JP2001069595A

JP2001069595A - 超音波トランスデューサーの製造方法

Info

Publication number: JP2001069595A
Application number: JP24191099A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Sawada; 之彦沢田; Tomoki Funakubo; 朋樹舟窪; Katsuhiro Wakabayashi; 勝裕若林; Norihiro Yamada; 典弘山田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高歩留まり、高組立精度、高信頼
性、および高画質の超音波トランスデューサーの製造方
法を提供する。【解決手段】曲面に沿って間隙を介して配列された複
数の棒状の圧電体と、各圧電体の一方の側面上の音響整
合層と、他方の側面上の背面負荷材とを備えた超音波ト
ランスデューサーの製造方法であって、（ａ）シリコン
ブロックをエッチングして、所定の曲面に沿って配列さ
れた複数の孔を形成する工程、（ｂ）各孔内に圧電材料
を充填し、乾燥・焼成して棒状の圧電体を形成する工
程、（ｃ）各圧電体の一方の側面が露出するようにエッ
チングして、側面に音響整合層を形成する工程と（ｄ）
各圧電体の他方の側面が露出するようにエッチングし
て、側面に背面負荷材を形成する工程、（ｅ）ブロック
をエッチングして、圧電体間に間隙を形成する工程を含
むことを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波トランスデ
ューサーの製造方法に関するものであり、特に、医用診
断のための生体の断層像描画や生体の計測に使用する電
子走査型超音波トランスデューサーの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】医用診断に用いる超音波トランスデュー
サーは、超音波パルスを生体内に送信して反射信号（エ
コー）を受信する。このエコーを解析して、生体内部の
情報を得ることができる。

【０００３】超音波トランスデューサーの基本的な構成
は、「医用超音波機器ハンドブック」（（社）日本電子
機械工業会編、（株）コロナ社発行、１９８５年４月２
０日初版１刷、ｐｐ．１８６〜１９０）などに示されて
いる。超音波トランスデューサーは、基本的に、圧電振
動子、音響整合層、および背面負荷材からなる。圧電振
動子は両面に電極が形成された圧電体からなり、電圧パ
ルスと超音波パルス、および電圧パルスとエコーとの間
の相互変換を行う。音響整合層は、圧電振動子と生体と
の間の超音波パルスの伝達ロスを低減する。背面負荷材
は、超音波パルス波形を短縮して分解能を向上させる。

【０００４】超音波トランスデューサーは、超音波パル
スの経路である超音波ビームの走査・収束方式によっ
て、いくつかに分類される。そのうちの一つは、アレイ
型または電子走査型超音波トランスデューサーと呼ばれ
る。

【０００５】電子走査型超音波トランスデューサーは、
配列された複数の微小な単位超音波トランスデューサー
（エレメント）を有する。各エレメントを、または複数
のエレメントからなる群を、選択的に駆動して、超音波
ビームを走査する。

【０００６】一般に、電子走査型超音波トランスデュー
サーは、数十個から数百個の微小幅（０．５から１．５
ｍｍ、近年では更に小さい）のエレメントを有する。エ
レメントは、超音波ビームの走査方法に応じて、平面上
または曲面上にアレイ状に配列される。走査方法には、
リニア走査、コンベックス走査、セクタ走査、ラジアル
走査などがある。特に、コンベックス走査とラジアル走
査の場合には、エレメントは曲面上に配列される。より
詳細は、例えば「改定医用超音波機器ハンドブック」
（（社）日本電子機械工業会編、（株）コロナ社発行、
１９９７年１月２０日改訂版１刷、ｐ．９１表３．１
１）に示されている。

【０００７】エレメントは、さらに２〜３個のサブエレ
メントに分割されている。こうすることで、超音波の送
受信に寄与する厚み振動モード以外の振動モードの発生
を抑制することができる。

【０００８】通常、エレメントおよびサブエレメント
は、精密切断砥石を用いた裁断または溝入れによって作
製される。具体的には、例えば板状の圧電体の一方の面
に他の音響材料（音響整合層、背面負荷材など）を一体
化した後、圧電体のみをアレイのピッチに裁断する。次
に、湾曲させるなどして所定の形状に成形した後、圧電
体の他方の面に他の構成部材を一体化する。特開昭５８
−０５４９３９号公報には音響整合層を、特開昭６０−
１２４１９９号公報には背面負荷材を圧電体の板に一体
化した後に裁断し、曲面状に成形する例が開示されてい
る。

【０００９】精密切断砥石を用いて裁断すると、圧電体
を形成する圧電セラミクス内にマイクロクラックが発生
する。マイクロクラックによって、トランスデューサー
の歩留まり・性能・信頼性が低下する。また裁断の切り
しろには下限があるため、エレメント、特にサブエレメ
ントの微細ピッチ化・小型化に限界がある。その結果、
トランスデューサーを高周波で駆動して高解像度を得る
ことにも制限がある。

【００１０】また、コンベックスおよびラジアル走査型
のトランスデューサーを作製するときには、部材を湾曲
させて圧電体を曲面上に配列させる必要がある。圧電セ
ラミクスは薄く脆性材料であるため、湾曲させて精密な
形状にすることは難しい。その結果、トランスデューサ
ーの組立精度の低下・歩留まり低下・コストアップ・画
像の信頼性低下などが起きる可能性がある。さらに、圧
電セラミクスは裁断によるマイクロクラックを含んでい
るため、湾曲の際に割れてエレメントが破損することも
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高歩留ま
り、高組立精度、高信頼性、および高画質の超音波トラ
ンスデューサーの製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、平面お
よび／または曲面に沿って間隙を介してアレイ状に配列
された複数の棒状の圧電体と、各圧電体の一方の側面に
形成された音響整合層と、各圧電体の他方の側面に形成
された背面負荷材とを備えた超音波トランスデューサー
の製造方法であって、（ａ）シリコンブロックをエッチ
ングして、所定の平面および／または曲面に沿って配列
された複数の孔を形成する工程と、（ｂ）各孔の内部に
圧電材料を充填した後、圧電材料を乾燥および焼成して
複数の棒状の圧電体を形成する工程と、（ｃ）各圧電体
の一方の側面が露出するようにシリコンブロックをエッ
チングして、該側面に音響整合層を形成する工程と、
（ｄ）各圧電体の他方の側面が露出するようにシリコン
ブロックをエッチングして、該側面に背面負荷材を形成
する工程と、（ｅ）シリコンブロックをエッチングし
て、圧電体間に間隙を形成する工程とを含むことを特徴
とする方法が提供される。

【００１３】本発明においては、音響整合層および／ま
たは背面負荷材の形成は、シリコンブロックをエッチン
グして所定の面が露出するように孔を形成し、各孔に音
響整合層または背面負荷材用の材料を充填したのち硬化
させて行うことが好ましい。

【００１４】また、本発明によれば、平面および／また
は曲面に沿って間隙を介してアレイ状に配列された複数
の棒状の圧電体と、各圧電体の一方の側面に形成された
音響整合層と、各圧電体の他方の側面に形成された背面
負荷材とを備えた超音波トランスデューサーの製造方法
であって、（ａ）圧電体ブロックをエッチングして、平
面および／または曲面に沿って配列されるように圧電体
の一方の側面に対応する面を露出させ、この面に音響整
合層を形成する工程と、（ｂ）圧電体ブロックをエッチ
ングして、平面および／または曲面に沿って配列される
ように圧電体の他方の側面に対応する面を露出させ、こ
の面に背面負荷材を形成する工程と、（ｃ）圧電体ブロ
ックをエッチングして、圧電体間の間隙を形成する工程
とを含むことを特徴とする方法が提供される。

【００１５】本発明においては、音響整合層および／ま
たは背面負荷材の形成は、圧電体ブロックをエッチング
して所定の面が露出するように孔を形成し、各孔に音響
整合層または背面負荷材用の材料を充填したのち硬化さ
せて行うことが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明において製造する超音波ト
ランスデューサーは、圧電体、音響整合層、背面負荷材
を備える。圧電体は角柱などの棒状をなし、複数の圧電
体が所定の平面および／または曲面に沿って間隙を介し
てアレイ状に配列されている。各圧電体の一方の側面
（例えば上面）に、電極を介して音響整合層が形成され
ている。各圧電体の他方の側面（例えば背面）に、電極
を介して背面負荷材（バッキング材）が形成されてい
る。圧電体、音響整合層、背面負荷材および電極は一体
化して積層され、全体として１つのエレメントを形成し
ている。上面側の電極は接地され、背面側の電極は配線
を介してパルサーレシーバーおよび観測装置に接続され
ている。これらの上下の電極が圧電体を駆動する電極と
なる。音響整合層は音響レンズとしての効果も有するよ
うに成形されていても良い。音響レンズによって、音場
の制御が可能となる。また、背面負荷材は各エレメント
に共通して設けられていても良い。

【００１７】上述の圧電体、またはエレメントは種々の
仕方で配列される。例えば、円筒の外側（凸状）の側面
の全周に渡ってエレメントを配列したラジアル型、円筒
の外側（凸状）側面の一部にエレメントを配列したコン
ベックス型、円筒の内側（凹状）側面の一部にエレメン
トを配列したコンケイブ型、または平面状にエレメント
を配置したリニア型などの配列の仕方がある。また、例
えばリニア型とコンベックス型とを組合わせた複合走査
型でも良い。

【００１８】音響整合層の上に、さらに外側音響整合層
または保護層が形成されていても良い。外側音響整合層
によって周波数帯域の調整が可能となり、保護層によっ
て、内部構造のより効果的な保護が可能となる。外側音
響整合層および保護層も、各エレメントに共通して形成
されていても良い。また必要に応じて、音響整合層また
は外側音響整合層の上にさらに音響レンズが形成されて
いても良い。エレメント間の間隙には振動吸収材が形成
されていても良い。振動吸収材によってエレメント間の
音響的な分離が可能となる。

【００１９】本発明に係る超音波トランスデューサーの
製造方法は、２つの形態を含む。第１の形態は、シリコ
ンブロックを型として用いたロストモールド法であり、
シリコンブロックを加工して上述の構造の超音波トラン
スデューサーを製造する。第２の形態は、圧電体ブロッ
クの一部を型として用いたロストモールド法であり、圧
電体ブロックを加工して上述の構造のトランスデューサ
ーを製造する。ブロックの加工は、ドライエッチングな
どのエッチング法、マイクロ放電加工法などによって行
う。被加工物への熱的ダメージが少ない、形状設計の自
由度が大きい等の理由によりエッチング法の方が好まし
い。以下、ドライエッチングを用いた製造方法について
説明する。

【００２０】まず、ドライエッチングについて説明す
る。ドライエッチングは、エッチング用ガスのプラズマ
を用いた選択的なエッチングである。プラズマを用いた
エッチングは、半導体製造プロセスの分野で良く知られ
ている。ドライエッチング法は、例えば、ディープＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）法、ＩＣＰ−ＲＩＥ（誘
導結合型プラズマを用いた反応性イオンエッチング）
法、極低温下でのＲＩＥ法などである。

【００２１】ディープＲＩＥ法は、エッチングとブロッ
ク層の堆積とを繰り返すものであり、高アスペクトレシ
オの孔を形成することができる。エッチング用ガスはＸ
ｅＦ ₂またはＳＦ_６などであり、堆積用ガスはＣ_４Ｆ_８
などである。具体的には、エッチングは以下のように行
う。まず、エッチング用ガスを用いて基板をエッチング
して孔を形成する。次に、堆積用ガスをプラズマ化し
て、フッ化物からなるブロック層を孔側面および孔底部
に形成する。再びエッチングを行う。この際、孔側面は
フッ化物がブロック層として働いて殆どエッチングされ
ないため、孔底部が優先的にエッチングされる。再びブ
ロック層を形成してエッチングを行う。これらの工程を
繰り返すことで孔底部のエッチングのみが進行し、アス
ペクトレシオの高い孔を形成できる。

【００２２】ＩＣＰ−ＲＩＥ法は、高周波電流を誘導コ
イルに流して反応ガスのプラズマを発生・維持し、プラ
ズマを磁界により収束して基板をエッチングするもので
ある。エッチングの際、基板温度、チャンバー内圧力、
基板載置台およびコイルへ印加する高周波の出力などの
条件を変えて、高アスペクト比の孔を形成できる。基板
温度は室温以上である方が量産性に優れるため好まし
い。すなわち、圧電体をエッチングする場合、圧電体は
多くの添加物を含んでいるために多種多様な反応生成物
が生成される。揮発性の低い反応生成物は低温で堆積し
てエッチングを阻害する。基板温度が室温以上である
と、このような反応生成物も揮発するため、圧電体の主
平面に対して垂直にエッチングしやすくなり、エッチン
グ速度も向上する。その結果、量産性に優れる。例え
ば、添加物を多く含むＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
に対しては、基板温度は５０℃〜３００℃が好ましい。
エッチング時のチャンバー内圧力は、２０ｍＴｏｒｒ以
下が良い。このような低圧下ではイオンと他の分子との
衝突回数が減少するため、イオンによる物理的なエッチ
ング速度が向上する。また、イオンやラジカルが基板と
反応して化学的なエッチングが進む際、低圧下では反応
生成物が揮発しやすくなるため、エッチング速度が向上
する。基板載置台に印加する高周波の振幅は大きい方
が、プラズマの密度が増加してエッチング速度が増加す
るため好ましい。

【００２３】極低温下でのＲＩＥ法は、例えば−５０℃
以下、例えば−２００℃の極低温において前述のＲＩＥ
法を行うものである。本エッチング法では、上述したブ
ロック層を用いずに高アスペクト比の孔を形成すること
ができる。

【００２４】次に、本発明に係る超音波トランスデュー
サーの製造方法の第１の形態について説明する。トラン
スデューサーの圧電体は以下のように形成する。シリコ
ンブロックの一表面（例えば上面）に、エッチングによ
って複数の孔を形成する。シリコンブロックは四角形状
または円筒状等である。エッチングマスクは、上述の孔
を開けるための複数の開口部を有する。各開口部の形状
はトランスデューサーの棒状の各圧電体の横断面形状
（長さ方向に垂直な断面形状）に対応し、各開口部の位
置は各圧電体の位置に対応する。すなわち各開口部は各
圧電体と同様に所定の平面および／または曲面に沿って
配列される。エッチングマスクの開口部の配列を調整し
て、前述した超音波トランスデューサーの種々の圧電体
の配列（ラジアル型、コンベックス型など）を実現する
ことができる。また、孔の深さは圧電体の長さと同じに
なるように、エッチング条件を調整する。

【００２５】次に、各孔内部に圧電セラミクス材料を充
填した後に、乾燥させて所定の温度で焼成して、ブロッ
ク内部に複数の棒状の圧電体を形成する。圧電セラミク
ス材料は、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ_0.52Ｔｉ
_0.48）Ｏ₃）（ＰＺＴ）などである。圧電体を形成した
後、必要に応じて、研磨等により余剰の圧電セラミクス
を除去する。その後、圧電体間のシリコンをエッチング
して圧電体間に隙間を形成する。

【００２６】音響整合層は、以下のようにして形成す
る。まず、上述のように形成した圧電体の音響整合層側
となる側面が露出するように、シリコンブロックをエッ
チングする。露出した側面に電極を形成したのち音響整
合層を形成する。最後に、必要に応じて研磨等により余
剰の音響整合層を除去する。

【００２７】圧電体に形成する電極は、金、クロム、
銀、銅等またはこれらの合金からなる薄膜または多層膜
などである。電極は、スパッタリング法、真空蒸着法、
ＣＶＤ法などの成膜方法を用いて形成する。圧電体への
電極の密着性が高まるように、成膜条件を定める。

【００２８】音響整合層用の材料は、アルミナパウダー
をフィラーとして混入させた樹脂などである。樹脂は、
エポキシ系、シリコーン系、フェノール系、ポリイミド
系、フッ素系等の各種樹脂である。音響整合層の形成方
法は、注型法、ディッピング法、電着塗装、充填法など
である。

【００２９】注型法は金属やシリコーンの型を用いて形
成する方法であり、型形状により音響整合層の表面形状
を自在に設定することができる。そのため、前述したよ
うに、音響整合層自体に音響レンズとしての効果を持た
せること、または音響整合層の上に別の音響レンズ層を
さらに形成することなどが可能になる。

【００３０】充填法は、所定の面が露出する孔をマスク
を介してエッチングによって形成した後、孔内部に所望
の部材の材料を充填してこの部材を形成する方法であ
る。今の場合、上述した圧電体の音響整合層側の側面が
露出する孔を、マスクを介してエッチングによって各圧
電体について形成した後、これらの孔に音響整合層用の
材料を充填して硬化させる。エッチングマスクは、音響
整合層の横断面形状および位置に対応する開口部を有す
る。エッチング条件を調整して、各孔の深さをトランス
デューサーの音響整合層の長さと同じにする。また、熱
可塑性樹脂を加熱・軟化させたのち射出成形して孔に充
填しても良いし、ＣＶＤ法またはスパッタリング法によ
って樹脂を孔内部に堆積させても良い。

【００３１】背面負荷材も、音響整合層の場合と同様に
して形成する。すなわち、前述のように形成した圧電体
の背面負荷材側となる側面が露出するように、シリコン
ブロックをエッチングし、露出した面に電極を形成した
のち背面負荷材を形成する。電極は前述の圧電体に形成
する場合と同様に形成する。背面負荷材の形成方法も、
注型法、ディッピング法、電着塗装、充填法などであ
る。なお、充填法の場合には、エッチングマスクは、背
面負荷材の横断面形状および位置に対応する開口部を有
する。孔の深さはトランスデューサーの背面負荷材の長
さと同じになるようにエッチング条件を調整する。背面
負荷材用の材料は、アルミナフィラー入りエポキシ樹脂
などである。エポキシ樹脂は、特に硬化後も柔軟である
低架橋密度の樹脂が好ましい。背面負荷材を形成した
後、必要に応じて研磨等により余剰の背面負荷材を除去
する。

【００３２】外側音響整合層または保護層も、音響整合
層の場合と同様にして形成する。すなわち、上述のよう
にして形成した音響整合層のこれらの層を形成する側と
なる側面に、注型法、ディッピング法、電着塗装、充填
法などを用いてこれらの層を形成する。充填法の場合に
は、エッチングマスクは、外側音響整合層または保護層
の横断面形状および位置に対応する開口部を有する。孔
の深さはトランスデューサーにおけるこれらの層の長さ
と同じになるようにエッチング条件を調整する。これら
の層の材料は、エポキシ樹脂などである。なお、前述の
音響整合層を充填法によって形成した場合には、音響整
合層がシリコンブロックの孔内に形成されているため側
面が露出していない。従って、エッチングによって音響
整合層の側面を露出させてから外側音響整合層または保
護層を形成する。

【００３３】振動吸収材は、以下のようにして形成す
る。すなわち、前述した圧電体間の隙間に、音響整合層
の場合と同様に注型法、ディッピング法、電着塗装、充
填法などを用いて形成する。なお、充填法の場合には、
エッチングマスクは、振動吸収材の横断面形状および位
置に対応する開口部を有する。孔の深さはトランスデュ
ーサーの振動吸収材の長さと同じになるようにエッチン
グ条件を調整する。振動吸収材用の材料は、アルミナフ
ィラー入りエポキシ樹脂などである。エポキシ樹脂は、
特に硬化後も柔軟である低架橋密度の樹脂が好ましい。

【００３４】以上のようにして各部材を形成した後、余
剰なシリコンブロックをエッチングなどによって除去す
る。最後に各圧電体を分極して超音波トランスデューサ
ーが完成する。

【００３５】なお、上述した各部材の形成は、製造中に
エッチングによって各部材が他の部材から脱離すること
がなければ、どのような順序で行っても良い。例えば、
最初に音響整合層、背面負荷材などを充填法を用いてブ
ロック中に形成した後に、これらの部材の側面が露出す
る孔をブロック中に形成してこの孔内部に圧電体を形成
するなどの順番で行っても良い。

【００３６】以上説明した製造方法の第１の形態には、
以下の変形例が含まれる。

【００３７】圧電体または音響整合層などを、厚さが均
一の角柱状や平板状以外の形状としても良い。例えば、
圧電体を、円筒曲面を有する形状、凹部および／または
凸部を有する多角形状、または円柱や楕円柱などにして
も良い。このような形状は、例えば圧電体用の孔を形成
するときに、孔の横断面および孔の深さ方向の形状をパ
ターニングやエッチングの条件を制御して変えること
で、実現することができる。圧電体の形状をこのように
変えることで、超音波トランスデューサーに接続される
画像観測装置に好適な超音波の音場を得ることができ
る。なお、音響整合層、外側音響整合層または保護層の
形状を、厚さが不均一なものにしてレンズ効果を持たせ
ても、このような好適な音場を得ることができる。

【００３８】また、圧電体または音響整合層の厚さを、
深さ方向について一様でなく変化させても良い。これ
は、例えばシリコンブロックの表面に対して斜め方向か
らエッチングを進めて孔を形成することにより実現可能
である。

【００３９】また、シリコンブロックの上下両面から孔
を形成して、深さ方向の形状の変化が単調減少でも単調
増加でもない圧電体や音響整合層を形成しても良い。こ
のような圧電体や音響整合層を有するトランスデューサ
ーにおいては、音場整形の自由度拡大、周波数帯域調整
の自由度拡大が実現される。

【００４０】また、各圧電体の厚さを圧電体ごとに変え
ても良い。これは、圧電体用の材料を充填するための孔
の横断面形状を圧電体ごとに変えることで実現できる。
厚さの異なる圧電体は中心周波数の異なる超音波を発振
する。そのため、１つの超音波トランスデューサーによ
って複数の中心周波数を実現でき、周波数切り換えや広
帯域周波数に対応することができる。なお、音響整合層
の厚さも、各圧電体の中心周波数に対応して最適となる
ように、圧電体ごとに変えることが好ましい。

【００４１】また、複数の棒状の圧電体を、ブロックの
表面付近で互いに連結させて形成しも良い。具体的に
は、シリコンブロックに複数の孔を形成した後、圧電材
料を充填する前に、これらの孔を互いにつなげる第２の
孔または溝（例えば細長い形状を有する）をエッチング
によって形成する。エッチング条件を調整して、第２の
孔または溝の深さは、最初の複数の孔の深さよりも小さ
くする。最初の複数の孔および第２の孔または溝の内部
に圧電材料を充填したのち、前述のように焼成などによ
って圧電体を形成する。こうして、その端部がブロック
の表面付近で互いに連結された複数の棒状の圧電体を形
成することができる。このような形状によって、トラン
スデューサーの剛性および寸法の安定性を高めることが
できる。

【００４２】また、音響整合層も、ブロックの表面付近
で互いに連結させて形成しても良い。すなわち、例えば
音響整合層用の孔を形成した後に各孔を連結する第２の
孔または溝をさらに形成し、その後に樹脂を充填・硬化
しても良い。こうすることで、圧電体の場合と同様に、
トランスデューサーの剛性および寸法の安定性を高める
ことができる。さらに、圧電体用の孔および音響整合層
用の孔の両方について、孔を連結する第２の孔または溝
を形成しても良い。

【００４３】また、圧電体側面に形成された電極と接続
される電極端子を、他の部材と一体化してさらに形成し
ても良い。電極端子とは、外部からの配線を容易に行う
ことができる程度に大きい面積を有する導電性部分であ
る。外部から電極端子に配線すれば、配線を確実に行う
ことができる。圧電体側面の電極が露出する孔をエッチ
ングによって背面負荷材などに形成した後に、この孔内
に金属または導電性樹脂などを形成する。金属の形成は
Ｎｉを用いた電鋳などによって行い、導電性樹脂の形成
は前述した充填法などによって行うことができる。

【００４４】また、シリコンブロックの一部を残して、
音響整合層や電極として用いても良い。シリコンブロッ
クの一部を残すには、例えば、前述した各部材用の孔を
未貫通で形成して、トランスデューサーの底部に板状の
シリコンベース部を残せば良い。さらに、シリコンブロ
ックの一部を残して、超音波トランスデューサーの構造
部材として用いても良い。こうすることで、超音波トラ
ンスデューサーの寸法安定性を高めることができる。

【００４５】上述のベース部に、位置決め用のノッチ
部、配線パッド、または配線引き出し部などを設けても
良い。ノッチ部はベース部の表面に形成した位置決め用
の孔などである。トランスデューサーをプローブに組み
込むときに、プローブの凸部を位置決め用の孔に挿入す
ることで、両者の間の位置決めを容易に確実に行うこと
ができる。配線パッドはベース部の表面に形成した導電
部材であり、パッド表面に外部からのリード線などを接
続する。配線引き出し部は、圧電体側面に形成された電
極とベース部表面の配線パッドとを接続するために、ベ
ース部を貫通して形成される導電部材である。位置決め
用のノッチ部、配線パッド、配線引き出し部は、前述の
ディープＲＩＥ法、通常の半導体製造プロセスで用いら
れる方法、すなわちドライエッチング法、スルーホール
形成技術、ビアホール形成技術、薄膜形成技術、および
厚膜形成技術などを用いて作製することができる。

【００４６】また、前述のベース部に、アンプまたはマ
ルチプレクサ等の超音波トランスデューサー駆動用の回
路を組み込んでも良い。こうすることによって、超音波
トランスデューサーを用いた装置全体を小型化すること
ができる。アンプ等の回路は、上述の半導体製造プロセ
スで用いられる方法によって形成することができる。以
上の変形例は、組合わせても良い。

【００４７】次に、本発明に係る超音波トランスデュー
サーの製造方法の第２の形態について説明する。本形態
においては、前述したように圧電体ブロックをエッチン
グ加工してトランスデューサーを製造する。そのため、
第１の形態と異なり圧電体を形成する工程は必要ではな
い。その代わりに、トランスデューサーの圧電体となる
部分が残るようにブロックをエッチングする。圧電体間
の隙間も、エッチングによって形成する。

【００４８】圧電体ブロックも、シリコンブロックと同
様に、四角形状または円筒状などである。圧電体ブロッ
クは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などのセラミッ
クス材料の焼成体、亜鉛ニオブ酸鉛とチタン酸鉛系（Ｐ
ＺＴ−ＰＮ）などの固溶体単結晶ペロブスカイト型圧電
単結晶もしくはマグネシウムニオブ酸鉛とチタン酸鉛
（ＰＭＮ−ＰＴ）系単結晶などの圧電単結晶などであ
る。

【００４９】音響整合層は以下のようにして形成する。
すなわち、圧電体ブロックをエッチングして、トランス
デューサーの圧電体の音響整合層側の面に対応する側面
を、所定の平面および／または曲面に沿って配列される
ように露出させる。露出させた面に電極を形成したのち
音響整合層を形成する。電極および音響整合層の材料お
よび形成方法は、第１の形態の場合と同様である。

【００５０】背面負荷材は以下のようにして形成する。
すなわち、圧電体ブロックをエッチングして、トランス
デューサーの圧電体の背面負荷材が形成される側の側面
に対応する側面を、所定の平面および／または曲面に沿
って配列されるように露出させる。露出させた面に電極
を形成したのち背面負荷材を形成する。電極および背面
負荷材の材料および形成方法は、第１の形態の場合と同
様である。

【００５１】外側音響整合層、保護膜および振動吸収材
も、第１の形態の場合と同様に形成する。すなわち外側
音響整合層および保護膜は、上述のようにして形成した
音響整合層のこれらの層を形成する側となる側面に、前
述の注型法、充填法などによって形成する。なお、上述
の音響整合層を充填法によって形成した場合には、音響
整合層が圧電体ブロックの孔内に形成されているため、
エッチングによって音響整合層の側面を露出させてから
外側音響整合層または保護層を形成する。振動吸収材
も、圧電体の隙間にやはり前述の注型法、充填法などに
よって形成する。以上のようにして各部材を形成した
後、余剰な圧電体ブロックを、ＩＣＰ−ＲＩＥ法などを
用いて除去する。最後に各圧電体を分極して超音波トラ
ンスデューサーが完成する。なお、第１の形態の場合と
同様に、上述した各部材の形成は、製造中にエッチング
によって各部材が他の部材から脱離することがなけれ
ば、どのような順序で行なっても良い。

【００５２】本形態には、第１の形態で述べた種々の変
形例と同様の変形例が含まれる。すなわち、例えば、圧
電体および音響整合層の厚さをエレメントごとに変えて
も良いし、圧電体および音響整合層を厚さの不均一な形
状としても良い。また、圧電体ブロックの上下面からエ
ッチングして深さ方向の形状の変化が単調減少でも単調
増加でもない圧電体や音響整合層を形成しても良い。ま
た、圧電体側面に形成された電極と接続される電極端子
をさらに形成しても良い。また、圧電体ブロックの一部
を除去せずに、例えばベース部として残して、超音波ト
ランスデューサーの構造部材として用いて良い。また、
このベース部に位置決め用ノッチ部等を設けても良い
し、駆動用の回路を組み込んでも良い。これらの変形例
は、組合わせても良い。

【００５３】上述したように、本発明に係る製造方法に
おいては、シリコンまたは圧電体のブロックをエッチン
グして圧電体を形成しているため、圧電体を裁断する必
要がなく、圧電体内部にマイクロクラックが発生するこ
とがない。また、圧電体を所定の曲面に沿って曲げる必
要がないため、余分な応力が生じず、圧電体が破損する
ことがない。さらに、本発明においては、各部材の積層
方向と直交する方向にブロックをエッチングすることで
各部材が積層されたトランスデューサーを製造している
ため、各部材を実際に積層する必要がなく、積層による
歪みが生じない。従って、以上のことから明らかなよう
に、本発明においては、歩留まり、組立精度、および信
頼性の高い超音波トランスデューサーを製造することが
できる。また、エッチングは微細加工が可能であるた
め、エレメントを非常に小型化できる。従って、本発明
においては、高周波で駆動して高画質を得ることが可能
な超音波トランスデューサーを製造することもできる。

【００５４】

【実施例】本発明に係る製造方法の実施例について以下
に説明する。まず、本発明に係る製造方法の第１の実施
形態の実施例を示す。図１は、第１の実施形態の製造方
法で製造する電子走査型超音波トランスデューサーの例
である。図１（ａ）は斜視図を、図１（ｂ）は図１
（ａ）の線Ｘ−Ｘ’に沿った断面図を示す。トランスデ
ューサー１００はラジアル型であって全体として円筒形
をなし、圧電体３と音響整合層６とが一体化されたエレ
メントが側面の円筒面に沿って配列されている。配列さ
れたエレメントの外周側には、外側音響整合層または保
護層８が形成されている。エレメント間およびエレメン
トの内側には振動吸収材を兼ねた背面負荷材１１が充填
されている。背面負荷材１１は各エレメントに共通して
形成されている。圧電体３はチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）からなり、その外周側および内周側の面にそれぞ
れ電極（図示せず）が形成されている。

【００５５】図２〜図５は、図１に示したトランスデュ
ーサー１００を製造する工程の例を示す斜視図または平
面図である。まず図２に示したように、円筒形のシリコ
ンブロック１の上面に、ｄｅｅｐ−ＲＩＥ法によって、
マスクを介して圧電材料を充填するための複数の孔２を
形成する。シリコンブロック１は、その高さおよび直径
が図１のトランスデューサー１００の高さおよび直径よ
りもそれぞれ大きくなるように調製されている。孔２の
位置、横断面形状および深さが図１に示した圧電体３の
位置、横断面形状および長さ（高さ）と同じになるよう
に、エッチングマスクの形成およびエッチング条件を調
整する。上述したようにブロック１の高さはトランスデ
ューサー１００の高さよりも大きいので、孔２はブロッ
ク１を貫通しない。

【００５６】次に、孔２内に圧電体３を形成する。圧電
体３の形成は以下のように行う。孔２に圧電セラミック
ススラリーを流し込む。このとき、加振しつつ流し込む
ことがスラリーの充填率を高めるために望ましい。圧電
セラミクススラリーは、圧電セラミクス粉末とＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）と水との混合体である。圧電
セラミクス粉末の平均粒子サイズは０．３μｍである。
充填の後、１２時間以上自然乾燥させて水分を蒸発さ
せ、圧電セラミクスをグリーン状態にする。圧電セラミ
クスグリーン体を２時間以上空気中で５００℃で脱脂す
る。脱脂とは、圧電セラミクス粉体のバインダーである
ＰＶＡを除去することである。次に、ＨＩＰ（ホットア
イソスタティックプレシング）法を用いて、圧電セラミ
クス粉を孔２内に密に充填した状態で焼成する。具体的
には、試料を、圧力７０ＭＰａおよび圧電セラミクス粉
末が焼結する温度１０００℃の状態下で約２時間維持す
る。焼成の後、必要に応じて、研磨などによって余剰の
圧電セラミックスを除去する。こうして、図３に示すよ
うに、孔２内に圧電体３が形成される。

【００５７】次に、図３に示したように、前述した充填
法によって音響整合層を形成する。具体的には、シリコ
ンブロック１の上面に、マスクを介してｄｅｅｐ−ＲＩ
Ｅ法によって、音響整合層６用の材料を充填するための
孔４を設ける。孔４の位置、横断面形状および深さが、
図１に示した音響整合層６の位置、横断面形状および高
さとそれぞれ同じになるようにエッチングマスクの形成
およびエッチングを行う。具体的には、各圧電体３の外
周側の側面が露出するように孔４を設ける。言い換えれ
ば、圧電体３とブロック１の側面との間に、圧電体３と
隣接する孔４を設ける。孔４もブロック１を貫通しな
い。続いて、各孔４の内面に、マスクを介してスパッタ
リングにより金薄膜５を成膜する。図３では、簡単のた
めに１つの孔４についてのみ成膜の模様を示したが、実
際には全ての孔４の内面に成膜する。金薄膜５は圧電体
３を駆動する電極の一方となる。金薄膜５と圧電体３と
の密着性を高めるように、マスキングおよび成膜の条件
を決める。次に、孔４内に、音響整合層６の材料である
アルミナフィラー入りエポキシ樹脂を充填する。このと
き、加振しつつ充填すること、および真空脱泡を併用す
ることが、樹脂およびフィラーの充填率を高めるために
好ましい。充填の後、エポキシ樹脂を硬化させて、図４
に示すように、音響整合層６のインレイを完了する。

【００５８】次に、図４に示したように、ｄｅｅｐ−Ｒ
ＩＥ法によって、マスクを介してシリコンブロック１の
上面に外側音響整合層８用の材料を充填するための環状
溝７を設ける。溝７の位置、断面形状および深さも、図
１に示した外側音響整合層８の位置、断面形状および高
さとそれぞれ同一になるようにする。より具体的には、
各音響整合層６の外周側の側面が露出するように、環状
溝７を形成する。溝７もブロック１を貫通しない。溝７
内に、外側音響整合層８用の材料であるエポキシ樹脂を
充填する。充填の際、加振しつつ流し込むことと、真空
脱泡を併用することが、樹脂の充填率を高めるために好
ましい。充填したエポキシ樹脂を硬化し、必要に応じて
研磨などにより余剰の樹脂を除去して、図５に示すよう
に、外側音響整合層８のインレイを完了する。

【００５９】次に、図５に示したように、ｄｅｅｐ−Ｒ
ＩＥ法によって、シリコンブロック１上面に背面負荷材
１１用の材料を充填するための孔９を形成する。孔９の
位置、横断面形状および深さも、図５に示した背面負荷
材１１の位置、横断面形状および高さとそれぞれ同一に
なるように形成する。より具体的には、すでに形成した
圧電体３、音響整合層６および外側音響整合層８によっ
て囲まれるシリコンブロック１の領域を除去して孔９を
形成する。孔９もブロック１を貫通しない。次に、孔９
の形成によって露出した圧電体３の内周側の側面に、マ
スクを介してスパッタ法により金薄膜１０を成膜する。
図５では、簡単のために１つの圧電体３についてのみ成
膜の模様を示したが、実際にはすべての圧電体３の内周
側の側面に成膜する。金薄膜１０は、前述した金薄膜５
とともに圧電体３の駆動電極となる。金薄膜５の場合と
同様に、金薄膜１０と圧電体３との密着性を高めるよう
に、マスキングおよび成膜の条件を設定する。次に、孔
９内に、背面負荷材用の材料であるアルミナフィラー入
りエポキシ樹脂１１を充填する。充填の際、加振しつつ
流し込むこと、真空脱泡を併用することが、樹脂および
フィラーの充填率を高めるために好ましい。充填後、エ
ポキシ樹脂を硬化し、必要に応じて研磨等により余剰の
樹脂を除去して、図１に示すように、背面負荷材１１の
インレイを完了する。

【００６０】以上の工程を完了した後、最外周および必
要ならば底部のシリコン部分１をＸｅＦ₂ガスを用いた
エッチングによって除去する。除去した後、各圧電体３
を分極して、図１に示した電子走査型ラジアル超音波ト
ランスデューサーを得る。

【００６１】図６は、各圧電体３の上端部を連結部とな
る圧電体１２によって互いに連結させたトランスデュー
サー１００の例を示す図である。図６（ａ）にその斜視
図を、図６（ｂ）に図６（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断
面図を示す。圧電体３および１２は、シリコンブロック
１の上面に複数の孔２を形成した後に、各孔２の開口部
をつなげるような浅い環状の溝をさらに形成し、続いて
孔２および溝に圧電材料を充填して形成する。前述した
ように、このような構成により超音波トランスデューサ
ー内部の剛性・寸法の安定性を高めることができる。

【００６２】図７は、金属または導電性樹脂からなる電
極端子１３をさらに形成したトランスデューサー１００
の例を示す図である。図７（ａ）にその斜視図、図７
（ｂ）に図７（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図を示
す。前述したように、電極端子１３により、配線工程を
確実に行うことが可能となる。

【００６３】図８は、底部に板状のシリコンベース部１
４を残したトランスデューサー１００の例を示す図であ
る。図８（ａ）にその斜視図、図８（ｂ）に図８（ａ）
の線Ｃ−Ｃ’に沿った断面図を示す。シリコンベース部
１４は、トランスデューサー１００の製造工程の最後に
シリコンブロック１の底部を除去せずに残して作製す
る。前述したように、ベース部１４は構造部材として機
能し、トランスデューサー１００の寸法安定性を高め
る。

【００６４】図９は、図８に示したシリコンベース部１
４に位置決め用ノッチ等を設けたトランスデューサー１
００の例を示す図である。図９（ａ）にその斜視図を、
図９（ｂ）に図９（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図を
示す。超音波トランスデューサーを組み込むプローブ
（図示せず）との位置決め用のノッチとして、位置決め
孔１５、１６が設けられている。また、ベース部１４の
表面にはリード線を接続するための配線パッド１７が形
成されている。さらに、配線パッド１７と圧電体３の前
述した電極１０（図示せず）とを接続するための配線引
き出し部１８が、ベース部１４を貫通して形成されてい
る。このような構成により、前述したように、超音波ト
ランスデューサー１００のプローブ等への組み込みが容
易かつ確実になる。配線引き出し部１８は、ベース部１
４にエッチングによって貫通孔を開けたのち、半導体プ
ロセスでは既知のスルーホール形成技術またはビアホー
ル形成技術を用いて形成する。

【００６５】図１０（ａ）は、外周方向に凸部をなす横
断面形状を有する圧電体３を有するトランスデューサー
１００の例を示す平面図である。図１０（ｂ）は、各圧
電体３の横断面形状が異なるトランスデューサー１００
の例を示す平面図である。図１０（ｂ）のトランスデュ
ーサー１００は、圧電体材料を充填する孔２の断面形状
を圧電体３ごとに変えて作製する。図１０（ｂ）では、
音響整合層６の厚さも圧電体３ごとに最適となるように
変えている。

【００６６】図１１（ａ）は、圧電体３および音響整合
層６の厚さが深さ方向について変化するトランスデュー
サー１００の例を示す断面図である。図１１（ａ）は、
特に深さ方向の軸の周りに軸対称でかつ軸に対して傾斜
する圧電体３および音響整合層６を有するトランスデュ
ーサー１００を示す。このような圧電体３および音響整
合層６は、エッチング条件を調整しながら、シリコンブ
ロック１の上面に対して斜め方向からエッチングを進め
て孔２および孔４を形成して作製する。

【００６７】図１１（ｂ）は、圧電体３および音響整合
層６の厚さが、深さ方向に単調減少および単調増加でな
い変化をするトランスデューサー１００の例を示す断面
図である。図１１（ｂ）は、特に中央部が凹状である鼓
型の外形を有するトランスデューサーを示す。このよう
なトランスデューサー１００は、ブロック１の上面およ
び下面の両方において、表面に対して斜め方向からエッ
チングを進めて孔２および孔４を形成して作製する。表
面に対するエッチング方向を調整すれば、中央部が凸状
である樽型のトランスデューサーを作製することもでき
る。なお、図１１（ｂ）のトランスデューサー１００は
圧電体３および音響整合層６の厚さが深さ方向について
一様であるが、エッチング条件を調整して、図１１
（ａ）に示したように、これらの厚さが深さ方向につい
て変化するトランスデューサー１００を作製することも
できる。図１０および図１１に示したような形状の圧電
体３により、前述したように、トランスデューサー１０
０と接続される画像観測装置に好適な超音波の音場を形
成することができる。

【００６８】次に、本発明に係る製造方法の第２の実施
形態の実施例を示す。図１２は、第２の実施形態の製造
方法で製造する電子走査型超音波トランスデューサーの
例を示す斜視図である。トランスデューサー２００は、
振動吸収材と背面負荷材の材料が異なる以外は図１に示
したトランスデューサー１００と同様の構成を有するラ
ジアル型である。すなわち、トランスデューサー２００
においても圧電体３と音響整合層６とが円筒面に沿って
配列され、音響整合層６の外側には外側音響整合層また
は保護層８が形成されている。エレメント間には振動吸
収材２３が充填され、エレメントの内側には背面負荷材
２５が充填されている。

【００６９】図１３〜図１６は、図１２に示したトラン
スデューサー２００を製造する工程の例を示す平面図で
ある。まず図１３に示したように、ＰＺＴからなる円筒
形の圧電体ブロック２１の上面に、ＩＣＰ−ＲＩＥ法に
よってマスクを介して音響整合層を形成する位置に孔４
を設ける。圧電体ブロック２１も、その高さおよび直径
が図１２のトランスデューサー２００の高さおよび直径
よりもそれぞれ大きくなるように調製されている。孔４
の位置、横断面形状および深さは、図１２に示した音響
整合層６の位置、横断面形状および高さとそれぞれ同一
となるように形成する。具体的には、図１２の圧電体３
の音響整合層６側の側面に対応する面が露出するように
孔４を設ける。孔４はブロック２１を貫通しない。続い
て、各孔４の内面に、スパッタ法により金薄膜５を成膜
する。図１３では簡単のために１つの孔４内面について
のみ成膜の模様を示したが、実際には全ての孔４の内面
に成膜する。次に、第１の実施形態の場合と同様に、孔
４内に音響整合層６の材料であるアルミナパウダーをフ
ィラーとして混入させたエポキシ樹脂を充填して硬化さ
せて、図１４に示すように、音響整合層６のインレイを
完了する。

【００７０】次に、図１４に示したように、ＩＣＰ−Ｒ
ＩＥ法によって、マスクを介して圧電体ブロック２１の
上面に、外側音響整合層８用の材料を充填するための環
状溝７を設ける。溝７もブロック２１を貫通しない。溝
７内に外側音響整合層８用の材料であるエポキシ樹脂を
充填・硬化し、必要に応じて研磨等により余剰の樹脂を
除去して、図１５に示すように、外側音響整合層８のイ
ンレイを完了する。

【００７１】次に、図１５に示したように、ＩＣＰーＲ
ＩＥ法によって、マスクを介して圧電体ブロック２１の
上面に振動吸収材２３用の材料を充填するための孔２２
を設ける。孔２２の位置、横断面形状および深さは、図
１２に示した振動吸収材２３の位置、横断面形状および
高さとそれぞれ同じにする。孔２２もブロック２１を貫
通しない。孔２２に振動吸収材２３の材料であるアルミ
ナフィラー入りエポキシ樹脂を充填して硬化する。そし
て、必要に応じて研磨等により余剰の樹脂を除去して、
図１６に示すように、振動吸収材２３のインレイを完了
する。また最外周の圧電体部分２１をＩＣＰ−ＲＩＥ法
により除去して、外側音響整合層８の側面を露出させ
る。

【００７２】次に、図１６に示したように、ＩＣＰ−Ｒ
ＩＥ法により、マスクを介してブロック２１上面に背面
負荷材２５の材料を充填するための孔２４を設ける。孔
２４の位置、横断面形状および深さは、図１２に示した
背面負荷材２５の位置、横断面形状および高さとそれぞ
れ同じになるように形成する。具体的には、図１２に示
した圧電体３の形状を規定し、圧電体３の背面負荷材２
５側の側面が露出するように、圧電体ブロック２１の中
央部分に孔２４を形成する。孔２４もブロック２１を貫
通しない。圧電体３の露出面に、マスクを介してスパッ
タにより金薄膜１０を成膜する。図１６では、簡単のた
めに１つの圧電体３についての成膜のみを示したが、実
際には全ての圧電体３の露出面に成膜する。金薄膜１０
は、図１３に示した金薄膜５とともに圧電体３の駆動電
極となる。

【００７３】次に、孔２４に背面負荷材２５の材料であ
るアルミナフィラー入りエポキシ樹脂を充填して硬化す
る。そして、必要に応じて研磨等により余剰の樹脂を除
去して、背面負荷材２５のインレイを完了する。以上の
工程を完了した後、必要ならば底部の圧電体部分２１を
ＩＣＰ−ＲＩＥ法によって除去する。除去した後、各圧
電体３を分極して、図１２に示した電子走査型ラジアル
超音波トランスデューサー２００を得る。

【００７４】図１７は、底部に板状の圧電体ベース部２
６を残したトランスデューサー２００の例である。図１
７（ａ）はその斜視図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の
線Ｅ−Ｅ’に沿った断面図である。圧電体ベース部２６
は、トランスデューサー２００の製造工程の最後に、圧
電体ブロック２１の底部を除去せずに残して作製する。
ベース部２６も図８のベース部１４と同様に構造部材と
して機能し、トランスデューサー２００の寸法安定性を
高める。

【００７５】図１８は、圧電体ベース部２６にプローブ
（図示せず）との位置決め用ノッチとして位置決め孔１
５、１６を設けたトランスデューサー２００の例を示す
図である。図１８（ａ）はその斜視図、図１８（ｂ）は
図１８（ａ）の線Ｆ−Ｆ’に沿った断面図である。孔１
５、１６を設けたことにより、図９のトランスデューサ
ー１００と同様に、トランスデューサー２００のプロー
ブ等への組み込みが容易かつ確実になる。

【００７６】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によっ
て、高歩留まり、高組立精度、高信頼性、および高画質
の超音波トランスデューサーの製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造方法の第１の実施の形態によ
って製造される超音波トランスデューサーの一例を示す
斜視図および断面図。

【図２】本発明に係る超音波トランスデューサーの製造
方法の第１の形態の工程の一部を示す斜視図。

【図３】本発明に係る超音波トランスデューサーの製造
方法の第１の形態の工程の一部を示す平面図。

【図４】本発明に係る超音波トランスデューサーの製造
方法の第１の形態の工程の一部を示す平面図。

【図５】本発明に係る超音波トランスデューサーの製造
方法の第１の形態の工程の一部を示す平面図。

【図６】本発明に係る超音波トランスデューサーの他の
例を示す斜視図および断面図。

【図７】本発明に係る超音波トランスデューサーの他の
例を示す斜視図および断面図。

【図８】本発明に係る超音波トランスデューサーの他の
例を示す斜視図および断面図。

【図９】本発明に係る超音波トランスデューサーの他の
例を示す斜視図および断面図。

【図１０】本発明に係る超音波トランスデューサーの他
の例を示す平面図。

【図１１】本発明に係る超音波トランスデューサーの他
の例を示す断面図。

【図１２】本発明に係る製造方法の第２の実施の形態に
よって製造される超音波トランスデューサーの一例を示
す斜視図。

【図１３】本発明に係る超音波トランスデューサーの製
造方法の第２の形態の工程の一部を示す平面図。

【図１４】本発明に係る超音波トランスデューサーの製
造方法の第２の形態の工程の一部を示す平面図。

【図１５】本発明に係る超音波トランスデューサーの製
造方法の第２の形態の工程の一部を示す平面図。

【図１６】本発明に係る超音波トランスデューサーの製
造方法の第２の形態の工程の一部を示す平面図。

【図１７】本発明に係る超音波トランスデューサーの他
の例を示す斜視図および断面図。

【図１８】本発明に係る超音波トランスデューサーの他
の例を示す斜視図および断面図。

【符号の説明】

１…シリコンブロック２…孔３…圧電体４…孔５…金薄膜６…音響整合層７…孔８…外側音響整合層または保護膜９…孔１０…金薄膜１１…背面負荷材および振動吸収剤１２…付加的な圧電体１３…電極端子１４…シリコンベース部１５…位置決め孔１６…位置決め孔１７…配線パッド１８…配線引き出し部２１…圧電体ブロック２２…孔２３…振動吸収材２４…孔２５…背面負荷材２６…圧電体ベース部１００、２００…超音波トランスデューサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若林勝裕東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山田典弘東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 5D019 AA06 AA26 BB03 BB08 BB20 EE05 FF04 GG01 GG06 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面および／または曲面に沿って間隙を
介してアレイ状に配列された複数の棒状の圧電体と、各
圧電体の一方の側面に形成された音響整合層と、各圧電
体の他方の側面に形成された背面負荷材とを備えた超音
波トランスデューサーの製造方法であって、（ａ）シリコンブロックをエッチングして、所定の平面
および／または曲面に沿って配列された複数の孔を形成
する工程と、（ｂ）各孔の内部に圧電材料を充填した後、圧電材料を
乾燥および焼成して複数の棒状の圧電体を形成する工程
と、（ｃ）各圧電体の一方の側面が露出するようにシリコン
ブロックをエッチングして、該側面に音響整合層を形成
する工程と、（ｄ）各圧電体の他方の側面が露出するようにシリコン
ブロックをエッチングして、該側面に背面負荷材を形成
する工程と、（ｅ）シリコンブロックをエッチングして、圧電体間に
間隙を形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】音響整合層および／または背面負荷材の
形成は、シリコンブロックをエッチングして所定の面が
露出するように孔を形成し、各孔に音響整合層または背
面負荷材用の材料を充填したのち硬化させて行うことを
特徴とする請求項１記載の超音波トランスデューサーの
製造方法。
【請求項３】平面および／または曲面に沿って間隙を
介してアレイ状に配列された複数の棒状の圧電体と、各
圧電体の一方の側面に形成された音響整合層と、各圧電
体の他方の側面に形成された背面負荷材とを備えた超音
波トランスデューサーの製造方法であって、（ａ）圧電体ブロックをエッチングして、平面および／
または曲面に沿って配列されるように圧電体の一方の側
面に対応する面を露出させ、この面に音響整合層を形成
する工程と、（ｂ）圧電体ブロックをエッチングして、平面および／
または曲面に沿って配列されるように圧電体の他方の側
面に対応する面を露出させ、この面に背面負荷材を形成
する工程と、（ｃ）圧電体ブロックをエッチングして、圧電体間の間
隙を形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】音響整合層および／または背面負荷材の
形成は、圧電体ブロックをエッチングして所定の面が露
出するように孔を形成し、各孔に音響整合層または背面
負荷材用の材料を充填したのち硬化させて行うことを特
徴とする請求項３記載の超音波トランスデューサーの製
造方法。