(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物の製造方法であって、
２つのピース（２、４）を含む２ピース構成のセラミック材を有し、これらのセラミック材の間に金属電極（６）を有する積層構造体を構成する段階と、
前記積層構造体を前記電極に垂直な平行平面に沿って切断して複数の積層ピースに分離し、夫々の積層ピースが、２つの主面とその主面の間に分離された電極を有するように、複数の積層ピースを形成する段階と、
前記複数の積層ピースを夫々回転させて、１つの積層ピースの主面が隣の積層ピースの主面と接するように、かつ、分離された電極が間隔を置いて配置され且つ実質的に互いに平行であるように、順に結合（８）して結合スタックを形成する段階と、
前記電極の端部が露出している前記結合スタックの一方の側の表面上に誘電材料の層（１０）を配置する段階と、を含む方法。
【請求項２】
前記積層構造体を構成する前記段階が、前記積層構造体のセラミック材の各々のピースの表面を金属化する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記積層構造体を構成する前記段階が、
前記金属化されたセラミック材ピースの表面層が金属フォイルに接触する状態で、該金属フォイルの両側に前記セラミック材ピースを配置する段階と、
前記金属化されたセラミックピースと金属とを共に積層して、前記積層構造体を形成する段階と、を更に含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記誘電材料の層の表面をパターン形成された金属で被覆する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記結合スタックを前記積層ピースが結合されているそれぞれの平面に沿って切断し、これによって、各々が一方の側に誘電材料の層と他方の側にスペーサ材料の層とを備える複数の修正積層ピースを形成する段階と、
隣接する修正積層ピースの誘電材料の層に各修正積層ピースの前記スペーサ材料の層が突き合う状態で且つ前記電極が実質的に同一表面にある状態で、前記修正積層ピースをアレイで配置する段階と、を更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記同一平面の電極に実質的に平行な前記修正積層ピースの表面を金属化する段階を更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記修正積層ピースの各々が縦軸に平行に配置されたバーであり、前記同一平面の電極によって定められる平面の一方側に配置された前記修正積層ピースのアレイの一部を切断する段階を更に含み、各切断部が前記縦軸に実質的に垂直なそれぞれの平面内にあり、前記切断する段階が前記金属化段階の前又は後に行われることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電気信号コネクタ（２６）のパターン形成されたアレイ上に前記修正積層ピースのアレイの切断された部分をセットする段階と、前記修正積層ピースのアレイの突き合わされている金属化表面のそれぞれの区域が前記電気信号コネクタに接触する状態で前記各ピースを互いに結合する段階と、を更に含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記中心金属層の同一平面区域によって定められる前記平面の他方側に配置された前記修正積層ピースの一部分を切断する段階を更に含み、各切断部が前記一方側のそれぞれの切断部と実質的に同一平面内にあることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
電気信号コネクタ（２６）のパターン形成されたアレイを、前記電気信号コネクタのそれぞれの端部が前記本体の表面で露出された状態で音響減衰材料の本体（２４）内に埋め込む段階を更に含み、前記修正積層ピースのアレイを前記電気信号コネクタのパターン形成されたアレイに結合する段階が前記修正積層ピースのアレイを前記本体に結合する段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、多層圧電セラミック変換器に関する。詳細には、本発明は、超音波イメージングシステムの感度を改善するための超音波変換器の設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波イメージングに使用される音響変換器は、その両面が金属被覆され且つ電圧（信号）源と接地源にそれぞれ接続される圧電材料から構成される。この圧電材料は、典型的には、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックの組成物からなる。作動中、高周波電気波形がＰＺＴ電極に印加されることにより、セラミックの寸法変化が生じて音圧波又は音圧パルスが発生する。逆に、圧電材料の表面に音響反射が接触すると、該圧電材料は両電極間に電位差を発生させ、この電位差が受信信号として検出される。
【０００３】
電気波形を発生させ且つ検出するのに使用されるシステムに音響変換器を接続する同軸ケーブルは、通常、５０ないし１００オームの電気インピーダンスを有する。音響変換器の素子もまた、ケーブルと同じ電気インピーダンスを有することが望ましい。しかしながら、変換器素子の電気インピーダンスは、圧電材料の誘電率、幾何学的面積、及び厚みの関数である。圧電素子の音響応答及び周波数は、幾何学的面積及び厚みに関する特定の関係に対して最適化されるので、これらのパラメータは、ケーブルの電気インピーダンスに整合するように最適化することができない。多くの場合、超音波アレイ内の素子の電気インピーダンスは、リニアアレイ素子における数百オームから２次元アレイの小型素子における千オームを越える値の間を変動する可能性がある。電気インピーダンスにおけるこの不整合は、電気効率及び素子感度を低下させる。
【０００４】
医用イメージング及び非破壊検査に使用される超音波変換器は、感度と帯域幅の２つの主要特性によって特徴付けられ、これらは、イメージングシステムの透過率及び分解能に直接関係する。多層圧電構造体が従来型の単層デバイスに比較して感度の向上をもたらすことは当該技術分野において公知である。このことは、多層構造体により、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）である圧電セラミック素子のインピーダンスが低下することに起因して生じる。各素子は、電気的に並列に接続されるが音響的には直列に接続される複数の個々のセラミック層として作製される。この方式においては、素子は、依然として音響的には固体セラミックであるように機能しながら、セラミック層の個数の平方分の１に低減された電気インピーダンスを有する。
【０００５】
多層ＰＺＴ変換器アレイにおいて、N（N＞1）個の層は音響的に直列に結合され、そのためλ／２共振厚みがスタック厚みｔである。印加電圧の極性が分極方向に一致するときには、圧電材料は厚みの方向に拡大される。各層について電気的極性は分極方向と同じであるので、これらの層は共に拡大又は縮小する。所定の印加電圧に対して、各層（厚みｔ／Ｎ）に及ぶ電界は単層変換器（厚みｔ）よりも大きく、結果としてより大きい音響出力が得られる。逆に言えば、低い印加電圧で単一の厚みのＰＺＴ素子の音響出力に一致させることができる。電気的には、各層は並列に接続される。単層デバイスと比較すると、Ｎ層のデバイスは本質的に並列状態でのＮ個の薄いコンデンサの合計である。構造体の全体の厚みは所定の動作周波数に対して一定であるので、デバイスのキャパシタンスはＮ２の関数として増大する。これに対応して、インピーダンスはＮ２の逆数の関数として低下する。
【０００６】
米国特許第６，２６０，２４８号には、未加工の圧電基板上に電極を配置し、次いで共焼成して固体の多層構造体を形成することによる、多層モノリシック圧電アクチュエータの形成方法が開示されている。しかしながら、この方法によって形成された構造体に関しては、圧電材料と電極材料との共焼成は、層の起伏又は非平面性につながる場合があるので、超音波変換器が必要とする許容誤差を維持することは困難である。また、医用超音波用途に要求される高い電気機械結合を有する圧電セラミックの形成は、高圧焼結条件のもとで最も良好に行われるが、これはこの種類の層状構造体に対して導電性ではない。従って、共焼成された未加工セラミック基板からではなく、平坦な高品質の圧電シートから多層構造体を形成することが最良である。
【０００７】
米国特許第５，３８１，３８５号で開示された第２の手法は、薄い圧電層の層状構造体を形成することであり、圧電層の各々はその表面上に金属電極を有する。アレイは、圧電材料のスタック内にホール（又はバイア）を形成することによって作製される。該バイアは、レーザ又は機械的穿孔によって形成することができる。しかしながら、セラミックの穿孔は困難な作業であり、より厚いセラミック基板を貫通する小さいホールの場合には特に困難である。低周波数の音響変換器のセラミックは、厚すぎてバイアを容易に形成することができない可能性があり、高周波数変換器用の小型の素子は高密度のバイアを必要とし、これはセラミック構造体を脆弱にする。加えて、バイアが形成された後、埋設されたセラミック層内の組込まれた電極に電気接点を作製する必要がある。これは、バイアが大きな面積でない限り、ホールのアスペクト比に起因して実行することが困難な場合がある。
【特許文献１】米国特許第６，２６０，２４８号公報
【特許文献２】米国特許第５，３８１，３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多層圧電セラミック構造体を作製するためのより簡単な方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、全体の電気インピーダンスが低い多層音響変換器を作製するための簡単な方法に関する。１つの実施形態による方法は、金属化された表面を薄い導電体に突き合わせる状態で２つの圧電セラミック層を結合し、次いで、上部表面と底部表面とを電気的に接続してラップアラウンド型電極を形成すると共に、中心伝導体が第２の電極を形成することに基づく。この方法で接続された圧電層からなる２層セラミックスタックの全体の電気インピーダンスは、同じ寸法の固体セラミック素子の電気インピーダンスの４分の１である。このことは、音響スタックインピーダンスを電気ケーブルの電気インピーダンスに良好に整合させ、身体内イメージングの透過深度を高め、及び音響素子感度を改善する。インピーダンス整合は、多列変換器アレイに見られる小型の変換器素子において特に重要である。典型的なリニアフェーズドアレイ変換器素子は、形状が矩形であり、すなわち、これらは水平方位方向よりも仰角方向で長い。しかしながら、多列音響変換器は仰角方向にも分割されている素子を有する。多列変換器の極端な例は、素子が基本的に正方形とすることができる２次元アレイである。
【００１０】
本発明の１つの態様は、加工物の製造方法であって、（ａ）セラミック材料の２つのピースを備え、これらの間に金属電極を有する積層構造体を構成する段階と、（ｂ）積層構造体を電極に垂直な平行平面に沿って切断し、それぞれの電極を有する複数の積層ピースを形成する段階と、（ｃ）積層構造体を順に結合して、電極が間隔を置いて配置され且つ実質的に互いに平行である結合スタックを形成する段階と、（ｄ）電極の端部が露出している結合スタックの一方の側の表面上に誘電材料の層を配置する段階とを含む。
【００１１】
本発明の別の態様は、加工物の製造方法であって、（ａ）セラミック材料の２つのプレートを備え、これらの間に金属電極を有する積層構造体を構成する段階と、（ｂ）積層構造体を電極に垂直な平行平面に沿って切断して複数の積層バーを形成し、各積層バーはほぼ矩形のプロファイルを形成する４つの側部を有し且つそれぞれの電極によって分離された２つのセラミックピースを備るようにする段階と、（ｃ）該積層バーの各々について、電極の端部が露出された第１の側の表面に誘電材料の層を配置し、該誘電層が露出された端部を覆い、第１の側に隣接する第２及び第３の側の表面と誘電層の複数の区域とに金属を付着させ、誘電層の各金属化された区域が第２及び第３の側の金属化された表面に電気的に接続されているようにする段階とを含む。
【００１２】
本発明の別の態様は、超音波変換器アレイの前駆体であって、該前駆体は、取り付けられたバーの列を形成するように並べて結合された複数の実質的に同一の直線形バーを備え、各バーが、金属電極によって分離された実質的に等しい厚みの２つのセラミック部分と、電極の端部が露出された第１の側の表面上で該露出された端部を覆う誘電材料の層と、第１の側に隣接する第２及び第３の側の表面上の金属層と該誘電層の複数の区域上の金属層とを備え、誘電層の各金属化された表面が第２及び第３の側の金属化された表面に電気的に接続しており、各バーが更に第１の側に対向する第４の表面上のスペーサ材料の層を備え、各バーのスペーサ材料の層が隣接するバーの誘電層に対向し、全てのバーの電極が実質的に同一平面にあることを特徴とする。
【００１３】
本発明の更に別の態様は、互いに音響的に絶縁された積層変換器素子の列を備える超音波変換器アレイであって、積層変換器素子の各々は、水平平面に沿って延びる金属電極によって分離された実質的に等しい厚みのセラミック材料の上層及び底層と、電極の端部が露出されている側に配置された、当該側に露出された該端部を覆い且つ垂直平面に沿って延びる誘電材料の層と、セラミック材料の上層の水平前方表面上に配置された第２の金属層と、セラミック材料の底層の水平後方表面上に配置された第３の金属層と、誘電層上に配置され、且つ第２及び第３の金属層と電気的に接触する電気コネクタを形成するようにパターン形成されることによりセラミック層及びこれらの間の電極と誘電層によって電気的に絶縁されたラップアラウンド型電極を形成する第４の金属層とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の他の態様は、以下で開示され且つ請求項で特許請求される。次に、異なる図面の同じ要素に同じ参照符号が付けられた図面を参照する。
【００１５】
本発明は、偶数のセラミック層からなる多層セラミック音響スタックの作製方法に関する。説明のため、ここでは２層セラミック音響スタックの作製方法が詳細に開示される。２層スタック自体は、４つ又はそれ以上のセラミック層を有する多層スタックを構成するよう積重ねることができる。開示される方法は、リニア音響アレイ及び多列音響アレイの両方の音響素子並びに２次元音響アレイ用の小型素子の作製に有用である。このような音響アレイは医用イメージング用途に有用である。
【００１６】
以下に詳細に開示される２層圧電音響変換器を形成する方法によれば、圧電素子の構造完全性は、素子の一部を除去することによって低下することはない。該方法は、金属化された表面が対向する状態で２つの圧電セラミック層を積層することに基づく。任意選択的に、薄い導電体を金属化された表面の間、すなわち中心に挟装することができる。セラミック層は、セラミックのバーの形態、好ましくは、セラミックのシート又はプレートの形態とすることができる。この場合において、中心導電性材料への積層に続いて、材料がバーにダイスカットされ、回転されて中心導電性材料が露出される。バーは、中心導電性材料が表面に対して垂直となる位置まで９０度回転される。この位置で、バーが共に積層される。次いで、積層構造体の一方の面の整列した表面が誘電材料で被覆されて、中心導電性材料が次の電極と電気的に絶縁される。適切な誘電材料は、限定ではないが、パリレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、及び他の材料を含む一般的な電気絶縁体から選択することができ、且つ、被覆、浸漬、積層、或いは蒸着によって付着させることができる。（パリレンは、化学族ポリ−パラキシレンに属するポリマーの商品名である。）１つの構成において、８ミクロンの厚み及び２００ボルト／ミクロンより大きな平均絶縁破壊強度を有するカプトン（商標）ＨＮフィルムがセラミックに積層された。別の構成においては、３００ボルト／ミクロンより大きな平均絶縁破壊強度を有する、パリレン−Ｎの７ミクロン厚みの層がセラミック上に蒸着された。更なる構成においては、３００ボルト／ミクロンより大きな平均絶縁破壊強度を有する、パリレン−Ｃの７ミクロン厚みの層がセラミック上に蒸着された。これらの試料の不良率は最小であった。
【００１７】
誘電材料の付着に続いて、金属層が誘電材料の露出された表面上に付着される。金属は連続的であるか、又はパターンが形成されるか、何れであってもよく、限定ではないが、スパッタリング又は無電解めっきを含む任意の選択された方法によって付着させることができる。また、金属化されたカプトン（商標）ポリイミドフィルムなどの場合、セラミックバーへの付着前に誘電材料に金属を事前に付着させることもできる。次いで、金属被覆された誘電材料の表面が、積層された内部の導電性材料を有するセラミックのバーの側部に対応するように切断され、これらのバーは、再度９０度回転されて元の向きに戻される。このステージでは、各バーは、セラミックピースの間の中心に位置する導電体を有するセラミックの２つの層と、中心導電性材料に垂直な向きのセラミック積層体の一方の側に沿って位置する外側が金属被覆された誘電絶縁材料とからなる。
【００１８】
一連のこれらのバーは、エポキシによる積層を用いて永続的に、又はウェハーワックスなどの材料を用いて一時的に結合することができ、或いはバーは個々のままとすることもできる。次いで、バーの上部及び底部の外側表面を、スパッタリング又は他の何らかの方法により堆積された金属などの導電体で被覆することができる。また、この堆積された金属は、各誘電絶縁層の露出された長い端部に沿った（先に堆積された）金属の層に接触し、これにより１つのセラミックシートの上部表面から第２のセラミックシートの底部表面への電気的短絡が形成される。しかしながら、中心導電性材料は、誘電絶縁層によってこの電気経路と電気的に絶縁されたままである。
【００１９】
結果として得られた材料のバーは、超音波イメージングデバイスにおける２層の多層セラミック音響材料として有用である。これらはまた、セラミック列への部分的なダイスカットによって、多列イメージングアレイ用の複数のより小型の素子又は２次元音響イメージングアレイ用の複数の素子に分割又はダイスカットすることができ、これによって中心導電性材料内へのダイスカット又はこれを貫通するダイスカットを行うことなく素子を形成することができる。音響変換器は、信号電極として機能する両セラミック層の金属化された外部表面と、これらのセラミック層の間に位置付けられた、接地電極として機能する中心導電性材料とで動作するように構成される。２つのセラミック層の間の信号電極は、変換器素子の側部に沿って位置付けられた金属層によって電気的に接続され、該信号電極は誘電材料の層によって接地電極から電気的に絶縁される。
【００２０】
別の実施形態において、出発セラミック材料は、最終ダイスカット段階が行われて個別の音響素子を形成することになる場所に刻印することができ、これによって中心導電性材料内へのダイスカットのリスクが低減される。
【００２１】
次に、１つの実施形態による方法を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１を参照すると、第１の段階は、２つの圧電セラミックシート２及び４を備える構造体を共に結合することであり、各シートは少なくとも１つの金属化された面を有し、対向する該金属化された面の間に薄い導電性フォイル６が配置されている。伝導性フォイル６は音響素子用の中心（接地）電極として機能し、導電性があり且つ音響反射をおこさないように十分に薄い必要がある。該金属フォイルの全体の厚みは１０ミクロン未満で０．５ミクロンを越える厚みでなければならず、１ないし５ミクロンの厚みがこの電極においては好ましい。１つの例示的な構成においては、２ミクロンの厚みの金フォイルが使用された。金属メッシュを薄い金属フォイルと置き換えることができる。別の実施形態においては、セラミックの表面は、金属フォイルと置き換えるのに十分な金属厚みを有して直接めっきすることができる。
【００２３】
この構造体が共に結合されると、バー又はロッドにダイスカットされ、図２に見られるように９０度回転されて中心（接地）電極が上部表面に露出されるようにして結合される。結合材料のそれぞれの層は、図２において数字８で示される。
【００２４】
製造の次のステージ（図３に示される）においては、誘電材料の層１０を結合構造体（各回転バーからの側部表面を備える）の上面を覆って配置して、露出された中心電極を電気的に絶縁する。次いで、金属層が誘電材料の層１０の上部に堆積され、且つ結合構造体の上部にライン又はトレース１２を形成するようにパターン形成される。このステージの１つの実施形態において、片側フレキシブルプリント回路がセラミックに結合され、その結果該フレックス回路の誘電材料が中心金属フォイルの断面の端部を覆い、且つフレックス回路上のトレースが外側表面上に露出される。
【００２５】
次いで、図４に示されるように、スペーサ材料の層１４が、結合構造体の底部表面上に配置される。スペーサ材料は、変換器アレイの所望のピッチをもたらす厚みにまで任意選択的に研磨される。スペーサ材料の層と誘電材料の層とは互いに平行であり、結合構造体の両側表面上にあるものとすることができる。スペーサ材料は、最終アレイから除去されない場合、隣接する変換器素子の間で音響クロストークをひき起こさない材料でなければならない。１つのこのような材料はガラスビーズ充填エポキシである。しかしながら、スペーサ材料が容認できない音響クロストークをひき起こす場合には、例えば、ダイスカットによってスペーサ材料が除去されなければならない。或いは、スペーサ材料は、ウェハー結合材料としてよく使用されるフタル酸グリコールとすることができる。フタル酸グリコールは液化点まで加熱するか又は適切な溶媒に溶解させることができ、これによって後続のステージでのスペーサ材料の除去が容易になる。
【００２６】
次いで、結合加工物は、結合材料の層が位置している平行平面に沿って切断又はダイスカットされる。次いで、結果として得られる個々のバーは、誘電材料（その上に金属トレースを有する）で覆われた１つの面と、スペーサ材料で覆われた反対側の面とを有する。これらのバーは同様に、９０度回転されてこれらの元の向きに戻され、図５に示されるように共に結合される。このことは、中心接地電極６が誘電材料の各層１４を覆うそれぞれの金属被覆１２に対して水平且つ直交する構造体をもたらす。それぞれのバーは、スペーサ材料のそれぞれの層１４によって分離される。
【００２７】
次のステージにおいて、バーの上部及び底部のセラミック層の露出された表面が金属化され（すなわち、金属で被覆され）、セラミックへの電気接触が形成される。これらの金属被覆は図６においてそれぞれ数字１６及び１８によって示される。各セラミックバーの側部は、各バーの上部及び底部上の金属被覆を電気的に短絡するパターン形成された垂直方向（図６に見られるように）の金属層１２を有する。同時に、各バーの誘電材料の層１０が、垂直金属層１２から中心金属層６の端部を電気的に絶縁する。
【００２８】
このことは、２つのセラミックプレートが電気的に並列接続されると共に音響的には直列に結合されている多層セラミック構造体をもたらす。この多層セラミック構造体は、信号がセラミック構造体の１つの表面電極に接続され且つ接地が中心電極に接続されている音響変換器において固体セラミック構造体の代替品として使用することができる。
【００２９】
変換器が多列音響アレイ又は２次元音響アレイとなる場合には、図６に示されるように、該多層セラミックは一方向から部分的に切り開いてダイスカットされ、そのためセラミックの１つの層が個別の素子に分離されるが、金属中心層又は接地電極は分離又は切断されないようにする。このダイスカット作業は、間隔を置いた互いに平行な切り口（ｋｅｒｆ）２０を形成する。
【００３０】
製造の次のステージにおいて、加工物が、図７に示される位置に反転され、すなわち１８０度回転される。底部に切り口２０を有する部分的にダイスカットされた加工物は、次いで、電気信号コネクタのパターン形成されたアレイの上にセットされる。このような電気コネクタのアレイの１つの実施例は、音響減衰性（すなわち散乱材及び／或いは吸音材）材料の本体２４（図８を参照）内部に埋め込まれた一連の間隔を置いて配置され且つ互いに平行なフレックス回路であり、フレックス回路の誘電基板上に転写されたトレース２６の端部が、加工物のダイスカットされた半分に突き合う音響減衰性本体の表面で露出されるようになる。音響減衰性本体２４は、実質的に音響的に透明でありトレース２６と反対側の部分的にダイスカットされた加工物の金属化された表面との間の電気接触を可能とするエポキシの薄層を用いて加工物に結合することができる。
【００３１】
結果として得られる積層構造体において、切り口２０はフレックス回路に直交する。次のステージにおいて、セラミックバーのアレイは、加工物の他方の側を同じピッチで同じ方向に、内部（すなわち中心）金属層に接近するが貫通しない深さまで同様にダイスカットされる。これにより、各バーの長さを延びる連続した中心金属電極が残る。
【００３２】
最終的に、図９に見られるように、アレイは直交方向にスペーサ材料を貫通して完全にダイスカットされる。図９に見られるように、該切断部は音響バッキング材料２４内に延びることができる。この最終ダイスカット作業は、各２層セラミックバーの間にそれぞれの空隙２０を形成し、これによって、多層変換器アレイのそれぞれのコラム（２つのみが示されている）が形成され、該コラムは共に音響バッキング層２４によって保持される。その後、音響整合層及び音響レンズを変換器アレイの前方表面に従来の方式で配置することができる。結果として得られる多層超音波変換器アレイにおいては、多層セラミック素子の駆動信号は、音響バッキング層２４を通ってトレース２６を介し（音響バッキング層２４に埋め込まれたフレックス回路の誘電基板は、電気的接続を明確に表すために図９からは省略されている）、誘電層１０の外側を包み込む金属化層１２を経て各多層セラミック素子上の上部及び底部電極まで通る。連続接地電極６はアレイの一方の端部で共通バスに接続される。
【００３３】
前述の方法は、多重セラミック素子が誘電層の表面を覆って形成された相互接続を有する構造体を提供する。誘電層は、中心接地電極及び圧電セラミックの両方を電界から保護する。より詳細には、低誘電率材料の層１０は電界を高誘電率のセラミック材料２、４に閉じ込め、ここでは電界は垂直に配向されて保持される。このようにして信号電極と接地電極との間に電圧が印加されると、圧電的に誘起される歪みは、接地電極の端部近傍ではほとんど完全に垂直である。従って、他の場合には信号電極がセラミック素子の側部と接触することにより発生される剪断モードなどのスプリアスモードが実質的に低減される。
【００３４】
前述の方法の変形は、セラミックの１つ又は両方のピースを音響素子の位置を示すために予めダイスカットすることであり、これによって中心接地電極に近接してダイスカットする必要性が低減される。
【００３５】
上述の構造体は、多層セラミック構造体を作製するための以前の方法よりも作製がはるかに簡単である。結果として得られる多層セラミックは、セラミック音響素子の小さな静電容量が超音波イメージングシステムの他の部分のインピーダンスにうまく整合しない２次元アレイ変換器を含めて高周波音響変換器又は多列音響変換器に特に有用である。
【００３６】
２層スタック自体は、４つ又はそれ以上のセラミック層を有する多層スタックを構成するよう積重ねることができる。４つ又はそれ以上の層のスタックは、スタックの各中心接地電極が自己接続されるという条件で作製することができる。これは、例えば、素子の列の端部位置で行うことができる。
【００３７】
本発明を好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができ且つ均等物で本発明の要素と置き換えることができる点は当業者には理解されるであろう。更に、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく本発明の教示に特定の状況を適合させるために多くの変更を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の請求項の範囲に包含される全ての実施形態を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【図２】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【図３】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【図４】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【図５】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【図６】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【図７】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【図８】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【図９】本発明の１つの実施形態による製造段階の種々のステージを表す図。
【符号の説明】
【００３９】
２  セラミック材料
４  セラミック材料
６  接地電極
１０  誘電層
１２  トレース
１６  金属被覆
１８  金属被覆
２０  空隙
２４  音響バッキング材料
２６  トレース
【図１】
0004702826.tif 000002
【図２】
0004702826.tif 000003
【図３】
0004702826.tif 000004
【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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