(57)【要約】【課題】高密度に圧電素子を配列することができる超音波装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】超音波装置１０１は、表面を有する基板１と、基板１の表面を向く第１主表面２１ａおよび第１主表面２１ａとは逆を向く第２主表面２１ｂを有する平板状であり、圧電体２を含み、互いに離隔している複数の圧電素子２１と、複数の圧電素子２１の各々において第２主表面２１ｂに重なるように配置された音響整合層３と、複数の圧電素子２１の各々において第１主表面２１ａと基板１の表面との間に介在する導電性の２個以上の支持部材４とを備え、複数の圧電素子２１の各々は、基板１から離隔するようにして２個以上の支持部材４によって支持され、圧電素子２１と基板１との間は支持部材４を介して導通している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有する基板と、
前記基板の表面を向く第１主表面および前記第１主表面とは逆を向く第２主表面を有する平板状であり、圧電体を含み、互いに離隔している複数の圧電素子と、
前記複数の圧電素子の各々において前記第２主表面に重なるように配置された音響整合層と、
前記複数の圧電素子の各々において前記第１主表面と前記基板の表面との間に介在する導電性の２個以上の支持部材とを備え、
前記複数の圧電素子の各々は、前記基板から離隔するようにして前記２個以上の支持部材によって支持され、前記圧電素子と前記基板との間は前記支持部材を介して導通している、超音波装置。
【請求項２】
前記圧電素子は、前記第１主表面に配置された第１電極と、前記第２主表面に配置された第２電極と、前記第１電極に対する絶縁を維持しつつ前記第２電極から前記第１主表面にまで引き出された第２電極引出部とを備え、前記第１電極および前記第２電極は前記圧電体を挟んでおり、
前記２個以上の支持部材のうちの少なくとも１個は前記第１電極に接続されており、前記２個以上の支持部材のうち他の少なくとも１個が前記第２電極引出部に接続されている、請求項１に記載の超音波装置。
【請求項３】
前記支持部材は、前記圧電体より軟らかい、請求項２に記載の超音波装置。
【請求項４】
１個の前記圧電素子に対応する前記音響整合層は、複数に分割されている、請求項１に記載の超音波装置。
【請求項５】
前記圧電素子の振動モードは、横効果広がり振動、横効果長さ振動、縦効果長さ振動、厚み縦振動、厚み縦振動の高調波、または、前記圧電素子の伸縮変形もしくは広がり変形と音響整合層とが複合した厚み方向への屈曲振動である、請求項１から４のいずれかに記載の超音波装置。
【請求項６】
複数の圧電素子に相当し、第１面およびその反対側を向く第２面を有する平板状の圧電体親基板の第２面と音響整合層親基板とを貼り合わせる工程と、
前記圧電体親基板の前記第１面に、複数の導電性の支持部材を接合または形成する工程と、
前記圧電体親基板を個々の圧電素子に対応する領域ごとに完全に分断しつつ、前記音響整合層親基板は完全には分断しない程度に前記第１面から切込みを入れる工程と、
前記支持部材を基板に接合することによって、前記圧電体親基板が前記基板から離隔するようにして２個以上の前記支持部材によって支持され、個々の圧電素子と前記基板との間が前記支持部材を介して導通している状態を作り出す工程と、
前記音響整合層親基板の分断せずに残っていた部分を切断する工程とを含む、超音波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波装置およびその製造方法に関するものである。ここでいう「超音波装置」とは、超音波の送信を専ら行なうための装置、超音波の受信を専ら行なうための装置、超音波装置の送信および受信を行なうための装置のいずれをも含む概念である。
【背景技術】
【０００２】
実願昭６１−１７５７７８号（実開昭６３−８１２７３号）のマイクロフィルム（特許文献１）には、圧電振動子と圧電振動子に重ねられた音響整合層とを備える装置が開示されている。音響整合層はケースの口部に固定されており、圧電振動子はケースの内部に配置されている。圧電振動子の両主面からはリード線が引き出されている。
【０００３】
特開平４−３３６７９９号公報（特許文献２）には、変換器素子とこれに重ねられた音響整合層とを備える装置が開示されている。この装置の両端の２ヶ所からは導線によって電気的引出しが行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実願昭６１−１７５７７８号（実開昭６３−８１２７３号）のマイクロフィルム
【特許文献２】特開平４−３３６７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電素子を支持するために、各圧電素子に個別のケースが備わっている場合、ケースが邪魔となって、複数の圧電素子を高密度に配置することが難しい。仮に配置できるとしても組立作業の効率が悪い。
【０００６】
そこで、本発明は、高密度に圧電素子を配列することができる超音波装置およびその製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に基づく超音波装置は、表面を有する基板と、上記基板の表面を向く第１主表面および上記第１主表面とは逆を向く第２主表面を有する平板状であり、圧電体を含み、互いに離隔している複数の圧電素子と、上記複数の圧電素子の各々において上記第２主表面に重なるように配置された音響整合層と、上記複数の圧電素子の各々において上記第１主表面と上記基板の表面との間に介在する導電性の２個以上の支持部材とを備え、上記複数の圧電素子の各々は、上記基板から離隔するようにして上記２個以上の支持部材によって支持され、上記圧電素子と上記基板との間は上記支持部材を介して導通している。
【０００８】
上記発明において好ましくは、上記圧電素子は、上記第１主表面に配置された第１電極と、上記第２主表面に配置された第２電極と、上記第１電極に対する絶縁を維持しつつ上記第２電極から上記第１主表面にまで引き出された第２電極引出部とを備え、上記第１電極および上記第２電極は上記圧電体を挟んでおり、上記２個以上の支持部材のうちの少なくとも１個は上記第１電極に接続されており、上記２個以上の支持部材のうち他の少なくとも１個が上記第２電極引出部に接続されている。
【０００９】
上記発明において好ましくは、上記支持部材は、上記圧電体より軟らかい。
上記発明において好ましくは、１個の上記圧電素子に対応する上記音響整合層は、複数に分割されている。
【００１０】
上記発明において好ましくは、上記圧電素子の振動モードは、横効果広がり振動、横効果長さ振動、縦効果長さ振動、厚み縦振動、厚み縦振動の高調波、または、上記圧電素子の伸縮変形もしくは広がり変形と音響整合層とが複合した厚み方向への屈曲振動である。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に基づく超音波装置の製造方法は、複数の圧電素子に相当し、第１面およびその反対側を向く第２面を有する平板状の圧電体親基板の第２面と音響整合層親基板とを貼り合わせる工程と、上記圧電体親基板の上記第１面に、複数の導電性の支持部材を接合または形成する工程と、上記圧電体親基板を個々の圧電素子に対応する領域ごとに完全に分断しつつ、上記音響整合層親基板は完全には分断しない程度に上記第１面から切込みを入れる工程と、上記支持部材を基板に接合することによって、上記圧電体親基板が上記基板から離隔するようにして２個以上の上記支持部材によって支持され、個々の圧電素子と上記基板との間が上記支持部材を介して導通している状態を作り出す工程と、上記音響整合層親基板の分断せずに残っていた部分を切断する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各音響変換素子の周囲に部材がない状態とすることができるので、高密度に圧電素子を配列した超音波装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における超音波装置の部分平面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における超音波装置の第１の側面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１における超音波装置の第２の側面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１における超音波装置に備わる圧電素子の第１主表面の側から見た平面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１における超音波装置に備わる圧電素子の第２主表面の側から見た平面図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態１における超音波装置に含まれる音響変換素子を得るために圧電素子に支持部材を接合する様子の説明図である。
【図７】横効果広がり振動の説明図である。
【図８】横効果長さ振動の説明図である。
【図９】縦効果長さ振動の説明図である。
【図１０】縦効果厚み振動の説明図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態２における超音波装置に備わる音響変換素子の分解図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態２における超音波装置に備わる音響変換素子の断面図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態３における超音波装置に備わる音響変換素子の斜視図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態４における超音波装置に備わる音響変換素子の斜視図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態４における超音波装置に含まれる第１の圧電体の平面図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態４における超音波装置に含まれる第２の圧電体の平面図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態５における超音波装置に備わる音響変換素子の斜視図である。
【図１８】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法のフローチャートである。
【図１９】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図２０】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図２１】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図２２】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図２３】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図２４】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図２５】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第７の工程の説明図である。
【図２６】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第８の工程の説明図である。
【図２７】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第９の工程の説明図である。
【図２８】本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法の第１０の工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図６を参照して、本発明に基づく実施の形態１における超音波装置について説明する。超音波装置１０１の部分平面図を図１に示す。超音波装置１０１の第１の側面図を図２に示し、第２の側面図を図３に示す。図２は、図１における右側から見たところに相当し、図３は、図１における下側から見たところに相当する。
【００１５】
本実施の形態における超音波装置１０１は、超音波を送信、受信または送信および受信の両方を行なうための装置である。超音波装置１０１は、音響変換アレイ５３と、これに接続された回路５５とを備える。回路５５は、たとえば送信駆動回路または受信信号処理回路である。あるいは、回路５５は送信駆動回路と受信信号処理回路とを兼ねる回路であってもよい。音響変換アレイ５３は、基板１と、基板１上に配列された複数の音響変換素子５１とを備える。音響変換素子５１は、圧電素子２１と音響整合層３とを備える。
【００１６】
本実施の形態における超音波装置１０１は、表面１ｕを有する基板１と、基板１の表面１ｕを向く第１主表面２１ａおよび第１主表面２１ａとは逆を向く第２主表面２１ｂを有する平板状であり、圧電体２を含み、互いに離隔している複数の圧電素子２１と、複数の圧電素子２１の各々において第２主表面２１ｂに重なるように配置された音響整合層３と、複数の圧電素子２１の各々において第１主表面２１ａと基板１の表面１ｕとの間に介在する導電性の２個以上の支持部材４とを備える。複数の圧電素子２１の各々は、基板１から離隔するようにして２個以上の支持部材４によって支持される。圧電素子２１と基板１との間は支持部材４を介して導通している。ここでいう基板１は、表面１ｕにたとえば電極パターンなどによる何らかの電極を有するものであってよい。その場合、そのような電極を含めた全体を「基板」と呼んでいる。
【００１７】
さらに圧電素子２１の詳しい構造について一例を示す。圧電素子２１を第１主表面２１ａの側から見たところを図４に示す。圧電素子２１を第２主表面２１ｂの側から見たところを図５に示す。図５に示すように、第２主表面２１ｂの全面に第２電極６ｂが設けられている。図４に示すように、第１主表面２１ａのほとんどの領域には第１電極６ａが設けられている。第１主表面２１ａにおける第１電極６ａには切欠き１７が設けられており、第２電極６ｂから第１主表面２１ａにまで引き出された第２電極引出部６ｃが切欠き１７に入り込んでいる。第１電極６ａと第２電極引出部６ｃとは接しておらず、両者の間の絶縁が確保されている。なお、ここで示した切欠き１７の形状はあくまで一例であって、この形状に限るものではない。
【００１８】
図４に示すように、第１主表面２１ａの中央には、２個の支持部材４が接合されるべき領域がある。２個の支持部材４はそれぞれ長方形の接合面を有している。２個の支持部材４は互いに平行に配置される。ここで示した例では、２個の支持部材４は互いに平行となっているが、平行である配置に限るものではなく、他の位置関係の配置であってもよい。
【００１９】
図６に、圧電素子２１に支持部材４を接合する様子を示す。ここでは、圧電素子２１に既に音響整合層３が接合されている。支持部材４は、圧電素子２１の音響整合層３とは逆側の面、すなわち、第１主表面２１ａに接合される。２個の支持部材４のうち一方は、第１電極６ａに接合され、もう一方は第２電極引出部６ｃに接合される。こうして音響変換素子５１（図３参照）が得られる。
【００２０】
なお、図４〜図６に示したように、第１電極に何らかの切欠きを設けて第２電極引出部を引き込む構造を、「部分電極構造」ともいう。
【００２１】
（作用・効果）
本実施の形態によれば、さまざまな振動モードに適応可能な超音波装置を実現することができる。
【００２２】
本実施の形態では、圧電素子２１の導通および支持を圧電素子２１の基板１側の面で行なうことができ、各音響変換素子５１の周囲に部材がない状態とすることができるので、音響整合層３を高密度に配列することができる。すなわち、本実施の形態によれば、高密度に圧電素子を配列することができる超音波装置とすることができる。したがって、超音波の受信に用いる場合には、小型で高分解能の超音波装置とすることができる。複数の音響変換素子５１を基板１の表面に配列するに当たっては、１列または２列で細長く配列することも当然可能であるが、これに限らず、より多くの列数による配列も容易である。ここでは複数の音響変換素子を基板の表面にｍ個×ｎ個（ｍ，ｎは整数）のマトリックス状に配置する場合について説明したが、マトリックス状の配置に限らず、他の任意の配置であってもよい。
【００２３】
本実施の形態で示したように、超音波装置１０１としては、以下の構成を備えることが好ましいといえる。圧電素子２１は、第１主表面２１ａに配置された第１電極６ａと、第２主表面２１ｂに配置された第２電極６ｂと、第１電極６ａに対する絶縁を維持しつつ第２電極６ｂから第１主表面２１ａにまで引き出された第２電極引出部６ｃとを備える。第１電極６ａおよび第２電極６ｂは圧電体２を挟んでいる。２個以上の支持部材４のうちの少なくとも１個は第１電極６ａに接続されており、２個以上の支持部材４のうち他の少なくとも１個が第２電極引出部６ｃに接続されている。この構成を採用することにより、圧電素子２１の両面に対する電圧印加に寄与する電極を第１主表面２１ａの所望の位置に集約することができ、圧電素子２１に対する電気的接続を効率良く行なうことができる。
【００２４】
本実施の形態で示したように部分電極構造を採用した場合、第１電極６ａと第２電極引出部６ｃとは、同一工程で一体的な導体膜として形成してからパターニングすることで分離して同時に形成することができるので、加工工程の増加を避けることができる。したがって、製造コストを抑えることができる。本実施の形態では、圧電素子２１は部分電極構造を採用したものとして説明したが、これはあくまで一例であり、他の電極構造であってもよい。部分電極構造を採用した場合、振動モードとしては、少なくとも、横効果広がり振動、厚み縦振動、または厚み縦振動の高調波、屈曲振動に適用することができる。
【００２５】
（振動モード）
本実施の形態における超音波装置１０１においては、圧電素子２１の振動モードは、横効果広がり振動、横効果長さ振動、縦効果長さ振動、厚み縦振動、厚み縦振動の高調波、または、前記圧電素子の伸縮変形もしくは広がり変形と音響整合層とが複合した厚み方向への屈曲振動のいずれかであってもよい。この構成を採用することにより、さまざまな振動モードによる送受信に対応することができ、設計の自由度が高まる。
【００２６】
「横効果広がり振動」とは、図７に示すようなものである。圧電素子２１は板状となっている。矢印９１は圧電素子２１に含まれる圧電体の分極方向を示す。矢印９５は振動方向を示す。矢印９１で示されるように圧電素子２１の圧電体は厚み方向に分極されており、矢印９５で示されるように、圧電素子２１は面方向の拡大縮小を繰り返すように振動する。
【００２７】
「横効果長さ振動」とは、図８に示すようなものである。圧電素子２１は細長い形状となっている。矢印９１で示されるように圧電素子２１の圧電体は厚み方向に分極されており、矢印９５で示されるように、圧電素子２１は長手方向に伸縮を繰り返すように振動する。
【００２８】
「縦効果長さ振動」とは、図９に示すようなものである。圧電素子２１は細長い形状であり、複数の圧電体を直列に接続したものとなっている。この圧電素子２１に含まれる複数の圧電体はそれぞれ矢印９１に示されるように分極されている。すなわち、隣接する圧電体同士は互いに逆向きとなるように分極されている。隣接する圧電体同士の界面にはそれぞれ電極が配置されているが、これらの電極は分極の向きに対応して１層おきに同電位となるように電気的に接続されている。送信時には、１層おきに接続された電極を利用して送信電圧を印加することにより、矢印９５で示されるように、圧電素子２１は長手方向に伸縮を繰り返すように振動する。一方、受信時には、矢印９５に示される長手方向の伸縮により、１層おきに接続された電極から信号の取り出しを行なう。
【００２９】
「縦効果厚み振動」とは、図１０に示すようなものである。圧電素子２１は厚板状となっている。矢印９１で示されるように圧電素子２１の圧電体は厚み方向に分極されており、矢印９５で示されるように、圧電素子２１は厚み方向に伸縮を繰り返すように振動する。
【００３０】
（実施の形態２）
（構成）
図１１〜図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態２における超音波装置について説明する。本実施の形態における超音波装置の構成は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様である。実施の形態１に比べて、以下の点が異なる。
【００３１】
本実施の形態における超音波装置に備わる音響変換素子の分解図を図１１に示し、断面図を図１２に示す。この音響変換素子は圧電素子２１ｉを備える。したがって、本実施の形態における超音波装置は、圧電素子２１ｉを備えるといえる。圧電素子２１ｉは、絶縁層８を備える。図１１に示すように、第１主表面２１ａの一辺の近傍を除いたほぼ全ての領域には第１電極６ａが設けられている。図１１および図１２に示すように、第１電極６ａに部分的に重なるように絶縁層８が配置され、さらにその絶縁層８の上に部分的に重なるように第２電極引出部６ｃが配置される。第２電極引出部６ｃは、圧電素子２１ｉの音響整合層３側の主表面である第２主表面２１ｂの全面に形成された第２電極６ｂから端面を経て第１主表面２１ａにまで引き出されたものである。第１電極６ａと第２電極引出部６ｃとの間は絶縁層８によって絶縁が確保されている。第１主表面２１ａの中央に２個の支持部材４が接合されるという点は、実施の形態１で説明したものと同様である。
【００３２】
なお、図１１〜図１２に示したように、何らかの絶縁層を介して２つの電極が重なる部分を設けた構造を、「絶縁層構造」ともいう。
【００３３】
（作用・効果）
本実施の形態では、圧電素子２１ｉを備えているので、実施の形態１で説明した部分電極構造に比べて、圧電体２のより多くの部分を利用することができる。本実施の形態では、第１電極６ａには切欠きを設ける必要がない。
【００３４】
本実施の形態では、圧電体のほぼ全ての部分を利用することができるので、高性能な超音波装置を実現することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
（構成）
図１３を参照して、本発明に基づく実施の形態３における超音波装置について説明する。本実施の形態における超音波装置の構成は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様である。実施の形態１に比べて、以下の点が異なる。
【００３６】
本実施の形態における超音波装置に備わる音響変換素子の斜視図を図１３に示す。この音響変換素子は圧電素子２１ｊを備える。したがって、本実施の形態における超音波装置は、圧電素子２１ｊを備えるといえる。圧電素子２１ｊは第１主表面２１ａに表面電極７ａ，７ｂを備える。表面電極７ａ，７ｂは互いに接することなく、間隙を介して配置されている。圧電素子２１ｊは複数の内部電極９を備える。内部電極９は一方の端面から延在するものと、他方の端面から延在するものとが交互に配置されている。すなわち、側面から見たときには２つの櫛形の導電性構造体同士が互いに対向して組み合わさっているように見える。この構造を採ることにより、複数の内部電極９のうち一部は表面電極７ａと電気的に接続されており、他の内部電極９は表面電極７ｂと電気的に接続されている。２個の支持部材４のうち１個は表面電極７ａに接合されており、他の１個は表面電極７ｂに接合されている。２つの櫛形の導電性構造体は同じ材料で形成されていてよいが、図１３では、表面電極７ａと同電位のものと、表面電極７ｂと同電位のものとの区別を明瞭にするために、両者に異なったハッチングを付して表示している。
【００３７】
（作用・効果）
本実施の形態では、圧電素子２１ｊ内に複数の内部電極９を備えているので、横効果長さ振動、縦効果厚み振動、および、縦効果厚み振動の高調波に適用することができる。
【００３８】
（実施の形態４）
（構成）
図１４〜図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態４における超音波装置について説明する。本実施の形態における超音波装置の構成は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様である。実施の形態１に比べて、以下の点が異なる。
【００３９】
本実施の形態における超音波装置に備わる音響変換素子の斜視図を図１４に示す。したがって、本実施の形態における超音波装置は、圧電素子２１ｋを備えるといえる。圧電素子２１ｋは、表面電極７を備える。圧電素子２１ｋは、複数の圧電体２を積層した構造を有する。圧電体２同士の間には導体膜として形成された内部電極１０が介在している。複数の圧電体２は矢印９１で示すようにそれぞれ厚み方向に分極している。図１４に示すように、複数の圧電体２のうち隣接するもの同士は互いに逆向きに分極している。複数の圧電体２のうちの１つを取り出して平面的に見たところを図１５に示す。複数の圧電体２のうちの他の１つを取り出して平面的に見たところを図１６に示す。圧電体２の表面のうちの大部分を内部電極１０としての導体膜が覆っているが、１つの隅に内部電極１０に覆われていない領域が形成されている。この領域には層間接続導体１１が形成されている。層間接続導体１１は、たとえばビアホールまたはスルーホールである。
【００４０】
（作用・効果）
本実施の形態では、圧電素子２１ｋ内に複数の内部電極９を備えているので、横効果長さ振動、縦効果厚み振動、および、縦効果厚み振動の高調波に適用することができる。本実施の形態では、２次元配置のアレイを構成する場合、有利である。
【００４１】
（実施の形態５）
（構成）
図１７を参照して、本発明に基づく実施の形態５における超音波装置について説明する。本実施の形態における超音波装置の構成は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様である。実施の形態１に比べて、以下の点が異なる。
【００４２】
本実施の形態における超音波装置に備わる音響変換素子の斜視図を図１７に示す。したがって、本実施の形態における超音波装置は、圧電素子２１ｎを備えるといえる。圧電素子２１ｎは、音響整合層３の側を向く主表面に電極１３を有し、音響整合層３とは反対の側を向く主表面に電極１２ａ，１２ｂを備える。圧電素子２１ｎは圧電体２を含んでいる。圧電体２は、電極１２ａ，１２ｂと電極１３とによって挟まれている。圧電体２は、矢印９１に示されるように厚み方向に分極されている。圧電体２は一体的なものであってもよいが、図１７に示すように約半分の領域ごとに分極の向きが変わっている。圧電素子２１ｎに含まれる圧電体２においては、図１７における左半分と右半分とで分極の向きが逆になっている。
【００４３】
（作用・効果）
本実施の形態では、圧電素子２１ｎを備えている。本実施の形態では、加工工程の増加を避けることができる。したがって、製造コストを抑えることができる。本実施の形態では、振動モードとしては、横効果広がり振動、横効果長さ振動に有利である。
【００４４】
ここまでいくつかの実施の形態により説明したように、圧電素子の配線の構造には複数の選択肢がある。圧電体２の振幅の小さい位置に支持部材４を配置することが考えられる。不要な振動を抑制するために適した位置に支持部材４または層間接続導体を配置することも考えられる。このように性能上の要請に応じて柔軟に対応することができる。このように選択肢が多いことによって、コスト上の要請にも対応することができる。
【００４５】
圧電素子に含まれる圧電体２の材料は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ＰＺＴ３成分系、チタン酸鉛（ＰＴ）、ニオブ酸カリウム・ナトリウム（ＫＮＮ）などの圧電セラミックスであってもよい。あるいは、水晶、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、ランガサイト、マグネシウムニオブ酸・タンタル酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）固溶体などの圧電単結晶でもよい。
【００４６】
音響整合層３は、樹脂単独であってもよく、樹脂より比重の小さい物質と樹脂との混合物であってもよい。ここでいう樹脂より比重の小さい物質は、たとえば中空粒子であってもよい。
【００４７】
音響整合層３は、圧電素子より小さく音響媒質気体より大きい音響インピーダンスを有する。音響整合層３は、利用する超音波周波数の縦波の１／４波長または３／４波長付近に相当する厚みを有することが好ましい。
【００４８】
基板１は絶縁性基材に導電膜や導電箔を設けたプリント基板単体であってもよい。あるいは、硬く重い金属などの基材に電気配線基板を取りつけたものであってもよい。
【００４９】
（実施の形態６）
（製造方法）
図１８〜図２８を参照して、本発明に基づく実施の形態６における超音波装置の製造方法について説明する。本実施の形態における超音波装置の製造方法のフローチャートを図１８に示す。
【００５０】
本実施の形態における超音波装置の製造方法は、複数の圧電素子２１に相当し、第１面およびその反対側を向く第２面を有する平板状の圧電体親基板２０２の第２面と音響整合層親基板２０３とを貼り合わせる工程Ｓ１と、圧電体親基板２０２の第１面に、複数の導電性の支持部材４を接合または形成する工程Ｓ２と、圧電体親基板２０２を個々の圧電素子２１に対応する領域ごとに完全に分断しつつ、音響整合層親基板２０３は完全には分断しない程度に第１面から切込みを入れる工程Ｓ３と、支持部材４を基板１に接合することによって、圧電体親基板２０２が基板１から離隔するようにして２個以上の支持部材４によって支持され、個々の圧電素子２１と基板１との間が支持部材４を介して導通している状態を作り出す工程Ｓ４と、音響整合層親基板２０３の分断せずに残っていた部分を切断する工程Ｓ５とを含む。
【００５１】
本実施の形態における超音波装置の製造方法について、より詳しく説明する。ここでは一例として、実施の形態１で説明した超音波装置１０１を作製するものとする。超音波装置１０１は圧電素子２１を備えているので、この製造方法の中でも特に圧電素子２１を作製する工程について詳しく説明する。
【００５２】
まず、図１９に示すように、平板状の圧電体親基板２０１を用意する。圧電体親基板２０１の表面はたとえばラッピング加工によって平滑度を増しておくことが好ましい。
【００５３】
図２０に示すように、圧電体親基板２０１の表裏両面に電極パターン２０６を形成する。電極パターン２０６は導電体膜である。電極パターン２０６はたとえば金属膜によって形成する。電極パターン２０６の形成方法は、印刷であっても焼付けであってもよい。圧電体親基板２０１の表裏両面のうち図２０で上側に見えている面を第１面とし、下側に隠れている面を第２面とする。図２０に示すように、第１面では、電極パターン２０６は第１主表面２１ａ（図４参照）に対応するパターンを複数組み合わせた状態となっている。第２面では、電極パターン２０６は全面を覆う状態となっている。
【００５４】
圧電体親基板２０１に必要な分極処理を行なう。
図２１に示すように短冊形状を切り出す。こうして、圧電体親基板２０１に代わって圧電体親基板２０２が得られる。圧電体親基板２０２の表裏両面は、引き続き「第１面」および「第２面」と呼ぶものとする。すなわち、図２１において上側に見えている面が第１面であり、下側に隠れている面が第２面である。
【００５５】
図２２に示すように、端面に電極１４を形成する。端面電極１４は、矢印で示すようにスパッタ加工を行なうことにより形成することができる。
【００５６】
工程Ｓ１として、図２３に示すように、圧電体親基板２０２に音響整合層親基板２０３を接合する。音響整合層親基板２０３は、圧電体親基板２０２に重ねるように接合される。
【００５７】
工程Ｓ２として、図２４に示すように、導電性の支持部材４を形成する。支持部材４を形成するに当たっては、導電性樹脂を印刷することによって形成してもよい。あるいは、ディスペンスし、硬化させることによって形成してもよい。支持部材４となるべき材料が硬化した後で、カットまたは研磨によって形状を修正してもよい。支持部材４は、予め別の固形部材として形成しておいて、圧電体親基板２０２の表面に接合することとしてもよい。
【００５８】
工程Ｓ３として、図２５に示すように、圧電体親基板２０２を完全に分断し、なおかつ、音響整合層親基板２０３を厚み方向の途中まで切り込むように、切込み２０９を設ける。ここでいう「厚み方向」とは、図２５における上下方向を意味する。工程Ｓ３は、圧電体親基板２０２を個々の圧電素子に対応する領域ごとに完全に分断しつつ、音響整合層親基板２０３は完全には分断しない程度に第１面から切込みを入れるものである。図２５に示した例では、第１面から切込みを入れる際に、第１面に対して垂直に切込みを入れているが、これはあくまで一例であって、垂直とは限らない。たとえば第１面から斜めに切込みを入れてもよい。工程Ｓ３までを行なった時点では、音響整合層親基板２０３の一部はつながっているので、図２５に示した構造体は全体として一体性を保っている。
【００５９】
工程Ｓ４として、図２５に示した構造体を裏返して、図２６に示すように基板１に対して貼り付ける。基板１は別途用意されたものである。基板１の表面には予め必要な配線１６が形成されている。この貼付けの際には、支持部材４を介して支持および導通が行なわれるように貼り付ける。これにより、個々の圧電素子２１と基板１との間が、支持部材４を介して導通している状態となる。個々の圧電素子２１の領域ごとに注目すれば、圧電体親基板が基板１から離隔するようにして２個以上の支持部材４によって支持される状態となる。図２６では、１枚の基板１の表面に、図２５に示した構造体が複数個貼り付けられている。ここでは、図２５に示した構造体が１枚の基板１上で１列に並んで配列されているが、配列の仕方はこれに限らない。
【００６０】
工程Ｓ５として、図２７に示すように、音響整合層親基板２０３が完全に分断されずに残っていた部分を切断する。すなわち、矢印９６に示すように公知技術によりそれぞれ切断を行なう。こうして、個別の音響整合層３が得られる。
【００６１】
図２８に示すように、基板１の表面に複数の音響変換素子５１が配列された音響変換アレイが得られる。さらに、この音響変換アレイに駆動および／または受信のために必要な回路５５（図３参照）を接続する。こうして、超音波装置１０１（図３参照）が得られる。
【００６２】
なお、これまでの全ての実施の形態について、以下のことがいえる。
圧電素子と基板との間に介在する支持部材４は、圧電素子に含まれる圧電体２より軟らかいことが好ましい。支持部材４はシリコーン、ウレタンなどのゴム弾性を有する樹脂またはエポキシなどのリジッドな樹脂のいずれかであってもよい。既に述べたように、支持部材４は導電性を有している。支持部材４は、圧電素子の基板１に対向する側の面の全面または一部分に、両極性用として２個以上配置される。支持部材４の設置場所は圧電素子の振動時のノード点付近が好ましい。支持部材４の位置および大きさは、圧電素子の振動を阻害しない位置および大きさに設定することが好ましい。支持部材４を用いて支持および導通を確保することによって、圧電素子の振動が基板、隣接する素子などに漏洩するという問題を回避することができる。
【００６３】
１個の圧電素子に対応する音響整合層３は、複数に分割されていることが好ましい。音響放射面の振幅と振動面積との効率を良くするために、１つの圧電素子の中で音響整合層３が複数に分割されていてもよい。あるいは、１つの圧電素子の中で音響整合層３に段差や傾斜があってもよい。音響放射面の振幅と振動面積との効率を上げることによって、音圧および感度を上げることが可能である。
【００６４】
なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６５】
１  基板、１ｕ  （基板の）表面、２  圧電体、３  音響整合層、４  支持部材、６ａ  第１電極、６ｂ  第２電極、６ｃ  第２電極引出部、７，７ａ，７ｂ  表面電極、８  絶縁層、９，１０  内部電極、１１  層間接続導体、１２ａ，１２ｂ，１３  電極、１４  端面電極、１６  配線、１７  切欠き、２１，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｎ  圧電素子、２１ａ  （圧電素子の）第１主表面、２１ｂ  （圧電素子の）第２主表面、５１  音響変換素子、５３  音響変換アレイ、５５  回路、９１，９５，９６  矢印、１０１  超音波装置、２０１，２０２  圧電体親基板、２０３  音響整合層親基板、２０６  電極パターン、２０９  切込み。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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