(57)【要約】【課題】圧電体層の両面に第１の電極層及び第２の電極層を有し、側面の絶縁膜や側面の電極を容易に作製できる積層構造体を提供する。【解決手段】この積層構造体は、複数の構造体を積層することにより構成された積層構造体であって、前記複数の構造体の各々が、第１の主面の一端に第１の切欠き部が形成され、第１の主面に対向する第２の主面の他端に第２の切欠き部が形成された圧電体層と、前記圧電体層の第１の主面上に形成された第１の電極層と、前記圧電体層の第２の主面上に形成された第２の電極層と、前記圧電体層の第１の切欠き部において前記第１の電極層に電気的に接続された第１の引き出し電極と、前記圧電体層の第２の切欠き部において前記第２の電極層に電気的に接続された第２の引き出し電極とを具備する。【選択図】図１
2007095991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の構造体を積層することにより構成された積層構造体であって、前記複数の構造体の各々が、
第１の主面の一端に第１の切欠き部が形成され、第１の主面に対向する第２の主面の他端に第２の切欠き部が形成された圧電体層と、
前記圧電体層の第１の主面上に形成された第１の電極層と、
前記圧電体層の第２の主面上に形成された第２の電極層と、
前記圧電体層の第１の切欠き部において前記第１の電極層に電気的に接続された第１の引き出し電極と、
前記圧電体層の第２の切欠き部において前記第２の電極層に電気的に接続された第２の引き出し電極と、
を具備する、積層構造体。
【請求項２】
隣接する第１の構造体と第２の構造体とにおいて、前記第１の構造体の第１の切欠き部と前記第２の構造体の第２の切欠き部とが向き合っており、
前記第２の構造体の第２の引き出し電極が前記第１の構造体の第１の引き出し電極に接続され、前記第２の構造体の第１の引き出し電極が前記第１の構造体の第２の引き出し電極に接続されている、請求項１記載の積層構造体。
【請求項３】
前記第２の構造体の第２の引き出し電極及び前記第１の構造体の第１の引き出し電極を、前記第１の構造体の第２の電極層及び前記第２の構造体の第１の電極層から絶縁するための第１の絶縁膜と、
前記第１の構造体の第２の引き出し電極及び前記第２の構造体の第１の引き出し電極を、前記第２の構造体の第２の電極層及び前記第１の構造体の第１の電極層から絶縁するための第２の絶縁膜と、
をさらに具備する、請求項２記載の積層構造体。
【請求項４】
前記積層構造体が、前記第１の引き出し電極と前記第２の引き出し電極との間に電圧を印加することにより超音波を発生する積層型圧電素子であり、
曲面部分と、その外側に形成された平坦部分とを有し、該曲面部分が前記圧電体層の第１及び第２の切欠き部よりも内側に形成されている音響レンズを具備する請求項１〜３のいずれか１項記載の積層構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の複数の積層構造体を、１次元状、１.５次元状、又は、２次元状に配置することにより構成された積層構造体アレイ。
【請求項６】
圧電体層の第１の主面の一端に第１の切欠き部を形成し、前記圧電体層の第１の主面に対向する第２の主面の他端に第２の切欠き部を形成する工程（ａ）と、
前記圧電体層の第１の主面上に第１の電極層を形成する工程（ｂ）と、
前記圧電体層の第２の主面上に第２の電極層を形成する工程（ｃ）と、
前記圧電体層の第１の切欠き部において前記第１の電極層に第１の引き出し電極を電気的に接続する工程（ｄ）と、
前記圧電体層の第２の切欠き部において前記第２の電極層に第２の引き出し電極を電気的に接続する工程（ｅ）と、
工程（ａ）〜（ｅ）において製造された複数の構造体を積層する工程（ｆ）と、
を具備する積層構造体の製造方法。
【請求項７】
工程（ｆ）が、隣接する第１の構造体と第２の構造体とにおいて、前記第１の構造体の第１の切欠き部と前記第２の構造体の第２の切欠き部とを向き合わせて積層することを含み、
前記第２の構造体の第２の引き出し電極及び前記第１の構造体の第１の引き出し電極を、前記第１の構造体の第２の電極層及び前記第２の構造体の第１の電極層から絶縁するための第１の絶縁膜と、前記第１の構造体の第２の引き出し電極及び前記第２の構造体の第１の引き出し電極を、前記第２の構造体の第２の電極層及び前記第１の構造体の第１の電極層から絶縁するための第２の絶縁膜とを形成する工程と、
前記第２の構造体の第２の引き出し電極を前記第１の構造体の第１の引き出し電極に接続し、前記第２の構造体の第１の引き出し電極を前記第１の構造体の第２の引き出し電極に接続する工程と、
をさらに具備する請求項６記載の積層構造体の製造方法。
【請求項８】
前記積層構造体が、前記第１の引き出し電極と前記第２の引き出し電極との間に電圧を印加することにより超音波を発生する積層型圧電素子であり、
曲面部分と、その外側に形成された平坦部分とを有し、該曲面部分が前記圧電体層の第１及び第２の切欠き部よりも内側に形成されている音響レンズを設ける工程をさらに具備する請求項６又は７記載の積層構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項記載の積層構造体の製造方法によって製造された複数の積層構造体を、１次元状、１.５次元状、又は、２次元状に配置することにより積層構造体アレイを構成する工程を具備する積層構造体アレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体層と電極層とが積層されてなる積層構造体及び積層構造体アレイ、並びに、それらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体層の上下に電極層が形成されてなる圧電素子は、積層コンデンサの他にも、圧電ポンプ、圧電アクチュエータ、超音波トランスデューサ等の様々な用途に利用されている。近年のＭＥＭＳ（micro electro mechanical system：微小電子機械システム）関連の機器の開発に伴い、このような積層構造を有する素子の微細化及び集積化がますます進んでいる。
【０００３】
このような圧電素子を単に微細化すると、素子の面積の低下に伴って電極間の容量が減少して素子の電気インピーダンスが上昇するので、圧電素子を駆動するための信号回路とのインピーダンスマッチングが取れず、電力が供給され難くなり、圧電素子の性能が低下するという問題があった。そこで、素子を微細化しつつ電極間容量を大きくするために、複数の圧電体層と複数の電極層とを交互に積層することが行われている。
【０００４】
このような積層構造体においては、複数の内部電極層を互いに接続するために、積層構造体の側面から配線が行われる。図１４は、積層構造体の一般的な配線方法を説明するための断面図である。積層構造体１００は、複数の圧電材料層１０１と、複数の内部電極層１０２及び１０３と、２つの側面電極１０４及び１０５とを含んでいる。内部電極層１０２は、その一端が積層構造体の一方の壁面まで延在するように形成されており、側面電極１０４と接続され、側面電極１０５から絶縁されている。また、内部電極層１０３は、その一端が積層構造体の他方の壁面まで延在するように形成されており、側面電極１０５と接続され、側面電極１０４から絶縁されている。側面電極１０４と側面電極１０５との間に電位差を与えることにより、内部電極層１０２と内部電極層１０３の間に配置された圧電材料層１０１に電界が印加され、圧電効果によって圧電材料層１０１が伸縮する。
【０００５】
ところで、図１４に示すように、内部電極層１０２及び１０３が配置されている層には、一方の側面電極から絶縁するために、電極が形成されていない絶縁領域１０６が設けられている。この絶縁領域１０６は、積層構造体１００に電圧を印加しても伸縮しない。そのため、この部分に応力が集中して破損し易いという問題が生じている。
【０００６】
積層構造体における他の配線方法を用いるものとして、図１５に示す積層構造体も知られている。図１５に示す積層構造体２００は、複数の圧電材料層２０１と、複数の内部電極層２０２と、各内部電極層２０２の１つの端面に形成されている絶縁膜２０３と、２つの側面電極２０４及び２０５とを含んでいる。隣り合う２つの内部電極層２０２において互いに反対側の端面を絶縁膜２０３で覆って側面電極２０４及び２０５の内のそれぞれ１つから絶縁することにより、図１４に示す積層構造体１００と等価の回路を実現することができる。
【０００７】
図１５に示すように、積層構造体２００においては、内部電極層２０２が圧電材料層２０１上の全面に形成されているので、圧電性能の発現については、図１４に示す積層構造体１００と比較して有利である。また、先に述べたように、積層構造体２００においては、絶縁領域１０６（図１４）におけるような応力集中が生じないので、積層構造体の寿命が短くなることもない。
【０００８】
しかしながら、積層構造体２００を作製するためには、積層構造体２００の各々の側面に露出した内部電極層２０２の端面に、１つおきに絶縁膜２０３を形成しなくてはならない。現在において、この絶縁膜２０３は、刷毛塗りや、印刷や、フォトリソグラフィ技術を用いて形成される場合が多いが、それらの手法では、生産性が低いという問題が生じている。また、それらの手法では、複数の積層構造体が狭ピッチで配置された２次元アレイに絶縁膜を形成することは非常に困難である。
【０００９】
別の手法として、特許文献１には、電歪効果素子の内部電極板の露出した側端面において、該内部電極板の露出部とその近傍の電歪材料上のみに電気泳動法により絶縁層を形成することが開示されている。特許文献１においては、絶縁層の材料としてガラスが用いられているが、電気泳動法によって形成されたガラス膜は、クラスター粒子の集合体であるので、疎膜となる。そのため、十分な耐電圧を得るためには、絶縁層の厚さを数十μｍ程度とする必要がある。
【００１０】
しかしながら、超音波トランスデューサアレイを作製する場合には、そのような絶縁層の厚さにより、超音波トランスデューサを狭ピッチでレイアウトできないという問題が生じている。このように積層構造体のアレイ素子は側面の絶縁膜の工夫が必要であり、また側面の電極が作製困難なため実用化において圧電素子の作製から実装におけるまで問題が多々見られる。
【特許文献１】特公昭６１−３２８３５号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、圧電体層の両面に第１の電極層及び第２の電極層を有し、側面の絶縁膜や側面の電極を容易に作製できる積層構造体及び積層構造体アレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る積層構造体は、複数の構造体を積層することにより構成された積層構造体であって、前記複数の構造体の各々が、第１の主面の一端に第１の切欠き部が形成され、第１の主面に対向する第２の主面の他端に第２の切欠き部が形成された圧電体層と、前記圧電体層の第１の主面上に形成された第１の電極層と、前記圧電体層の第２の主面上に形成された第２の電極層と、前記圧電体層の第１の切欠き部において前記第１の電極層に電気的に接続された第１の引き出し電極と、前記圧電体層の第２の切欠き部において前記第２の電極層に電気的に接続された第２の引き出し電極とを具備する。
【００１３】
また、本発明の１つの観点に係る積層構造体の製造方法は、圧電体層の第１の主面の一端に第１の切欠き部を形成し、前記圧電体層の第１の主面に対向する第２の主面の他端に第２の切欠き部を形成する工程（ａ）と、前記圧電体層の第１の主面上に第１の電極層を形成する工程（ｂ）と、前記圧電体層の第２の主面上に第２の電極層を形成する工程（ｃ）と、前記圧電体層の第１の切欠き部において前記第１の電極層に第１の引き出し電極を電気的に接続する工程（ｄ）と、前記圧電体層の第２の切欠き部において前記第２の電極層に第２の引き出し電極を電気的に接続する工程（ｅ）と、工程（ａ）〜（ｅ）において製造された複数の構造体を積層する工程（ｆ）とを具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧電体層の両面に切欠き部を設け、その部分に引き出し電極を有することにより、従来の作製方法では困難であった積層型超音波素子を容易に歩留まり良く作製することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る積層構造体の構造を示す図である。積層構造体１は、複数の圧電体層１０と、複数の第１電極層１１と、複数の第２電極層１２と、複数の引き出し電極１３ａ、１３ｂ及び１４ａ、１４ｂと、複数の絶縁膜１５ａ、１５ｂとを含んでいる。
【００１６】
本実施形態においては、圧電体層１０を、エアロゾルデポジション（ＡＤ：aerosol deposition）法によって形成している。なお、圧電体層１０を、グリーンシート法による成膜方法を用いて形成するようにしても良い。また、予め板状に形成された部材を用いても良い。圧電体層１０は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）によって形成されている。圧電体層として、その他の誘電体材料を用いても良い。複数の圧電体層１０の上下面には引き出し電極を取り付けるための切欠き部を設け厚み不整合を防いでいる。
【００１７】
複数の圧電体層１０の上下面には、第１電極層１１と第２電極層１２とが配置されている。引き出し電極１３ａ、１３ｂは、第１電極層１１と電気的に接続され、引き出し電極１４ａ、１４ｂは第２電極層１２と電気的に接続されている。引き出し電極１３ａ、１４ａは、各圧電素子間の第１電極層１１と第２電極層１２に電気的に接続されないように絶縁膜１５ａによって絶縁されている。また、引き出し電極１３ｂ、１４ｂは、各圧電素子間の第１電極層１１と第２電極層１２に電気的に接続されないように絶縁膜１５ｂによって絶縁されている。
【００１８】
本実施形態においては、複数の絶縁膜１５ａ、１５ｂは、エポキシ等の樹脂を塗布することによって形成されたものである。樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を用いても良い。また、電着法によって導電材料の膜を形成し、その後でその膜を酸化により絶縁化することによって絶縁膜１５ａ、１５ｂを形成しても良い。
【００１９】
導電材料としてはニッケル（Ｎｉ）、又は、アルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。ここで、電着法には、電気メッキ法、電気による泳動力を用いた成膜法が含まれる。また、酸化処理以外にも、窒化処理や、フッ化処理や硫化処理を行っても良い。
【００２０】
引き出し電極１３ａ及び１４ａと引き出し電極１３ｂ及び１４ｂとの間に電圧を印加することにより、圧電体層１０に電界を印加すると、圧電体層１０は圧電効果によって伸縮する。このような圧電材料を誘電体層として用いる積層構造体は、圧電ポンプや、圧電アクチュエータや、超音波用探触子において超音波を送受信する超音波トランスデューサ等に用いることができる。積層構造体を有する構造体は、単層の構造体よりも、対向する電極の面積を増やすことになるので、電気的インピーダンスを下げることができる。したがって、単層の構造体と比較して、印加される電圧に対して効率良く動作する。
【００２１】
次に、本実施形態に係る積層構造体の製造方法について、図２〜図６を参照しながら説明する。図２〜図６は、本実施形態に係る積層構造体の製造方法を説明するための図である。
【００２２】
図２に示すように、基板２０上に圧電体層１０を形成する。その際に、本実施形態においては、エアロゾルデポジション（aerosol deposition：ＡＤ）法を用いている。ＡＤ法とは、材料の粉体を高速で下層に吹き付けて堆積させる成膜方法であり、ガスデポジション法、ジェットプリンティングシステム、又は、噴射堆積法とも呼ばれている。
【００２３】
次いで、研磨又は剥離により圧電体層１０から基板２０を除去する。その後で、圧電体層に含まれるＰＺＴのグレインサイズを大きくして圧電性能を高めるために、所定の温度（例えば、５００℃〜１０００℃程度）で熱処理する工程を設けても良い。
【００２４】
次に、図３に示すように、圧電体層１０の上下面に、ダイシングにより、幅０．２ｍｍ、深さ５０μｍ程度の切欠きを形成する。その理由は、圧電体層の上下面に電極層を設け、さらに引き出し電極を電気的に接続し、この構造体を積層する際に引き出し電極の厚みに起因する厚みの不整合を防ぐためには、上記程度の厚さが必要となるからである。なお、エッチングやべベルカットにより切欠きを形成しても良く、スロープ状や曲線状に切欠きを形成しても良い。
【００２５】
次に、図４に示すように、圧電体層１０の上下面に、第１電極層１１及び第２電極層１２として、スパッタリングや真空蒸着により、２μｍ程度の白金膜を形成する。なお、グリーンシート法により第１電極層１１及び第２電極層１２を形成しても良い。
【００２６】
次に、図５に示すように、第１電極層１１及び第２電極層１２の切欠き部に引き出し電極１３及び１４を銀ペースト又は銀パラジウムペースト等の導電性ペースト等で取り付けることにより、構造体を作製する。引き出し電極はフレキシブルプリント配線板（FPC）でも良いし、複数の配線でも良い。
【００２７】
次に、図６に示すように、複数の構造体を、エポキシ等の樹脂で接着し加圧することにより積層構造体にする。
【００２８】
最終的には、図１の構造となるように、積層構造体の側面に絶縁膜１５ａ、１５ｂを形成する。これらの絶縁膜１５ａ、１５ｂは、エポキシ等の樹脂を塗布することによって形成されたものである。樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、又は、ウレタン樹脂等を用いても良い。また、絶縁膜１５ａ、１５ｂを電着法によって導電材料の膜を形成し、その後でその膜を酸化により絶縁化することによって形成しても良い。導電材料としては、ニッケル（Ｎｉ）、又は、アルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。ここで電着法には電気メッキ法、電気による泳動力を用いた成膜法が含まれる。また、酸化処理以外にも、窒化処理や、フッ化処理や硫化処理を行っても良い。
【００２９】
本実施形態によれば、圧電体層の両面に切欠き部を設け、その部分に引き出し電極を有した構造体を積層することにより、従来の作製方法では困難であった積層型圧電素子を容易に歩留り良く作製することが可能になる。
【００３０】
ここで、本実施形態において圧電体層を形成するために用いられるＡＤ法について説明する。図７は、ＡＤ法によって成膜を行うために用いる装置を示している。この成膜装置は、原料の粉体４１を配置するエアロゾル生成容器４２を有している。ここで、エアロゾルとは、気体中に浮遊している固体や液体の微粒子のことをいう。
【００３１】
エアロゾル生成容器４２には、キャリアガス導入部４３、エアロゾル導出部４４、振動部４５が設けられている。キャリアガス導入部４３から窒素ガス（Ｎ２）等の気体を導入することによってエアロゾル生成容器４２内に配置された原料の粉体が噴き上げられ、エアロゾルが生成される。その際に、振動部４５によってエアロゾル生成容器４２に振動を与えることにより、原料の粉体が撹拌され、効率良くエアロゾルが生成される。生成されたエアロゾルは、エアロゾル導出部４４を通って、成膜チャンバ４６に導かれる。
【００３２】
成膜チャンバ４６には、排気管４７、ノズル４８、可動ステージ４９が設けられている。排気管４７は、真空ポンプに接続されており、成膜チャンバ４６内を排気する。ノズル４８は、エアロゾル生成容器４２において生成され、エアロゾル導出部４４を通って成膜チャンバ４６に導かれたエアロゾルを、基板２０に向けて噴射する。基板２０は、３次元に移動可能な可動ステージ４９に戴置されており、可動ステージ４９を制御することにより、基板２０とノズル４８との相対的位置が調節される。
【００３３】
ノズル４８から噴射されることによって高速に加速された高い運動エネルギーを有する粒子（原料の粉体）は、基板２０に衝突して堆積する。そのとき、粒子の衝突エネルギーによって、メカノケミカル反応と呼ばれる化学反応が生じており、その反応により、粒子は基板や先に形成された膜に強固に付着すると考えられている。なお、基板２０としては、ガラス、石英、ＰＺＴ等のセラミックス、ＳＵＳなどの金属を用いることができ、本実施形態においては、ガラスが用いられている。
【００３４】
原料の粉体４１として、例えば、平均粒径０.３μｍのＰＺＴ単結晶粉体を、必要に応じて、熱処理において結晶を成長させるために用いられるゲルマニウム、シリコン、リチウム、ビスマス、ボロン、鉛等の助剤と混合し、図７に示すエアロゾル生成容器４２内に配置して成膜装置を駆動する。それにより、圧電体層が形成される。
【００３５】
本実施形態によれば、ＡＤ法を用いて圧電体層を形成しているので、圧電体層の耐圧が高いため、圧電体層を薄くすることができる。例えば、積層構造体を駆動する電圧が２００〜３００Ｖである場合において、圧電体層の厚さを２〜３μｍと小さくすることができる。また、ＡＤ法を用いて形成される圧電体層は、エポキシ樹脂等によって形成される絶縁膜よりも緻密で強固なので、機械的強度が向上する。
【００３６】
さらに本発明は、連続して作製できない材料を用いて構造体を積層する場合に有効である。例えば、単結晶材料やコンポジット材料を用いる場合などである。単結晶材料は浮遊帯融液法（ＦＺ法：Float Zoning Method）や引き上げ法（ＣＺ法：Czochralski Method）などで作製するので、単結晶材料作製後に構造体を作製して積層するしかなく、本発明は有効である。単結晶材料としては、ＰＮＮ−ＰＴ系材料やＰＭＮ−ＰＴ系材料を用いることができる。
【００３７】
コンポジット材料もコンポジット作製後に積層するしかないので、本発明は有効である。コンポジット材料としては、ダイジング作製１−３コンポジットやファイバー作製１−３コンポジットやＬＩＧＡコンポジットを用いることができる。特に、コンポジット材料は帯域性能など非常に優位な材料であるが、誘電率が著しく低いため、積層構造をとることにより感度を大きくすることができる。
【００３８】
以上説明した積層構造体は、１次元状、１．５次元状、又は、２次元状に複数配列することにより、アレイ状の積層構造体（例えば、超音波トランスデューサアレイ）として利用することも可能である。ここで、１．５次元状とは、行方向の数に比べて列方向の数が少なくなるように超音波トランスデューサ等が配列された構造のことをいう。本実施形態に係る積層構造体は、高密度に集積することが可能なので、例えば、積層構造体を超音波トランスデューサとして利用する場合には、解像度の高い画像を撮像できる超音波探触子を得ることが可能となる。また、多数の超音波トランスデューサが高密度に集積された１．５次元又は２次元状の超音波トランスデューサアレイを有する超音波探触子を用いることにより、超音波診断装置において、３次元超音波画像をリアルタイムに取得することが可能となる。
【００３９】
次に、以上説明したような積層構造体を超音波トランスデューサとして用いた超音波用探触子について、図８〜図１３を参照しながら説明する。
まず、図８に示すように、作製した積層構造体１をバッキング部材３０に貼り付ける。その後、図９に示すように、音響整合層を貼り付ける。音響整合層は、超音波を伝えやすいガラスや、セラミックスや、金属粉入りエポキシ樹脂等によって形成されている。音響整合層は、生体である被検体とトランスデューサとの間の音響インピーダンスの不整合を解消させる。これにより、超音波トランスデューサから送信された超音波を、効率よく被検体中に伝播させることができる。
【００４０】
次に、図１０に示すように、音響整合層を貼り付けた積層構造体を、ダイシングにより破線方向に所望のピッチで切断する。或いは、サンドブラスト法により切断することもできる。その結果、１次元アレイ状に複数の積層構造体（超音波トランスデューサ）が配置された積層構造体アレイ（超音波トランスデューサアレイ）が作製される。図１１は、１次元アレイ状に複数の超音波トランスデューサが配置された超音波トランスデューサアレイを示している。さらに、複数の積層構造体の間に形成された溝及び周囲に、エポキシ樹脂等の充填材を充填して硬化させる。なお、充填材としては、この他に、ウレタン樹脂、シリコーンゴム等を用いても良い。
また、このような１次元状の超音波トランスデューサアレイを複数並べることにより、図１２の（ａ）に示す１．５次元状の超音波トランスデューサアレイや、図１２の（ｂ）に示す２次元状の超音波トランスデューサアレイを作製しても良い。
【００４１】
次に、図１３に示すように、各超音波トランスデューサに凸状の音響レンズ６１を設ける。音響レンズ６１は、曲面部分であるレンズ部６１ａと、その外側に形成された平坦部分である平坦部６１ｂとを有し、レンズ部６１ａと平坦部６１ｂとの境界の位置が圧電体層の切欠き部よりも内側となるように形成されている。このような構成により、積層構造体１において圧電体層の切欠き部から放射される超音波の影響を排除することができる。音響レンズ６１は、例えばシリコーン樹脂によって形成され、音響整合層５０において音響インピーダンスの整合を行うと共に、超音波ビームを所定の深度において集束させる。以上により、超音波用探触子を作製することができる。
【００４２】
超音波用探触子に用いられる超音波トランスデューサとして、上記のような積層構造体を用いることにより、電気的インピーダンスを低下させると共に、送受信回路とのインピーダンスマッチングを良好にすることができるので、電圧の印加効率を向上させて、超音波の検出感度を高くすることが可能になる。また、超音波トランスデューサアレイにおける素子配列を狭ピッチ化することにより、搭載される超音波トランスデューサ数を増やすことができるので、超音波の走査密度を向上させたり、送受信方向をより正確に制御することが可能になる。従って、分解能を高くして、超音波画像の画質を向上させることが可能となる。或いは、従来の超音波送受信性能を維持しつつ、超音波用探触子全体を小型化することも可能となる。
【００４３】
これにより、多数の超音波トランスデューサを高密度に集積することが容易となり、解像度の高い画像を撮像することができる超音波探触子を得ることが可能となる。また、本発明に係る積層構造体を適用した超音波トランスデューサを１．５次元又は２次元アレイ状に配置した超音波探触子は、超音波トランスデューサが高密度に集積されているので、リアルタイムに３次元超音波画像を取得する超音波診断装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、圧電体層と電極層とが積層されてなる積層構造体及び積層構造体アレイ、並びに、それらの製造方法において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る積層構造体の構造を示す図である。
【図２】本実施形態に係る構造体の圧電体層の形成を説明するための図である。
【図３】本実施形態に係る構造体の圧電体層の切欠き形成を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係る構造体の電極層の形成を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る構造体の引き出し電極の形成を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係る積層構造体の積層の形成を説明するための図である。
【図７】ＡＤ法によって成膜を行うために用いる装置を示す図である。
【図８】本実施形態に係る積層構造体をバッキング部材に貼り付ける説明をするための図である。
【図９】本実施形態に係る積層構造体に音響整合層を貼り付ける説明をするための図である。
【図１０】本実施形態に係るアレイ状の積層構造体の形成を説明するための図である。
【図１１】基板上に１次元アレイ状に配置された複数の積層構造体を示す図である。
【図１２】図１２の（ａ）は、１．５次元状に配置された複数の積層構造体を示す図であり、図１２の（ｂ）は、２次元状に配置された複数の積層構造体を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る音響レンズの形成を説明するための図である。
【図１４】従来の積層構造体における配線方法を説明するための断面図である。
【図１５】従来の積層構造体における別の配線方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１００、２００積層構造体
１０  圧電体層
１１  第１電極層
１２  第２電極層
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ  引き出し電極
１５ａ、１５ｂ、２０３  絶縁膜
２０  基板
３０  バッキング部材
４１  原料の粉体
４２  エアロゾル生成容器
４３  キャリアガス導入部
４４  エアロゾル導出部
４５  振動部
４６  成膜チャンバ
４７  排気管
４８  ノズル
４９  可動ステージ
５０  音響整合層
６１  音響レンズ
１０１  ２０１  圧電材料層
１０２、１０３、２０２  内部電極層
１０４、１０５、２０４、２０５  側面電極
１０６  絶縁領域
【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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