(57)【要約】【課題】広帯域又は高集束度の超音波を発生する超音波トランスデューサ及びその製法を提供する。【解決手段】(a) 音響ダンパー３６と音響レンズ３７とする部分はグリーンシートのみを積層し、中央部の圧電振動子部３８とする部分は上記と同一材質のグリーンシートと電極を交互に積層する。(b) この積層セラミックが生乾き状態で、音響レンズ３７部分の長手方向に平行に短点方向に座ぐり３９を入れて樋形の凹面４１を形成し、(c) 焼成する。(d) 圧電振動子部３８の短手方向両端面に露出した積層電極４２端部に共通電極４３ａ、４３ｂを接着する。(e) Ｘ方向に所定の素子幅ｃとピッチｄでＹ方向に、音響ダンパー３６下方部分３６ａを切り残すようにしてダイシングする。圧電振動子部３８が切り分けられて個々の圧電振動子４４となった素子間の切削溝に樹脂４５を充填する。この後、各電極に配線を施し駆動制御回路と接続する。【選択図】      図８
2005286444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリーンシートを積層して成るバッキング材と該バッキング材に連続して積層された圧電素子群からなる圧電振動子とから成る超音波トランスデューサであって、
前記圧電振動子の前記圧電素子群は、
前記バッキング材のグリーンシートと同一組成のグリーンシートを最下層として該最下層の上に、厚み方向に対し圧電応力定数の大きさ分布に傾斜を持たせるように組成が僅かずつ異なる複数種類のグリーンシートを異なる組成順に順次積層されて形成され、
前記最下層と前記バッキング材との間に内部電極を形成され、前記圧電素子群の最上部に外部電極を形成されている、
ことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２】
グリーンシートを積層して成るバッキング材と該バッキング材に連続して積層された圧電素子群からなる圧電振動子とから成る超音波トランスデューサであって、
前記圧電振動子の前記圧電素子群は、
前記バッキング材のグリーンシートと同一組成のグリーンシートを最下層として該最下層の上に、厚み方向に対し励振電界の強度分布に傾斜を持たせるように体積抵抗率が僅かずつ異なる複数種類のグリーンシートを異なる体積抵抗率順に順次積層されて形成され、
前記最下層と前記バッキング材との間に内部電極を形成され、前記圧電素子群の最上部に外部電極を形成されている、
ことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３】
同一組成のグリーンシートを積層してバッキング材部を形成され、
該バッキング材部に連続して前記バッキング材のグリーンシートと同一組成のグリーンシートを最下層として該最下層の上に前記グリーンシートとは異なる組成または異なる体積抵抗率のグリーンシートを積層して圧電振動子部を形成され、
前記最下層と前記バッキング材との間に内部電極を形成され、前記圧電素子群の最上部に外部電極を形成され、
該外部電極の上面から所定の治具で押圧して少なくとも前記圧電振動子部に所定の形状の凹面を成形され、
該凹面の形状を維持しながら焼結されて成る、
ことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項４】
前記治具は硬質の球状体であり、前記凹面は球面を円形に切り取った形の凹面であることを特徴とする請求項３記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
同一組成のグリーンシートを積層して直方形のバッキング材部を形成され、
該バッキング材部に連続して前記バッキング材のグリーンシートと同一組成同一面積のグリーンシートを最下層として該最下層の上に前記グリーンシートとは異なる組成または異なる体積抵抗率のグリーンシートを積層して圧電振動子部を形成され、
前記最下層と前記バッキング材との間に内部電極を形成され、前記圧電素子群の最上部に外部電極を形成され、
該外部電極の上面の長手方向に平行に短手方向の中央に所定の治具で押圧して少なくとも前記圧電振動子部に所定の形状の凹面を成形され、
該凹面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、前記凹面の形成された面側を長手方向に所定の素子幅で且つ所定のピッチで短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、
該素子間切削溝により前記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成された、
ことを特徴とする超音波リニアアレイトランスデューサ。
【請求項６】
前記治具は硬質の棒状体であり、前記凹面は断面が円弧状の樋形状の凹面であることを特徴とする請求項５記載の超音波リニアアレイトランスデューサ。
【請求項７】
同一組成の直方形状のグリーンシートと同形の所定の電極部材とが交互に積層された圧電振動子部と、
該圧電振動子部を積層方向の両面に前記同一組成のグリーンシートを積層されて成るバッキン部及び音響レンズ部と、
該音響レンズ部の短手方向中央部を長手方向に座ぐりして成る樋形凹面で形成された音響レンズ超音波放射面と、
該音響レンズ超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、前記音響レンズ超音波放射面の形成された面側を長手方向に所定の素子幅で且つ所定のピッチで短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、
該素子間切削溝により前記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成された、
ことを特徴とする超音波リニアアレイトランスデューサ。
【請求項８】
同一組成の直方形状のグリーンシートと同形の所定の電極部材とが交互に積層された圧電振動子部と、
該圧電振動子部の積層方向の両面に前記同一組成のグリーンシートを積層されて成る両側部と、
前記圧電振動子部の積層方向と直角方向の一方の面に短手方向中央部を長手方向に座ぐりして成る樋形凹面で形成された超音波放射面と、
該超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、前記超音波放射面の形成された面側を長手方向に所定の素子幅で且つ所定のピッチで短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、
該素子間切削溝により前記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成された、
ことを特徴とする超音波リニアアレイトランスデューサ。
【請求項９】
同一組成の直方形状のグリーンシートと、該グリーンシートと交互に積層された所定パターンの複数の電極材からなる電極部と、からなる圧電振動子部と、
該圧電振動子部の積層方向の両面に前記同一組成のグリーンシートを積層されて成る両側部と、
前記圧電振動子部の積層方向と直角方向の一方の面に短手方向中央部を長手方向に座ぐりして成る樋形凹面で形成された超音波放射面と、
該超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、前記超音波放射面の形成された面側を長手方向に所定の素子幅で且つ前記複数の電極材をそれぞれ反対極性の電極に分断するピッチで短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、
該素子間切削溝により前記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成された、
ことを特徴とする超音波リニアアレイトランスデューサ。
【請求項１０】
グリーンシートと、複数の第１の電極パターンを長手方向の一面に並設された第１の電極付きグリーンシートと、前記第１の電極パターンよりも配置が間隔ｆだけそれぞれずれた複数の第２の電極パターンを長手方向の一面に並設された第２の電極付きグリーンシートと、により、
中央部の圧電活性部には前記第１の電極付きグリーンシートと前記グリーンシートと前記第２の電極付きグリーンシートとを交互に積層され、この圧電活性部の積層方向両方向に前記グリーンシートのみの積層部を形成された直方体形状の積層体を形成され、
前記第１の電極と前記第２の電極とで形成される印加電界に対して平行する前記積層体の一方の外面の長手方向に座ぐりによる樋形凹面の超音波放射面を作成され、
該凹面の超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、前記凹面の超音波放射面が形成された面側を長手方向に所定の素子幅、所定のピッチ、且つ少なくとも前記第１の電極パターンと前記第２の電極パターンが前記積層の方向で重なり合う部分を残して短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、
該素子間切削溝により前記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成された、
ことを特徴とする超音波リニアアレイトランスデューサ。
【請求項１１】
グリーンシートと、複数の第１の電極パターンを長手方向の一面に並設された第１の電極付きグリーンシートと、前記第１の電極パターンよりも配置が間隔ｆだけそれぞれずれた複数の第２の電極パターンを長手方向の一面に並設された第２の電極付きグリーンシートと、により、
中央部の圧電活性部には前記第１の電極付きグリーンシートと前記グリーンシートと前記第２の電極付きグリーンシートとを交互に積層され、この圧電活性部の積層方向両方向に前記グリーンシートのみの積層部を形成された直方体形状の積層体を形成され、
前記第１の電極と前記第２の電極とで形成される印加電界に対して直交する前記積層体の一方の外面の長手方向に座ぐりによる樋形凹面の超音波放射面を作成され、
該凹面の超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、前記凹面の超音波放射面が形成された面側を長手方向に所定の素子幅、所定のピッチ、且つ少なくとも前記第１の電極パターンと前記第２の電極パターンが前記積層の方向で重なり合う部分を残して短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、
該素子間切削溝により前記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成された、
ことを特徴とする超音波リニアアレイトランスデューサ。
【請求項１２】
前記素子間切削溝は樹脂で充填されることを特徴とする請求項５、７、８、９、１０又は１１記載の超音波リニアアレイトランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
非破壊検査装置、医療用の診断装置、画像形成装置において用いられる超音波トランスデューサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波が、周波数が高くて波長が短く指向性に優れていて反射波の検出などが容易であることから、非破壊検査装置、医療用の診断装置、画像形成装置等の種々の分野で利用されている。
【０００３】
例えば、アレイ型の超音波トランスデューサ（transducer：変換器、振動子、送受波器）では高感度、高空間分解能、高コントラスト分解能のアレイ型超音波トランスデューサの構成が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
また、送信超音波で造影剤バブル破壊時に発生する受信超音波を高感度、高選択性で受信する生体組織の医療診断に最適な超音波トランスデューサの製造方法なども提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
また、画像形成装置に超音波を利用する例としては、インクジェットプリンタのライン記録ヘッドを超音波トランスデューサで構成し、それに音響レンズを用い、超音波によりインク柱を移動させ、その先端からインク液滴を飛翔させて画像を形成する方法が提案されている。（例えば、特許文献３参照。）
また、超音波リニアアレイトランスデューサの超音波を利用してマイクロカプセルトナーに内包される色材を破壊して画像形成することも提案されている。（例えば、特許文献４参照。）
ところで、超音波は、圧電素子を積層した圧電振動子の各圧電素子に電圧を印加することで圧電振動子から高周波の音圧が放射されることによって形成される。超音波の利用は超音波を所望の一点に効率良く集束させることで初めて実現できることであり、圧電振動子内部で多重反射が発生しては超音波の効率良い集束放射ができなくなる。
【０００４】
したがって、通常は、圧電振動子の超音波放射面（対向する二面、通常は後述するバッキング材や放射媒質との間）に整合層を設け、音響インピーダンスの整合を取り、圧電振動子内部での多重反射の発生を軽減させようとしている。
【０００５】
図１４(a) 〜(g) は、従来の圧電振動子の超音波放射の状態を模式的に示す図である。同図(a) は圧電振動子１と、圧電振動子１の支持部となるバッキング材２と、圧電振動子１の各圧電素子に一様な値と一様なタイミングで交番電圧を印加つまり励振電界を印加する電源３と、この交番電圧の印加によって圧電振動子１から空気、水、人体等の放射媒質４に放射される超音波５を示している。
【０００６】
このような圧電振動子１は、通常その厚さ方向（圧電素子の積層方向、同図(b) 〜(e) に示すｚ方向）に一様な圧電定数を持っている。また、圧電振動子１に印加される励振電界Ｅ（同図(c) 参照）も、圧電振動子１の内部では一様と仮定できるから、圧電応力定数をｅ（同図(b) 参照）とすると、圧電性により発生する応力Ｔ（＝−ｅ・Ｅ）（同図(d) 参照）は、圧電振動子の内部で一様となる。
【０００７】
これに対して、隣接する非圧電性のバッキング材２と放射媒質（空気、水、人体等）内では、応力は「０」である。また、超音波の励振に関与する体積力Ｆ（同図(e) 参照）は応力Ｔの場所による微分に比例するので（Ｆ＝∂Ｔ／∂ｚ）、通常の圧電振動子では応力Ｔがステップ関数状に大きく変化する表裏両面に集中した体積力Ｆが発生し、表裏２ヶ所から互いに逆位相の超音波が放射される（同図(g) 参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１０６０８号公報（［要約］、［００３１］〜［００４０］、図１〜図５）
【特許文献２】特開２００３−３２５５２６号公報（［要約］、［０００６］、［００３１］〜［００３６］、図１〜図４）
【特許文献３】特開２００２−０２９０５２号公報（［要約］、図１、図９）
【特許文献４】特願２００３−３８６７３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、従来の圧電振動子の構成では、たとえ多重反射の問題が整合層により解決されているとしても、短い単一パルス音波の発生は困難であり、放射超音波の周波数スペクトルは圧電振動子１の厚さに依存したピークを持つ（同図(f) 参照）狭帯域なものになってしまうという問題がある。
【０００９】
また、実際には、圧電振動子と異なる材質のバッキング材では、完全には音響整合を取ることは出来ないことが経験的に知られている。それだけではなく、超音波励振力により圧電振動子の表裏の両面で発生する超音波同士の多重化による超音波の複数の周波数成分にピークを持ついわゆる狭帯域化の問題は音響整合だけでは解決しない。
【００１０】
また、高集束度の問題では、音響レンズを用いて解決しているが、音響レンズの使用は圧電振動子全体の構成が複雑になり、好ましい構成とは言いがたい面を有している。
ところで、現在、一般に超音波トランスデューサの製法や形状についてはこれといった定まったものがなく、いずれにしても試行錯誤的あるいは暗中模索的な状態にあるといっても過言でない。
【００１１】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、広帯域又は高集束度の超音波を発生する超音波トランスデューサ及びその製法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
先ず、第１の発明の超音波トランスデューサは、グリーンシートを積層して成るバッキング材と該バッキング材に連続して積層された圧電素子群からなる圧電振動子とから成る超音波トランスデューサであって、上記圧電振動子の上記圧電素子群は、上記バッキング材のグリーンシートと同一組成のグリーンシートを最下層として該最下層の上に、厚み方向に対し圧電応力定数の大きさ分布に傾斜を持たせるように組成が僅かずつ異なる複数種類のグリーンシートを異なる組成順に順次積層されて形成され、上記最下層と上記バッキング材との間に内部電極を形成され、上記圧電素子群の最上部に外部電極を形成されて構成される。
【００１３】
次に、第２の発明の超音波トランスデューサは、グリーンシートを積層して成るバッキング材と該バッキング材に連続して積層された圧電素子群からなる圧電振動子とから成る超音波トランスデューサであって、上記圧電振動子の上記圧電素子群は、上記バッキング材のグリーンシートと同一組成のグリーンシートを最下層として該最下層の上に、厚み方向に対し励振電界の強度分布に傾斜を持たせるように体積抵抗率が僅かずつ異なる複数種類のグリーンシートを異なる体積抵抗率順に順次積層されて形成され、上記最下層と上記バッキング材との間に内部電極を形成され、上記圧電素子群の最上部に外部電極を形成されて構成される。
【００１４】
更に、第３の発明の超音波トランスデューサは、同一組成のグリーンシートを積層してバッキング材部を形成され、該バッキング材部に連続して上記バッキング材のグリーンシートと同一組成のグリーンシートを最下層として該最下層の上に上記グリーンシートとは異なる組成または異なる体積抵抗率のグリーンシートを積層して圧電振動子部を形成され、上記最下層と上記バッキング材との間に内部電極を形成され、上記圧電素子群の最上部に外部電極を形成され、該外部電極の上面から所定の治具で押圧して少なくとも上記圧電振動子部に所定の形状の凹面を成形され、該凹面の形状を維持しながら焼結されて成るように構成される。この場合、例えば上記治具は硬質の球状体であり、上記凹面は球面を円形に切り取った形の凹面であることが好ましい。
【００１５】
続いて、第４の発明の超音波リニアアレイトランスデューサは、同一組成のグリーンシートを積層して直方形のバッキング材部を形成され、該バッキング材部に連続して上記バッキング材のグリーンシートと同一組成同一面積のグリーンシートを最下層として該最下層の上に上記グリーンシートとは異なる組成または異なる体積抵抗率のグリーンシートを積層して圧電振動子部を形成され、上記最下層と上記バッキング材との間に内部電極を形成され、上記圧電素子群の最上部に外部電極を形成され、該外部電極の上面の長手方向に平行に短手方向の中央に所定の治具で押圧して少なくとも上記圧電振動子部に所定の形状の凹面を成形され、該凹面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、上記凹面の形成された面側を長手方向に所定の素子幅で且つ所定のピッチで短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、該素子間切削溝により上記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成されて成るように構成される。この場合、例えば上記治具は硬質の棒状体であり、上記凹面は断面が円弧状の樋形状の凹面であることが好ましい。
【００１６】
また、第５の発明の超音波リニアアレイトランスデューサは、同一組成の直方形状のグリーンシートと同形の所定の電極部材とが交互に積層された圧電振動子部と、該圧電振動子部を積層方向の両面に上記同一組成のグリーンシートを積層されて成るバッキン部及び音響レンズ部と、該音響レンズ部の短手方向中央部を長手方向に座ぐりして成る樋形凹面で形成された音響レンズ超音波放射面と、該音響レンズ超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、上記音響レンズ超音波放射面の形成された面側を長手方向に所定の素子幅で且つ所定のピッチで短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、該素子間切削溝により上記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成されて構成される。
【００１７】
また、第６の発明の超音波リニアアレイトランスデューサは、同一組成の直方形状のグリーンシートと同形の所定の電極部材とが交互に積層された圧電振動子部と、該圧電振動子部の層方向の両面に上記同一組成のグリーンシートを積層されて成る両側部と、上記圧電振動子部の積層方向と直角方向の一方の面に短手方向中央部を長手方向に座ぐりして成る樋形凹面で形成された超音波放射面と、該超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、上記超音波放射面の形成された面側を長手方向に所定の素子幅で且つ所定のピッチで短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、該素子間切削溝により上記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成されて構成される。
【００１８】
また、第７の発明の超音波リニアアレイトランスデューサは、同一組成の直方形状のグリーンシートと、該グリーンシートと交互に積層された所定パターンの複数の電極箔からなる電極部と、からなる圧電振動子部と、該圧電振動子部の積層方向の両面に上記同一組成のグリーンシートを積層されて成る両側部と、上記圧電振動子部の積層方向と直角方向の一方の面に短手方向中央部を長手方向に座ぐりして成る樋形凹面で形成された超音波放射面と、該超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、上記超音波放射面の形成された面側を長手方向に所定の素子幅で且つ上記複数の電極箔をそれぞれ反対極性の電極に分断するピッチで短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、該素子間切削溝により上記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成されて構成される。
【００１９】
また、第８の発明の超音波リニアアレイトランスデューサは、グリーンシートと、複数の第１の電極パターンを長手方向の一面に並設された第１の電極付きグリーンシートと、上記第１の電極パターンよりも配置が間隔ｆだけそれぞれずれた複数の第２の電極パターンを長手方向の一面に並設された第２の電極付きグリーンシートと、により、中央部の圧電活性部には上記第１の電極付きグリーンシートと上記グリーンシートと上記第２の電極付きグリーンシートとを交互に積層され、この圧電活性部の積層方向両方向に上記グリーンシートのみの積層部を形成された直方体形状の積層体を形成され、上記第１の電極と上記第２の電極とで形成される印加電界に対して平行する上記積層体の一方の外面の長手方向に座ぐりによる樋形凹面の超音波放射面を作成され、該凹面の超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、上記凹面の超音波放射面が形成された面側を長手方向に所定の素子幅、所定のピッチ、且つ少なくとも上記第１の電極パターンと上記第２の電極パターンが上記積層の方向で重なり合う部分を残して短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、該素子間切削溝により上記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成されて構成される。
【００２０】
また、第９の発明の超音波リニアアレイトランスデューサは、グリーンシートと、複数の第１の電極パターンを長手方向の一面に並設された第１の電極付きグリーンシートと、上記第１の電極パターンよりも配置が間隔ｆだけそれぞれずれた複数の第２の電極パターンを長手方向の一面に並設された第２の電極付きグリーンシートと、により、中央部の圧電活性部には上記第１の電極付きグリーンシートと上記グリーンシートと上記第２の電極付きグリーンシートとを交互に積層され、この圧電活性部の積層方向両方向に上記グリーンシートのみの積層部を形成された直方体形状の積層体を形成され、上記第１の電極と上記第２の電極とで形成される印加電界に対して直交する上記積層体の一方の外面の長手方向に座ぐりによる樋形凹面の超音波放射面を作成され、該凹面の超音波放射面の反対側面の端部を所定の範囲で残して、上記凹面の超音波放射面が形成された面側を長手方向に所定の素子幅、所定のピッチ、且つ少なくとも上記第１の電極パターンと上記第２の電極パターンが上記積層の方向で重なり合う部分を残して短手方向に切削されて素子間切削溝を形成され、該素子間切削溝により上記圧電振動子部を分割されてリニアアレイ化された複数の圧電振動素子を形成されて構成される。
【００２１】
上記第４乃至第９発明の超音波リニアアレイトランスデューサにおいて、上記素子間切削溝は樹脂で充填されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
第１又は第２の発明によれば、超音波励振力を圧電振動子の表面側だけに集中させて単一の超音波パルスを発生させることができるので、医用診断や非破壊検査などの超音波映像・計測装置の高分解能化、あるいは第２高調波を用いるハーモニック・イメージングに有効な広帯域な超音波トランスデューサの実現が可能となる。
【００２３】
また、第３の発明によれば、球状凹面振動面を有する振動子を容易に作製できるので、超音波をＸ，Ｙ方向の中の１点に集束、偏向が可能な集束型広帯域超音波トランスデューサの実現が可能となる。
【００２４】
また、第４発明によれば、全体としてＹ方向に樋形凹面振動面を有しＸ方向に多数並設された振動素子を容易に形成できるので、Ｙ方向に直線でＸ方向には点で収束、偏向が可能な集束型広帯域超音波リニアアレイトランスデューサの実現が可能となる。
【００２５】
また、第５又は第６の発明によれば、グリーンシート部と圧電振動子部とからなる積層体の印加電界に対して垂直となる面又は平行する面の超音波放射面側に座ぐりにより樋型の凹面状を形成し、Ｙ方向へのダイシングによりＸ方向に多数並設された振動素子を形成するので、Ｙ方向に直線でＸ方向には点で収束、偏向が可能な集束型広帯域超音波リニアアレイトランスデューサの実現が可能となる。
【００２６】
また、第７の発明によれば、圧電振動子部のグリーンシート間に積層される電極材を所定パターンの複数の電極箔とし、Ｙ方向へのダイシングの際に電極箔をそれぞれを反対極性の電極に分断するピッチで素子間切削溝を形成するので素子間切削溝内に露出する電極は同一断面内は同じ電位の電極となるので、放電が発生せず、放電による電極劣化が発生しない。
【００２７】
また、第８又は第９の発明によれば、音響機能的要素幅を電極の重ね幅で決定しながら他方では圧電振動素子を切り分ける切削時において切残す機械的要素幅で機械的強度が確保できる厚みとすることができるので、設計の自由度大きく便利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１(a) 〜(g) は、実施形態１における超音波トランスデューサの超音波放射の状態を模式的に示す図である。同図(a) は、圧電振動子６と、圧電振動子６の支持部となるバッキング材７とからなる本例の超音波トランスデューサにおいて、電源８から圧電振動子６の各圧電素子に一様な値と一様なタイミングで励振電界を印加され、この励振電界の印加によって圧電振動子６から放射媒質４に放射される超音波９を示している。
【００２９】
本例おいては、励振電界を一定の大きさで印加して、且つ同図(b) に示すように圧電振動子６の厚み方向に圧電応力定数ｅの大きさが傾斜するように圧電振動子６を構成する。このようにすると、同図(d) に示すように応力Ｔも逆向きに傾斜し、結果として、同図(e) に示すように体積力Ｆが圧電振動子６の裏面付近では小さく表面付近のみに大きく集中する。これにより、同図(g) に示すように圧電振動子６全体の励振力が裏面付近では小さく表面付近のみに大きく集中するようになり、同図(f) に示すようにほぼ単一の超音波パルスの発生が可能になる。また、これにより、超音波トランスデューサの広帯域化が可能になる。
【００３０】
図２(a),(b),(c) は、上記のような圧電振動子６の製造方法を説明する図である。まず、圧電セラミックスの仮焼粉末などを用いて薄層のグリーンシートを作製する。この時、圧電性を持たせる部分（圧電振動子６となる部分）に使用するグリーンシートとして、図１に示す圧電応力定数ｅの大きさに傾斜を持たせるために、組成が僅かずつ異なる複数種類のグリーンシートを準備し、バッキング材にする部分に使用するグリーンシートとしては組成の同一のものを準備する。
【００３１】
図２(a) に示すように、上記のグリーンシートを、組成の異なる順に図の矢印ａで示すように順次積層して圧電振動子６となる部分を形成し、この圧電振動子６となる部分の後面（図の最下層）に連続して組成の同一のものを積層してバッキング材７となる部分を形成する。
【００３２】
なお、このとき、圧電振動子６となる部分の最下層とバッキング材７となる部分には同一組成のグリーンシート１１を使用する。こうすることにより、圧電振動子部分とバッキング材部分の完全な整合が確保出来るようになる。
【００３３】
そして、圧電振動子６にする部分とバッキング材７にする部分との境界に金属ペースト層１２を１層挿入する。これは後述する焼結後に内部電極層となる。
上記の積層終了後に焼結する。その後、同図(b) に示すように圧電振動子６にする部分の上面に外部電極１３を形成する。尚、この外部電極１３は焼結前に形成しても良い。
【００３４】
その後、同図(c) に示すように外部電極１３と内部電極１２の間に直流高電圧１４を印加して分極処理を行う。この分極処理により分極された部分（電極に挟まれた部分）は圧電的に活性となり、圧電振動子６となる。そして、この部分で超音波の送受が行われることになる。又、分極されなかった部分つまり金属ペースト層（内部電極１２）よりも下層の部分はバッキング材７の部分となる。
【００３５】
このように圧電振動子６を構成することにより、図１(b) に示したように、圧電振動子６の厚み方向に圧電応力定数ｅの大きさが傾斜するため、図１(f) に示したように単一の超音波パルスを発生させることが可能になり、広帯域な超音波トランスデューサを実現することができる。このような広帯域な超音波は、医用診断や非破壊検査などの超音波映像・計測装置の高分解能化に効果が期待できる。
【００３６】
最近はさらに、第２高調波を用いるハーモニック・イメージングが注目されており、この方面でも広帯域な周波数特性を有するものが必要となって来ているので有効に活用することができる。
【００３７】
また、この超音波トランスデューサに、連続した交番電界を印加すると、圧電振動素子の片側表面のみに体積力が発生し、これを駆動力として、印加した交番電界の周波数及びその高調波成分のみに鋭いピークを持った超音波を圧電体の厚さに影響されずに発生させることができる。
【００３８】
図３(a),(b) は、上記のように連続した交番電界を印加した場合の超音波発生のシミュレーションを示す図である。同図(a) に示すように連続交番電界（同図の例では１０ＭＨｚ、８波）を印加した場合では、同図(b) に示すように、印加した交番電界の周波数及びその高調波成分のみに鋭いピークを持った超音波が、圧電体の厚さに影響されずに発生した。
【００３９】
（実施形態１の変形例）
ところで、上記の例では圧電応力定数ｅの大きさが傾斜するように構成したが、圧電振動子６内の励振電界Ｅの強度分布を厚み方向で傾斜させることによっても、同様な効果が得られる。
【００４０】
図４(a) 〜(g) は、実施形態２における圧電振動子の超音波放射の状態を模式的に示す図である。同図(a) は、圧電振動子１５と、圧電振動子１５の支持部となるバッキング材１６と、圧電振動子１５の各圧電素子に一様な値と一様なタイミングで励振電界を印加する電源１７と、この励振電界の印加によって圧電振動子１５から放射媒質４に放射される超音波１８を示している。
【００４１】
本例においては、圧電応力定数ｅの大きさが、同図(b) に示すように一定の大きさで維持されることを条件として、励振電界Ｅの強さが、同図(c) に示すように圧電振動子１５の厚み方向に傾斜するように圧電振動子１５を構成する。
【００４２】
これにより同図(d) に示すように応力Ｔも逆向きに傾斜し、結果として、同図(e) に示すように体積力Ｆが圧電振動子６の裏面付近では小さく表面付近のみに大きく集中する。そして、同図(g) に示すように圧電振動子６全体の励振力が裏面付近では小さく表面付近のみに大きく集中するようになり、同図(f) に示すようにほぼ単一の超音波パルスの発生が可能になる。また、この場合も超音波トランスデューサの広帯域化が可能になる。
【００４３】
このような圧電振動子１５を実現させるためには、実施形態１の場合と同じ方法で薄層のグリーンシートを作製する。この時、圧電性を持たせる部分に使用するグリーンシートは、本例では、図４に示す励振電界Ｅの強さに圧電振動子１５の厚み方向に傾斜を持たせるために、体積抵抗率Ｆが僅かずつ異なる複数種類のグリーンシートを準備する。この場合もバッキング材にする部分に使用するグリーンシートは組成の同一のものを準備する。
【００４４】
そして、特には図示しないが、上記のグリーンシートを、体積抵抗率Ｆの異なる順に順次積層して、実施形態１の場合と同様に圧電振動子１５となる部分を形成し、更に実施形態１の場合と同様に組成の同一のものを積層してバッキング材７となる部分を形成し、前述したように圧電振動子１５となる部分とバッキング材１６にする部分との境界に金属ペースト層を１層挿入し、これを焼結して内部電極層を形成し、外部電極を形成し、直流電圧を印加して分極させる方法で作製することができる。
【００４５】
（実施形態２）
図５(a),(b),(c) は、実施形態２における超音波トランスデューサの製造方法を模式的に示す図である。同図(a) は作製プロセスを示し、同図(b) は完成斜視図、同図(c) は断面図を示している。
【００４６】
先ず、同図(a) の作製プロセスでは、上記実施形態１又はその変形例で説明したと同様の方法で形成した焼結前の超音波トランスデューサ中間体と球形加工治具とを示している。同図(a) に示す焼結前の超音波トランスデューサ中間体１９は、外部電極２１と内部電極２２に挟まれて実施形態１又はその変形例で説明したと同様の方法で積層された圧電振動子になる部分２３と、バッキング材になる部分２４で形成されている。
【００４７】
この焼結前の質的に柔軟な超音波トランスデューサ中間体１９の上面に、硬材質の部材で出来た球形加工治具２５を、図の矢印ｂで示すように上から押圧して上面を凹面状に形成する。そして、その形状を保持しながら焼結する。
【００４８】
これにより、同図(b),(c) に示すうに、外部電極２１が形成されている上面部（同図(b) の斜視図では斜め右下向きの面）に球面を円形に切り取った形の凹面振動面２６を持つ球状凹面振動子２３´が、その凹面に沿った凹面を形成しているバッキング材２４´を伴った状態の超音波トランスデューサが出来上がる。
【００４９】
そして、特には図示しないが、外部電極２１と内部電極２２から配線を引き出し、これらの配線を駆動回路の端子に接続して超音波トランスデューサが完成する。このように、凹面振動面２６の焦点に超音波が集束可能な集束型広帯域超音波トランスデューサの作製が可能になる。
【００５０】
ところで、上述した実施形態１及び２では、本発明の超音波トランスデューサの基本的製法と構成を示してきたが、超音波トランスデューサは、超音波リニアアレイトランスデューサとすることによって、使用面における応用範囲が広くなってくる。
【００５１】
ところが、従来の超音波リニアアレイトランスデューサでは、薄板化した圧電体のバルク材を、研磨と削り出しで短冊形に形成して個々の圧電素子とし、それらの圧電素子を音響ダンパー（バッキング材）上に１方向に配列してリニアアレイを構成し、その配列方向の超音波の集束は電子フォーカス方式で行い、配列と直角方向の集束には音響レンズを用いている。
【００５２】
しかし、上記の構成は超音波の高周波化に伴い圧電素子厚を薄くする必要があり、上記のようにバルク材を研磨と削り出しで圧電素子を作り出す機械加工方式の製法ではチッピング等が発生し、加工寸法に限界がある。また、凹面形状を形成することには非常な困難を伴う。
【００５３】
本発明の超音波トランスデューサの製法によれば、上記のような問題を解決した超音波リニアアレイトランスデューサを提供することができる。以下、これについて実施形態３以下で説明する。
【００５４】
（実施形態３）
図６(a),(b),(c) は、実施形態３としての超音波リニアアレイトランスデューサを作製するプロセスを示す図である。先ず、同図(a) に示すように、前述した基本的製法と同じようにグリーンシートを積層する。ただし本例では、長方形のグリーンシートを用いて全体が直方体の構造となるように形成する。
【００５５】
同図(a) には、外部電極２７と内部電極２８とに上下を挟まれて積層形成された圧電振動子部２９と、内部電極２８より下方に積層形成されたバッキング部３１からなる直方体形状の焼結前の質的に柔軟な超音波リニアアレイトランスデューサ中間体３０を示している。
【００５６】
この後、同図(b) に示すように、この超音波リニアアレイトランスデューサ中間体３０に対して、図のＸ方向に必要な要素幅ｃ、必要ピッチｄで、Ｙ方向にダイシングソー３２を用いてダイシングして行く。このときバッキング部３１のうち、土台にする部分ｅにはスリットを入れない。その後、焼結・分極処理を行うことによって超音波リニアアレイトランスデューサが出来上がる。
【００５７】
これに続いて、同図(c) に示すように、ダイシングで各要素ごとに分割された外部電極２７及び内部電極２８から配線３３を引き出し、対向する電極同士でリニアアレイの１要素となるようにＦＰＣ（フレキシブル基板）３４の電子回路に接続する。
【００５８】
この構成により、良く知られているように、Ｘ方向の素子の並びに応じて遅延制御を行うことにより、超音波のＸ方向の集束・偏向が可能な超音波リニアアレイトランスデューサが完成する。
【００５９】
（実施形態４）
図７(a),(b),(c) は、実施形態４としての樋形状凹面振動面を有する超音波リニアアレイトランスデューサの作製プロセスを示す図である。同図(a) には図６(a) と同一の直方体形状の超音波リニアアレイトランスデューサ中間体３０と、本例における丸棒形状の加工治具３５とを示している。
【００６０】
硬材質の部材で出来た丸棒形状の加工治具３５を、超音波リニアアレイトランスデューサ中間体３０の長手方向に平行、つまり同図(a) に示すＸ方向に平行に、且つＹ方向の中央部で、超音波リニアアレイトランスデューサ中間体３０の上面に、同図(a) の矢印ｆで示すように上から下方に押圧して、同図(b) に示すように断面が円弧状の樋形の凹面を上面に形成する。
【００６１】
続いて同図(c) に示すように、図６(b) の場合と同様にＸ方向に必要な要素幅ｃ、必要ピッチｄで、ダイシングソー３２を用いてＹ方向にダイシングして行く。この場合も、バッキング部３１のうち、土台にする部分ｅにはスリットを入れない。
【００６２】
その後、焼結・分極処理を行い、特には図示しないが、図６(c) に示したと同様にダイシングで各要素ごとに分割された外部電極２７及び内部電極２８から配線を引き出し、対向する電極同士でリニアアレイの１要素となるようにＦＰＣの電子回路に接続する。
【００６３】
この構成により、Ｙ方向には凹面振動による超音波の集束、Ｘ方向には遅延制御による超音波の集束、偏向が可能となる樋形凹面振動面を有する超音波リニアアレイトランスデューサが完成する。
【００６４】
（実施形態５）
ところで、上記の実施形態４では、断面が円弧状の樋形の凹面を丸棒状の治具を用いて形成しているが、座ぐりによって形成してもよい。これを、実施形態５として以下に説明する。
【００６５】
図８は、実施形態５としての超音波リニアアレイトランスデューサの製造プロセスを示す図である。
同図(a) に示すように、下部の音響ダンパー（バッキング部）３６及び上部の音響レンズ３７とする部分はグリーンシートのみを積層し、中央部の圧電活性部（圧電振動子部）３８とする部分には、グリーンシートと電極を交互に積層する。これらの音響ダンパー３６、音響レンズ３７、圧電活性部３８のグリーンシートは同じ材質で作り込む。
【００６６】
これにより、同じ材質であるから、音響インピーダンスが同じであり、これらの境界面での超音波の反射が少なく、多重反射が低減し、広帯域化に有効な構成となる。
次に、グリーンシートの積層セラミックが生乾きの状態で、同図(b) に示すように、音響レンズ３７とする部分に、長手方向に平行に短点方向の中央に座ぐり３９を入れて、樋形の凹面４１を形成する。そして、これを同図(c) に示すように焼成する。
【００６７】
続いて、同図(d) 示すように、圧電活性部３８における積層電極４２の短手方向の両端面に露出した部分に共通電極４３（４３ａ、４３ｂ）を接着する。
そして、同図(e) に示すように、図のＸ方向に必要な素子幅ｃ、必要なピッチｄでＹ方向にダイシングする。このとき、音響ダンパー３６の下方の部分３６ａを切り残すようにして素子間を切削して、素子４４毎に分離しないようにし、リニアアレイ化する。これにより、アライメントが良くなる。
【００６８】
更に、素子４４の補強を図ると共にダイシング後の切削面に露出した積層電極４２間の放電を防止するために、素子４４間つまり切削溝に樹脂４５を充填する。
続いて、同図(e),(f) において、特には図示しないが、上記のダイシングによって共通電極４３が素子４４ごとに分割された個別電極４３ａ−ｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｎ）又は４３ｂ−ｉ（同図(e) では図の向う側になっていて４３ｂ−ｎしか見えない）のいずれか一方に導電性接着剤によりＦＰＣの個別配線を接続し、他方は全て金属板などに一体に取り付けてアレイ共通電極とし、配線を施し、駆動制御回路と接続する。
【００６９】
これにより、Ｙ方向には凹面音響レンズ３７による集束、Ｘ方向には素子４４への遅延制御による超音波の集束、偏向が可能となる樋形凹面振動面を有する超音波リニアアレイトランスデューサが完成する。
【００７０】
ところで、圧電素子に励振電界をかけて振動させた場合、圧電素子は印加電界に対して平行な方向に歪む（第１モードの歪）と同時に、印加電界に対して垂直な方向にも歪み（第２モードの歪）を発生する。
【００７１】
通常、バルク材の場合は、印加電界に対して平行な方向の歪である第１のモードの歪を利用するため、圧電定数ｄ33として、歪ΔＬは
ΔＬ＝ｄ33×Ｖ  ・・・・・・・・（１）
で表される。
【００７２】
このように、第１モードの歪歪ΔＬを利用する場合は、その圧電定数ｄ33は、上記のように「ΔＬ＝ｄ33×Ｖ×ｎ」で表されるから、積層数ｎに応じて増大される。つまり電圧と積層数の乗数に応じて音圧を上げることが出来る。  よって、素子の材料に圧電定数の小さな材料や、非圧電性の誘電体（電歪効果）が使用可能になる。圧電体の材料の多くは鉛を含むため、環境規制の対象となる可能性があり、この点でも非鉛系材料が使用できる効果は大きい。
【００７３】
また、誘電体としては積層セラミックコンデンサーで多用されているＢａＴｉＯ3 が使用可能であり、電歪効果で使用する場合は圧電性の活性化のための分極処理が必要なく、さらに、積層電極材として安価なＮｉが使用できることはコスト面から非常に効果的である。
【００７４】
また、共振周波数ｆは、圧電体の内部の音速ｖと層厚Ｌにより次式で表される。
ｆ＝ｖ／（２Ｌ）  ・・・・・（２）
すなわち、高周波化するに従い層厚Ｌを薄くする必要がある。薄層形成にバルク材の研磨・切削では機械加工に限界があるが、本方式では層厚Ｌはグリーンシートにより、任意に制御可能である。ちなみに現状の最薄グリーンシート厚は１μｍである。
【００７５】
また、印加電界に対して垂直な方向の歪である第２のモードの歪を利用する場合は、歪ΔＬは、電極長Ｌと、グリーンシートの層厚ｔ、印加電圧Ｖ、圧電定数ｄ31として、次式のように表される。
【００７６】
ΔＬ＝ｄ31×Ｖ×（Ｌ／ｔ）・・・（３）
一般に第１モードの歪に対応する圧電定数は、第２モードの歪に対応する圧電定数に対して２〜３倍程度大きいが、第２モードの歪の場合は、上記の式（３）で示すように歪ΔＬは「Ｌ／ｔ」にも比例する。したがって、電極長Ｌに比べて、グリーンシートの層厚ｔを薄くすることにより、大きな歪、すなわち、大きな音圧を発生させることができる。
前述したように、現状の最薄グリーンシート厚は１μｍである。
【００７７】
したがって、最薄グリーンシートを用いれば、上記のような電極長に対して圧電素子の層厚を薄くした構成を作り出すことができ、上記第２モードの歪による圧電素子の薄い側面を超音波放射面とする超音波リニアアレイトランスデューサを作ることもできる。以下、これについて説明する。
【００７８】
（実施形態６）
図９は、実施形態６における超音波リニアアレイトランスデューサを示す斜視図である。同図に示す超音波リニアアレイトランスデューサ４６は、図８(a) の側面（図の奥行き方向手前側又は向う側の側面）の圧電活性部（圧電振動子部）３８とする部分に座ぐりを入れて樋形凹面４７を形成したものである。図９における積層電極４８ａは図８(f) の例えば積層電極４２ａに相当し、図の積層電極４８ｂは図８(f) の例えば積層電極４２ｂに相当する。ただし図８(f) では積層電極４２ａ、４２ｂともに位置ずれなく積層されているが、図９では、積層電極４８ａ、４８ｂともに座ぐりの形状（樋形凹面４７）に合わせて、位置をずらして積層されている。
【００７９】
座ぐりによって形成されて積層電極４８ａの端部が露出した樋形凹面４７にスパッタリングなどの方法により薄層金属層５１を形成し、積層電極４８ｂが露出し下面にも全面に薄層金属層５２を形成してアレイの共通電極とする。
【００８０】
この後、本例の場合も、Ｘ方向に必要な要素幅ｃ、必要ピッチｄで、ダイシングソーにより土台にする部分ｅを残してＹ方向にダイシングして、切り分けられた素子４９間に樹脂５３を充填し、焼結・分極処理を行い、特には図示しないが、図６(c) に示したと同様にダイシングで薄層金属層５１が各素子４９ごとに分割された素子個別電極５１ａに導電性接着剤によりＦＰＣの駆動回路の個別配線部を取り付け、アレイの共通電極には金属板などに取り付け、配線を施し、駆動制御回路と接続する。
【００８１】
図１０(a) 〜(e) は、上記超音波リニアアレイトランスデューサ４６の製造プロセスの概略を示す図であり、同図(f),(g) は、その変形例を示す図である。尚、同図(a) 〜(h) には、図９の矢印ｇ方向に見た面を９０°時計回り方向に回転させて示している。
【００８２】
先ず、図１０(a) において、圧電体又は電歪体の粉末とバインダーを練り合わせて薄層化したグリーンシート５４と薄層電極４８ａ、４８ｂを交互に積層する。ただし電極積層部は中央部の所定の範囲とする。尚、グリーンシート５４の厚さと積層電極４８ａ、４８ｂとの重なり幅は、発生超音波の周波数及び必要音圧により決定される。
【００８３】
次に、両端の余分な部分を取り除く切り落とし位置５５ａ、５５ｂで切り落とした後、同図(b) に示すように、超音波の放射面側に座ぐりを入れて樋形凹面４７を形成し、同図(c) において焼成する。続いて、同図(d) に示すように、両端面に露出した積層電極４８ａ、４８ｂにそれぞれ薄層金属層５１及び５２を付けて共通電極とする。ここでグリーンシート５４が圧電体の場合は、この段階で分極処理を行い、圧電体の圧電性を活性化させる。
【００８４】
この後、同図(e) に示すように、ダイシングソー３２を用いて、図９に示したようにＸ方向に必要な要素幅ｃ、必要ピッチｄで、これから切り分ける素子毎に分離しないように土台にする部分ｅを残してＹ方向にダイシングする。この後の処理は、図９で既に説明した通りである。
【００８５】
また、上記の図１０(a) 〜(e) では、積層電極４８ａ、４８ｂを、それぞれ樋形凹面４７の形状に合わせて配置を少しずつずらしているが、同図(f),(g) の工程図に示す変形例のように、ずらさずに積層してもよい。尚、同図(f),(g) の工程図はそれぞれ同図(a),(b),(c),(e) と同様な前後の工程の図示を省略している。
【００８６】
同図(f),(g) の変形例のように電極をずらさずに積層すると、同じ版の電極をずらさずに積層できるから、特に図示しないが、製造工程における電極供給ローラ上に電極を同じように配置して連続して積層面に供給することが可能となり、製造設備を簡略化することができる利点がある。
【００８７】
（実施形態７）
図１１(a) 〜(f) は、実施形態７における超音波リニアアレイトランスデューサの製造プロセスを示す図である。本例においては、先ず、図同(a) において（同図(e),(f) も参照）、積層の開始と終了部分はグリーンシート５６のみを積層し、圧電活性部５７とする部分には、グリーンシート５６と複数の電極材５８を交互に積層する。
【００８８】
尚、同図(a) 〜(d) には、内部の圧電活性部５７とする部分に積層する電極材５８を、ダイシング後の配置関係を分かり易く示すため、透視的に又は積層の開始と終了部分にも在るかのように示している。同図(a) 〜(c) に示す積層段階でグリーンシート５６と交互に積層される複数の電極材５８は、適宜の金属箔からなり、その形状は、中央部の直方形部５８−１の２つの対向角部分から細く延出する最終電極部５８−１ａ、５８−１ｂとで形成されている。
【００８９】
なお、予め、このような形状の複数の電極材５８を片面にプリントしたグリーンシートを圧電活性部５７とする部分のみに積層するようにしてもよい。また、両面にプリントしたグリーンシートと何もないグリーンシートを交互に積層するようにしてもよい。
【００９０】
続いて、同図(b) に示すように、超音波の放射側に座ぐり５９を入れて樋形凹面６１を形成する。そして、焼成した後、同図(c) に示すように、上面に露出した最終電極部５８−１ａには素子個別電極６２、下面に露出した最終電極部５８−１ｂには全部一体に共通電極６３をそれぞれ貼り付ける。
【００９１】
次に、ダイシングにより、同図(d) に示すように、切り残し部分ｅを残すようにしながら、最終電極部５８−１ａと５８−１ｂの間の部分を切削して最終電極部５８−１ａと５８−１ｂを極性の反対な電極として分断して、素子６４を形成する。
【００９２】
この後、素子６４の補強のために素子６４間に出来た切削溝６５に樹脂を充填する。同図(e) はこのときの最終電極部５８−１ｂ部分の拡大断面図であり、同図(f) は同じく最終電極部５８−１ａ部分の拡大断面図を示したものである。
【００９３】
尚、上記に続いて、素子個別電極６２に導電性接着剤によりＦＰＣを取り付け、共通電極６３側を金属板などに取り付け、配線を施し、駆動制御回路と接続することは、実施形態５及び６の場合と同様である。
【００９４】
（実施形態８）
図１２(a),(b),(c) 及び図１３(a) 〜(f) は、実施形態８における超音波リニアアレイトランスデューサの製造プロセスを示す図である。先ず、図１２(a) に示すように、第１の電極パターン６６を形成されている第１の電極付きグリーンシート６７と、グリーンシート６８のみと、第２の電極パターン６９を形成されている第２の電極付きグリーンシート７１とを用意する。第１の電極パターン６６と第２の電極パターン６９とは、個々の電極形成部の配置が間隔ｆだけそれぞれずれている。
【００９５】
これら３種類の部材６７、６８、７１を、同図(b) に示すように交互に積層していく。ただし、積層の開始と終了部分はグリーンシート６８のみを積層し、圧電活性部７２とする部分には、グリーンシート６８、第１の電極付きグリーンシート６７、グリーンシート６８、第２の電極付きグリーンシート７１とを交互に積層する。
【００９６】
上記第１の電極パターン６６と第２の電極パターン６９とは、同図(a) に示すように所定の幅ｆでずらして配置されていて、同図(c) に示すように第１の電極パターンと第２の電極パターンと重なった幅の部分ｇが圧電活性層となる。よって、この電極の重なり部分ｇが音響機能的要素幅となる。
【００９７】
図１３(a) は、図１２(b) のＡ矢視図で示す上面図であり、図１３(b) は、同図(a) のＢ−Ｂ′断面矢視図である。同図(a),(b) に示す直方体形状の積層体７３を用いて、本例の超音波リニアアレイトランスデューサを構成するには二通りの方法がある。前述したように一つは同図(c) に示すように印加電界に対して平行する方向の面に、積層体７３の長手方向(Ｙ方向)に座ぐりによる樋形凹面７４の超音波放射面を作る方法であり、他の一つは同図(d) に示すように印加電界に対して垂直な方向の面に、積層体７３の長手方向(Ｙ方向)に座ぐりによる樋形凹面７５の超音波放射面を作る方法である。
【００９８】
いずれにしても、同図(c) に示す座ぐりをした場合は図の矢印Ｈで示す方向に、同図(d) に示す座ぐりをした場合は図の矢印Ｊで示す方向に、土台にする部分ｅを残して、Ｘ方向にダイシングして、複数の圧電素子群を形成する。図１３(e) は同図(a) を再掲しており、ダイシングで切削する部分を白矢印で示している。同図(f) は、そのダイシング後の状態を示しており、ダイシングによる素子間切削溝６５によって分離独立して多数並設された圧電素子７６が形成されている。
【００９９】
同図(f) において、例えば同図(c) に示す座ぐりによる樋形凹面７４は、同図(f) に示す構成の図の紙面奥行き方向手前側（向う側でもよい）の側面に形成され、土台にするダイシング切り残し部分ｅは図の紙面奥行き方向向う側に形成される（樋形凹面７４が図の紙面奥行き方向向う側に形成される場合はダイシング切り残し部分ｅは図の紙面奥行き方向手前側に形成される）。
【０１００】
また、例えば同図(d) に示す座ぐりによる樋形凹面７５は、同図(f) に示す構成の上面に（下面でもよい）形成され、土台にするダイシング切り残し部分ｅは下面側に形成される（樋形凹面７５が下面に形成される場合はダイシング切り残し部分ｅは上面側に形成される）。
【０１０１】
また、同図(f) に示す本例の圧電素子７６は、並設ピッチｐは１２７μｍ、切り残し幅ｋは７０μｍ、電極重なり幅ｇは３０μｍである。上記の切り残し幅ｋは７０μｍは機械的要素幅といえるものであり圧電素子７６の物理的（機械的）強度に関係し、同図(f) に示すように自在に設定できる余地が残されている。
【０１０２】
また、電極重なり幅ｇは３０μｍは、音響機能的要素幅といえるものであり、図１２(a) に示した第１の電極付きグリーンシート６７の第１の電極パターン６６と、第２の電極付きグリーンシート７１の第２の電極パターン６９とのずれ量を調整することで自在に設定できる余地が残されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】(a) 〜(g) は実施形態１における超音波トランスデューサの超音波放射の状態を模式的に示す図である。
【図２】(a),(b),(c) は実施形態１における超音波トランスデューサの圧電振動子の製造方法を説明する図である。
【図３】(a),(b) は実施形態１における超音波トランスデューサの圧電振動子に連続した交番電界を印加した場合の超音波発生のシミュレーションを示す図である。
【図４】(a) 〜(g) は実施形態１の変形例における超音波トランスデューサの圧電振動子の超音波放射の状態を模式的に示す図である。
【図５】(a),(b),(c) は実施形態２における超音波トランスデューサの製造方法を模式的に示す図である。
【図６】(a),(b),(c) は実施形態３としての超音波リニアアレイトランスデューサを作製するプロセスを示す図である。
【図７】(a),(b),(c) は実施形態４としての樋型凹面振動面を有する超音波リニアアレイトランスデューサの作製プロセスを示す図である。
【図８】実施形態５としての超音波リニアアレイトランスデューサ（の前駆体、以下同様）の製造プロセスを示す図である。
【図９】実施形態６における超音波リニアアレイトランスデューサを示す斜視図である。
【図１０】(a) 〜(f) は実施形態６における超音波リニアアレイトランスデューサの製造プロセスの概略を示す図、(g),(h) はその変形例を示す図である。
【図１１】(a) 〜(f) は実施形態７における超音波リニアアレイトランスデューサの製造プロセスを示す図である。
【図１２】(a),(b),(c) は実施形態８における超音波リニアアレイトランスデューサの製造プロセスを示す図（その１）である。
【図１３】(a) 〜(f) は実施形態８における超音波リニアアレイトランスデューサの製造プロセスを示す図（その２）である。
【図１４】(a) 〜(g) は従来の圧電振動子の超音波放射の状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１      圧電振動子
２      バッキング材
３      電源
４      放射媒質
５      超音波
６      圧電振動子
７      バッキング材
８      電源
９      超音波
１１    同一組成のグリーンシート
１２    金属ペースト層（内部電極）
１３    外部電極
１４    直流高電圧
１５    圧電振動子
１６    バッキング材
１７    電源
１８    超音波
１９    超音波トランスデューサ中間体
２１    外部電極
２２    内部電極
２３    圧電振動子になる部分
２３´  球状凹面振動子
２４    バッキング材になる部分
２４´  バッキング材
２５    球形加工治具
２６    凹面振動面
２７    外部電極
２８    内部電極
２９    圧電振動子部
３０    超音波リニアアレイトランスデューサ中間体
３１    バッキング部
３２    ダイシングソー
３３    配線
３４    ＦＰＣ（フレキシブル基板）
３５    丸棒形状加工治具
３６    音響ダンパー（バッキング部）
３６ａ  音響ダンパー下方部分
３７    音響レンズ
３８    圧電活性部（圧電振動子部）
３９    座ぐり
４１    樋形凹面
４２（４２ａ、４２ｂ）  積層電極
４３（４３ａ、４３ｂ）  共通電極
４３ａ−ｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｎ）  個別電極
４３ｂ−ｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｎ）  個別電極
４４    素子
４５    樹脂
４６    超音波リニアアレイトランスデューサ
４７    樋形凹面
４８ａ、４８ｂ  積層電極
４９    素子
５１、５２  薄層金属層
５１ａ  素子個別電極
５３    樹脂
５４    グリーンシート
５５ａ、５５ｂ  切り落とし位置
５６    グリーンシート
５７    圧電活性部
５８    電極材
５８−１  直方形部
５８−１ａ、５８−１ｂ  最終電極部
５９    座ぐり
６１    樋形凹面
６２    素子個別電極
６３    共通電極
６４    素子
６５    素子間切削溝
６６    第１の電極パターン
６７    第１の電極付きグリーンシート
６８    グリーンシート
６９    第２の電極パターン
７１    第２の電極付きグリーンシート
７２    圧電活性部
７３    積層体
７４、７５  樋形凹面
７６    圧電素子
【図１】
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【図４】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２】
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【図３】
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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１１】
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【図１２】
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