JP4261298B2 - 積層構造体アレイ及びその製造方法、並びに、超音波トランスデューサアレイの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る積層構造体アレイの製造方法を示すフローチャートである。また、図2は、本実施形態に係る積層構造体アレイの製造方法を説明するための図である。
まず、工程S11において、図2の(a)に示すように、所定の厚さを有する圧電材料の板材11を用意する。圧電材料としては、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(lead) zirconate titanate)に代表される圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン:polyvinylidene difluoride)に代表される高分子圧電素子を用いることができる。本実施形態においては、PZTを用いている。このような圧電材料の板材を、研磨等によって所定の厚さに加工する。板材の厚さは、所望の発振周波数を得るために、次式のように規定される。
厚さt(m)=周波数定数(m・Hz)/発振周波数f(Hz)
ここで、周波数定数とは、圧電材料の特性を表す値である。例えば、周波数定数が2285m・HzのPZT板材を用いて、発振周波数5MHzの圧電振動子を作製する場合には、PZT板材の厚さを457μmにすれば良い。なお、板材の厚さ(素子の高さ)は、400μm〜700μmが一般的である。
即ち、工程S15において、配列基板を、インジウムの融点である約156℃よりも低く、且つ、インジウムが軟化する温度である約125℃に加熱する。次に、工程S16において、ボンダー(2次元位置決め装置)を用いて、積層構造体素子を配列基板上に配置する。ここで、ボンダーにおいては、積層構造体素子を配置する座標が予め設定されているものとする。図4に示すように、ボンダーのコレット20を用いて積層構造体素子13を吸着して所定の座標位置に搬送し、積層構造体素子13を配列基板23に押し付ける。その結果、積層構造体素子13は、軟化したインジウムによって仮固定される。同様にして、全ての積層構造体素子13の配置及び仮固定を行う。次に、工程S17において、配列基板の温度をインジウムの融点より高い180℃程度まで上昇させてインジウムを溶融させ、約30秒経過後、配置基板を冷却してインジウムを固化させる。これにより、積層構造体素子13が、配列基板上に固定される。
まず、工程S11〜S13において、積層構造体素子を作製する。積層構造体素子の作製方法については、本発明の第1の実施形態において説明したものと同様である。
工程S21において、図7の(a)に示すように、基板材料31の上に、ラミネータを用いてドライフィルムレジスト(DFR)32aを接着することにより、DFR層32を形成する。基板材料31としては、シリコンや、ガラスや、プラスチック等の平面性の良い材料が用いられ、積層構造体素子の高さtとの関係から、基板材料の厚さを0.2t〜0.5t程度にすることが望ましい。また、DFR層32は、配列基板の隔壁を構成する。そのため、隔壁によって支持された積層構造体素子(高さ約400μm〜約700μm)が直立するように、隔壁の高さ、即ち、DFR層32の厚さを約50μm〜約500μmにすることが望ましい。工程S21を繰り返すことにより、所定の厚さになるまでドライフィルムレジスト32aを積層する。本実施形態においては、DFR層32の厚さを約300μmとしている。
12、13a、22 金属材
13 積層構造体素子
13a 圧電材料層
20 コレット
21、31 基板材料
23 配列基板
30 マイクロピペッター
32 ドライフィルムレジスト(DFR)層
32a ドライフィルムレジスト
33 領域
34 隔壁
35 瞬間接着剤
41 保護材(ポリイミドテープ)
42 樹脂材料
43 共通電極
44 配線基板
45 音響整合層
46 バッキング層
Claims (13)
- 圧電材料に電極が形成された積層構造体の複数の素子を用意する工程(a)と、
基板材料の主面に少なくとも1つの金属材料層を形成することにより、前記複数の素子を配置するための基板を作製する工程(b)と、
前記少なくとも1つの金属材料層が軟化する温度まで前記基板を加熱する工程(c)と、
加熱された前記基板の主面に前記複数の素子を所望の配列となるように配置して仮固定する工程(d)と、
前記複数の素子が仮固定された前記基板を前記少なくとも1つの金属材料層の融点以上に加熱することにより、前記基板が冷却された後に前記複数の素子を前記基板に固定する工程(e)と、
を具備する積層構造体アレイの製造方法。 - 工程(b)が、前記基板材料の主面に、第1の金属材料層を形成した後に、前記第1の金属材料層と前記基板材料とを密着させるための少なくとも第2の金属材料層を形成することを含む、請求項1記載の積層構造体アレイの製造方法。
- 工程(d)が、前記基板の主面において前記複数の素子を配置する座標が予め設定されている2次元位置決め装置を用いて前記複数の素子を配置することを含む、請求項1又は2記載の積層構造体アレイの製造方法。
- 圧電材料に電極が形成された積層構造体の複数の素子を用意する工程(a)と、
基板材料の主面に、予め定められた複数の領域を囲む隔壁を形成することにより、前記複数の素子を配置するための基板を作製する工程(b)と、
前記複数の素子を前記複数の領域にそれぞれ配置すると共に、前記複数の素子を前記基板に固定する工程(c)と、
を具備する積層構造体アレイの製造方法。 - 工程(b)が、基板材料にドライフィルムレジスト層又は厚膜フォトレジスト層を形成した後に、フォトリソグラフィ法を用いて前記ドライフィルムレジスト層又は厚膜フォトレジスト層をパターニングすることによって前記隔壁を形成することを含む、請求項4記載の積層構造体アレイの製造方法。
- 工程(b)が、基板材料にガラス隔壁材を形成した後に、サンドブラストによって前記ガラス隔壁材をパターニングすることによって前記隔壁を形成することを含む、請求項4記載の積層構造体アレイの製造方法。
- 工程(c)が、前記基板の主面において前記複数の素子を配置する座標が予め設定されている2次元位置決め装置を用いて前記複数の素子を配置することを含む、請求項4〜6のいずれか1項記載の積層構造体アレイの製造方法。
- 圧電材料に第1の電極が形成された積層構造体の複数の素子を用意する工程と、
基板材料の主面に少なくとも1つの金属材料層を形成することにより、前記複数の素子を配置するための基板を作製する工程と、
前記少なくとも1つの金属材料層が軟化する温度まで前記基板を加熱する工程と、
加熱された前記基板の主面に前記複数の素子を所望の配列となるように配置して仮固定する工程と、
前記複数の素子が仮固定された前記基板を前記少なくとも1つの金属材料層の融点以上に加熱することにより、前記基板が冷却された後に前記複数の素子を前記基板に固定する工程と、
前記複数の素子の間に液体の樹脂材料を充填した後に、該液体の樹脂材料を固化させることにより、前記複数の素子を固定する工程と、
前記樹脂材料によって固定された前記複数の素子から、少なくとも前記基板を除去する工程と、
前記基板を除去することによって露出した、前記複数の素子の第1の面と反対側の第2の面に金属層を形成することにより、第2の電極を設ける工程と、
を具備する超音波トランスデューサアレイの製造方法。 - 圧電材料に第1の電極が形成された積層構造体の複数の素子を用意する工程と、
基板材料の主面に、予め定められた複数の領域を囲む隔壁を形成することにより、前記複数の素子を配置するための基板を作製する工程と、
前記複数の素子を前記複数の領域にそれぞれ配置すると共に、前記複数の素子を前記基板に固定する工程と、
前記複数の素子の間に液体の樹脂材料を充填した後に、該液体の樹脂材料を固化させることにより、前記複数の素子を固定する工程と、
前記樹脂材料によって固定された前記複数の素子から、少なくとも前記基板を除去する工程と、
前記基板を除去することによって露出した、前記複数の素子の第1の面と反対側の第2の面に金属層を形成することにより、第2の電極を設ける工程と、
を具備する超音波トランスデューサアレイの製造方法。 - 基板と、
前記基板の主面に設けられ、該主面における予め定められた複数の領域を囲む隔壁と、
圧電材料に電極が形成された積層構造体を各々が含み、前記隔壁によって囲まれた複数の領域にそれぞれ接着された複数の素子と、
を具備する積層構造体アレイ。 - 前記複数の素子が、前記基板の主面に同心円状に配置されている、請求項10記載の積層構造体アレイ。
- 前記複数の素子が、前記基板の主面に、該主面上の位置に応じて配列間隔又は配置密度が異なるように配置されている、請求項10記載の積層構造体アレイ。
- 前記複数の素子が、前記基板の主面にランダムに配置されている、請求項10記載の積層構造体アレイ。
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