）可撓性（柔軟性）により、任意の曲率を有する凹面に貼りつけて使用することができ、集束超音波を送受信できる超音波トランスデューサ（非破壊検査装置や医療機器の超音波診断向け）に適用することができる。（２）フェイスドアレイ化により、可変焦点（ビーム・フォーカシング）と任意の方向に超音波ビームを照射すること（ビーム・ステアリング）ができ、またエレメントの配列を２次元にすることにより物体の位置を３次元的に計測可能な超音波３Ｄ計測システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  静電容量型超音波トランスデューサエレメント、２  セル、３  セル間電気配線、４ 絶縁基材、５  第１電極層、６  第１絶縁層、７  第２電極層、８  第の絶縁層（バッキング材）、９  キャビティ（空洞部）、１０  接着剤、１１接合層、１２  １２’  フォトレジスト  、１３  外部接続電極層、１４  ビアホール、  １５  ビアホールメッキ、  １６  表面保護層、１７  １７’
第１電極ユニット、１８  第２電極ユニット
【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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