JPH11285096A

JPH11285096A - 複合圧電振動子

Info

Publication number: JPH11285096A
Application number: JP10086741A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Wakabayashi; 勝裕若林; Tomoki Funakubo; 朋樹舟窪; Yukihiko Sawada; 之彦沢田; Masaki Esashi; 正喜江刺; Shidan O; 詩男王
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂と圧電体との間の密着性が高く、不要な
振動が発生しない、微細で高密度化された複合圧電振動
子を提供する。【解決手段】互いに離間に配置された圧電体と、該圧
電体の間に充填された有機物と、該圧電体の第１の端面
および第２の端面にそれぞれ接して形成された第１およ
び第２の電極とを含む複合圧電振動子において、各圧電
体の側面が起伏を有することを特徴とする複合圧電振動
子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探触子等に
用いる複合圧電振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探触子の構造は、『医用超音波機
器ハンドブック』（（社）日本電子機械工業会編、コロ
ナ社、１９８５．４．２０、ｐ１８６）に示される様
に、両面に電極を形成した圧電セラミックス板からなる
圧電素子、該圧電素子の超音波を送受する側の面に形成
された音響整合層および音響レンズ、ならびに該圧電素
子の背面側に形成された背面負荷材が一体化された構成
となっている。

【０００３】超音波探触子の駆動は、上記圧電素子にパ
ルサから百〜数百ボルト程度の電圧の駆動パルスを印加
して、該圧電素子を逆圧電効果により急速に変形させ、
変形により励起された超音波パルスを音響整合層および
音響レンズを経て放射することにより行われる。

【０００４】発振された超音波パルスは、対象物から反
射された後に該音響レンズおよび音響整合層を経て圧電
素子に再入射し、圧電素子を振動させる。超音波パルス
を反射する対象物としては、医療用途に関しては体内の
各組織の界面であり、また非破壊検査用に関しては被測
定物内部の傷等の非連続部である。再入射した超音波パ
ルスにより発生した圧電素子の機械的振動は、圧電効果
により電気信号に変換されたのち、観測装置に送られて
画像化される。

【０００５】一般的には、この超音波探触子には圧電セ
ラミックスが用いられるが、近年圧電セラミックスと樹
脂とを複合化した複合圧電体のロッドが、電気−機械エ
ネルギー変換器として実際に利用され始めている。

【０００６】従来、複合圧電体のロッドの製造方法の一
つの例として、特開昭６０−８５６９９（以下、先行文
献１と記す）に示されているように、バルクの圧電体を
ダイシングして製造する方法がある。すなわち、ジルコ
ン酸チタン酸鉛等のバルクの圧電体を接着剤を用いて基
台に貼り付けたのち、基台上のバルク圧電体をダイシン
グ装置を用いてマトリクス状にダイシングする。そし
て、ダイシングによりできた溝の部分にエポキシやウレ
タン製の樹脂を充填して硬化した後に、ダイシングした
バルク圧電体を基台から取り外して、複合圧電体のロッ
ドを得る。この方法には、圧電体をダイシングにより裁
断してから溝に樹脂を充填して硬化したのちに圧電体を
基台から取り外して複合圧電体のロッドを得る方法と、
圧電体の途中までダイシングしてから樹脂を充填して硬
化した後、圧電体を基台から取り外して研削もしくはス
ライスして複合圧電体のロッドを得る方法とがある。

【０００７】また、複合圧電体のロッドの製造方法の別
の例として、『Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖ
ｏｌ．３６（１９９７）ｐｐ．６０６２−６０６４』
（以下、先行文献２と記す）に示されているように、デ
ィープＸ線リソグラフィー、メッキおよび樹脂モールド
を組み合わせて高アスペクト比の圧電体ロッドを形成
し、形成した圧電体ロッド間に樹脂を充填して複合圧電
振動子を製造する方法がある。

【０００８】具体的には、はじめにディープエッチＸ線
リソグラフィーにより、４００μｍの厚みのＭＭＡ（メ
タクリル酸メチル）／ＭＡＡ（メタクリル酸）共重合体
からなるレジスト膜を作製する。

【０００９】次に、該レジスト膜にマスクを介してシン
クロトロン放射光を照射したのち現像して、複数の穴が
開口されたレジスト構造体を得る。レジスト構造体の複
数の穴にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）スラリーの注
入を行う。スラリーの注入は、上記レジスト構造体を樹
脂型として用い、ＰＺＴ粉体、バインダー、および水か
らなるＰＺＴスラリーを該穴に注入して行う。

【００１０】ＰＺＴスラリーを室温で乾燥固化させてＰ
ＺＴグリーン体を得る。その後、酸素プラズマによって
樹脂型のみを除去して、ＰＺＴグリーン体を残す。残っ
たＰＺＴグリーン体を５００℃で脱脂（バインダー除
去）し、１２００℃で本焼成を行う。焼成の結果、直径
２０μｍ、高さ１４０μｍの形状の複数のＰＺＴロッド
からなるＰＺＴロッドアレイが形成される。

【００１１】次に、このロッドアレイにエポキシ樹脂を
真空含浸して硬化させる。硬化させた後、ロッドアレイ
の上下面をＰＺＴロッドの両端の表面が露出するまで研
磨して平坦化し、平坦化した上下両面に金電極をスパッ
タリングにより成膜する。そして、ロッドアレイをオイ
ルバス中に浸漬した状態で電極に電圧を印加して分極処
理を行い、圧電性が付与された複合圧電振動子を得る。
得られた振動子の周波数定数は、７００ｋＨｚ・ｍｍ以
下であり、小型・薄型な振動子を作製することが出来
る。

【００１２】しかし、上述の従来の方法によって製造さ
れた複合圧電体のロッドには以下のような不具合があっ
た。（１）先行文献１に記載された方法により作製された複
合圧電体のロッドにおいては、ダイシングにより圧電体
ロッドの径を小さくしすぎると圧電体ロッドが壊れやす
くなるために、圧電体ロッドの径を例えば１００μｍ以
下にすることは困難であった。圧電体ロッドの径をあま
り小さくできないために、アスペクト比を上げた複合圧
電振動子を作製することが難しく、診断装置の分解能を
向上させるために必要な、周波数を上げた複合圧電体の
ロッドを製造することには限界があった。

【００１３】また、圧電体ロッドをダイシングによって
作製するために圧電体ロッドの側面は平滑面となり、樹
脂との接着にはアンカー効果が期待できず、密着が不十
分となり耐久性に問題があった。

【００１４】さらに、圧電体ロッドをダイシングによっ
て作製するために、圧電体ロッドは多角形を基本とする
長手軸に沿ってまっすぐな形状のものしか得られず、そ
のため圧電体ロッド内で長手軸に垂直な方向に振動する
不要な振動モードが発生し、探触子とした際にノイズの
原因となることが多かった。

【００１５】（２）先行文献２に記載された方法により
作製された複合圧電体のロッドにおいては、圧電体ロッ
ドが焼成時に倒れないようにするために、圧電体ロッド
の径は数十μｍが限界であった。このため、圧電体ロッ
ドのアスペクト比を大きくすることが難しく、周波数を
上げた複合圧電体のロッドを得ることには限界があっ
た。

【００１６】また、圧電体ロッドは樹脂型から作製する
ために、圧電体ロッドの側面は平滑面でかつ決まった方
向の傾きのみが許される。そのため、圧電体ロッドと樹
脂との間の接着にはアンカー効果が期待できず、密着が
不十分となり耐久性に問題があるとともに、圧電体ロッ
ドの形状にも制限が多かった。

【００１７】さらに、樹脂型を使用した際にはホットプ
レスやＨＩＰがかけられないために、高密度化を達成で
きず、本来持つ圧電体ロッドの特性を十分に引き出すこ
とができないでいた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、樹脂と圧電体との間の密着性が高く、不要な振動が
発生しない、微細で高密度化された複合圧電振動子を提
供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、互いに離間に配置された圧電体
と、該圧電体の間に充填された有機物と、該圧電体の第
１の端面および第２の端面にそれぞれ接して形成された
第１および第２の電極とを含む複合圧電振動子におい
て、各圧電体の側面が起伏を有することを特徴とする複
合圧電振動子ことを特徴とする複合圧電振動子が提供さ
れる。

【００２０】本発明においては、少なくとも１つの該圧
電体が他の該圧電体と異なる体積を有することが好まし
い。また、本発明においては、第１の電極および第２の
電極のうち、少なくとも一方の電極が複数に分割されて
いることが好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
詳細に説明する。図1 は、本発明に係る複合圧電振動子
の一例を示す図であって、図１（ａ）はその概略斜視図
であり、図１（ｂ）はその平面図である。

【００２２】複合圧電振動子は、互いに平行な複数の圧
電体ロッド１、各圧電体ロッド１間に充填された有機物
２、およびロッド１の両端を含む上下面に形成された電
極（図示せず）からなっている。

【００２３】圧電体ロッド１は、長手軸を互いに実質的
に平行にして互いに離間に配置され、それぞれ長手軸と
実質的に直行する第１の端面と第２の端面を有してい
る。また、有機物２は、それぞれの圧電体ロッド１の第
１および第２の端面が露出するように圧電体ロッド１間
に充填されている。さらに電極は、有機物２と、各圧電
体ロッド１の第１の端面および第２の端面にそれぞれ接
して形成された第１および第２の電極を有している。

【００２４】本発明に係る複合圧電振動子は、各圧電体
ロッド１の有機物２と接触する側面が起伏を有するよう
に形成されている。側面の起伏としては、例えば、ロッ
ド１の長手軸に垂直なロッド１の断面の大きさが、ロッ
ド１の長手軸に沿って増減することで形成されるような
ものである。

【００２５】圧電体ロッド１の側面が起伏を有している
ために、有機物２との間でのアンカー効果が高まり有機
物２との密着強度が向上する。そのため、最終的に作製
された超音波深触子の耐久性が向上する。また、密着強
度が向上するために圧電振動子の曲げに対する強度が向
上し、凹面状をはじめとする複雑な形状に圧電振動子を
変形させることが可能となる。

【００２６】また、圧電体ロッド１の側面が起伏を有す
ることで、圧電体ロッド１の径が長手軸に沿って変化し
ている。ロッド１の径が長手軸に沿って変化しているた
めに、不要な振動モードである径方向の振動モードがロ
ッド１内で共振することが抑えられる。径方向の振動モ
ードが抑えられるため、ロッド１の長手軸の振動モード
のみを発生させて、複合圧電振動子としても厚み方向に
のみ励振させることができる。複合圧電振動子が厚み方
向にのみ振動することで、最終的な超音波深触子の分解
能を向上させることが可能となる。

【００２７】図２は、図１に示した複合圧電振動子を用
いて作製した超音波探触子の先端部の一例を示す概略断
面図である。図２において、超音波深触子は、以下のよ
うな構造となっている。つまり、導電性を有するハウジ
ング５の内面に固着された絶縁筒６内に、背面負荷材７
が挿入されている。背面負荷材７の前面に曲率を持たせ
た複合圧電振動子８が固定されている。さらに、音響放
射面となる複合圧電振動子８の前面に音響整合層９が取
付けられている。この音響放射面である複合圧電振動子
８の前面は、導電性樹脂、または半田とリード線１０な
どによってハウジング５に結線されている。シグナル側
となる複合圧電振動子８の背面には、外部からのリード
線１１の信号線が結線されている。リード線１１のＧＮ
Ｄ（グランド）線は、またハウジング５にも結線されて
いる。

【００２８】図２に示した超音波深触子は、前述したよ
うに、有機物２と接触する側面が起伏を有する圧電体ロ
ッド１を使用しているため、耐久性が高く、また高分解
能を有している。

【００２９】次に、図１に示した複合圧電振動子の製造
方法について、以下に説明する。この製造方法は、ロス
トモールド法であり、以下の工程からなる。すなわち、
（１）シリコン型を作成する工程、（２）ＰＺＴスラリ
ーをキャスティングする工程、（３）ＨＩＰ処理をする
工程、（４）シリコン型を除去する工程、（５）有機物
を充填する工程、および（６）研磨、電極付与、圧電性
付与を行う工程である図３〜５を参照して、各工程につ
いて詳細に説明する。

【００３０】（１）シリコン型を作成する工程図３（ａ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板２０上
にフォトレジスト２１２１を塗布する。レジスト２１層
に所望のパターンを露光したのちに現像する。パターン
は、製造する圧電体ロッド１の形状、寸法によるが、例
えば、円柱形状の圧電体ロッド１の径に対応した複数の
円形などが挙げられる。また、円形などのパターンの寸
法は特に限定されない。

【００３１】次に、図３（ｂ）〜（ｃ）に示すように、
ディープＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法により、
レジスト２１層のパターンに従ってシリコン基板に穴２
２を開ける。

【００３２】ディープＲＩＥ法は、マスキングとエッチ
ングを繰り返すことにより、アスペクト比が大きくシリ
コン基板面に対して垂直な側面を有する穴２２を形成す
ることができるエッチング方法であり、当該技術分野で
良く知られている方法である。

【００３３】ディープＲＩＥ法は、マスキングとエッチ
ングの条件を調整することにより、一回のエッチング
で、図３（ｂ）に示すような側面がややエッチングされ
た穴２２を形成することができる。

【００３４】そして、条件を変えながらマスキングとエ
ッチングを繰り返すことにより、図３（ｃ）に示すよう
に起伏のある側面を有する深い穴２２を形成することが
できる。

【００３５】所定の深さの穴２２を形成したのち、現像
してレジスト２１層を除去することで、図４（ａ）に示
したようなシリコン型２３が得られる。図４（ａ）のシ
リコン型２３に形成された穴２２は、穴２２の深さ方向
に垂直な断面の大きさが穴２２の深さ方向に沿って増減
することで起伏している側面を有している。なお、穴２
２の深さは、製造する圧電体ロッド１の形状、寸法によ
るが、例えば１２０μｍである。また、穴２２はシリコ
ン基板を貫通していても良いし、貫通していなくても良
い。

【００３６】なお、図６に示したように、穴２２を開け
た後に、穴２２底部および穴２２側面部を含めたシリコ
ン型２３表面に、窒化シリコンまたは酸化シリコンなど
からなるセラミクス保護膜２４を設けることが好まし
い。シリコン型２３表面にこのようなセラミクス保護膜
２４を設けることにより、後述する（３）ＨＩＰ処理を
する工程において圧電セラミクスとシリコン型２３との
反応を最小限に抑えることができる。

【００３７】（２）圧電セラミクスのスラリーをキャス
ティングする工程図４（ｂ）に示すように、圧電セラミクス２５のスラリ
ーを、超音波攪拌などによる加振によってまたは減圧脱
泡によって、（１）の工程で作成したシリコン型２３に
流し込む。スラリーは、圧電セラミクス２５粉体、バイ
ンダーおよび水などから構成される混合物からなる。

【００３８】圧電セラミクス２５としては、圧電性が得
られるセラミクス材料であれば特に限定はされない。こ
のようなセラミクス材料としては、例えばＰＺＴ（チタ
ン酸ジルコン酸鉛）系材料などが挙げられる。ＰＺＴ系
材料を使用した場合には、例えば周波数定数が、Ｎｔが
約２０００Ｈｚ−ｍ、Ｎ３３が約１３００Ｈｚ−ｍの材
料を用いることができる。

【００３９】バインダーとしては、ＰＶＡ（ポリビニル
アルコール）などが挙げられる。スラリーの流し込み
は、シリコン型２３の穴２２に圧電セラミクス２５を充
填するとともに、圧電セラミクス２５が充填されたシリ
コン型２３の上を圧電セラミクス２５が覆うように行
う。シリコン型２３の表面を覆う圧電セラミクス２５
は、それぞれの穴２２に充填された圧電セラミクス２５
と一体化される。

【００４０】次に、シリコン型２３に流し込んだスラリ
ーを乾燥させて、圧電セラミクス２５をグリーン状態と
する。乾燥方法としては自然乾燥などが挙げられる。最
後に、グリーン状態の圧電セラミクス２５を脱脂する。
脱脂とは圧電セラミクス２５粉体のバインダーなどの有
機物２を除去することである。脱脂の方法としては、空
気中で高温に保つ方法などが挙げられる。なお、脱脂し
た状態では、穴２２の中の圧電セラミクス２５の密度は
十分には高くない。

【００４１】（３）ＨＩＰ処理をする工程前述の脱脂した試料にＨＩＰ（ホットアイソスタティッ
クプレシング：熱間等方圧プレス）処理を行う。ＨＩＰ
処理はシリコン型２３中の圧電セラミクス２５粉体の密
度を大きくするためであり、当該技術分野で良く知られ
た方法で行うことができる。

【００４２】図７および図８にＨＩＰ処理の手順を示
す。なお、図７および図８においては、穴２２の起伏の
ある側面を省略してある。最初に、図７に示すようにし
て、試料にＣＩＰ（コールドアイソスタティックプレシ
ング）処理を行う。つまり、図４（ｂ）の脱脂した試料
をＢＮ（窒化ボロン）粉末などの反応性の低い保護用セ
ラミクス粉体２６で包み込んだ後、ゴムチューブ２７、
テープ２８で周囲を包んで保持する。この試料を水中に
置き、例えば約１００ＭＰａの等方圧をかける。ＣＩＰ
処理によって、圧電セラミクス２５粉体をかなり高密度
に圧縮することができる。

【００４３】次に、図８（ａ）に示すようにして、保護
用セラミクス粉体２６で包んだ試料をパイレックスガラ
スなどのガラスカプセル２９内に封じ込める。つまり、
ガラス管３０の中の真空度が１０^-3Pa以下になるまで排
気を行い、次にガラス管３０を約７５０℃まで加熱し試
料を包むようにガラス管３０を軟化させる。その後、ガ
スバーナーでガラスカプセル２９をガラス管３０から切
り離す。保護用セラミクス粉体２６によって試料を包み
込むことで、ガラスカプセル２９内への封じ込め時、ま
たは次のＨＩＰ処理時に、試料とガラスカプセル２９の
間の反応を防ぐことができる。

【００４４】なお、保護用セラミクス粉体２６としては
窒化ボロンに限らず、該試料とガラスカプセル２９との
間の反応を防いだり、それ自身がシリコンや圧電セラミ
クス２５との反応性が低いようなセラミクス材料ならば
他の材料でも構わない。

【００４５】最後に、図８（ｂ）に示すようにして、試
料にＨＩＰ処理を行う。つまり、試料を封じ込めたガラ
スカプセル２９をＡｒなどの不活性ガス中で加熱しなが
ら、このカプセル２９に等方圧を印加する。

【００４６】ＨＩＰ処理の際の、試料に印加する温度と
圧力のプログラムの一例を図９に示す。最初に、例えば
約１ＭＰａの低い圧力をかけながら、試料の温度をガラ
スの軟化点（パイレックスガラスの場合、約７５０℃）
まで上昇させる。

【００４７】次に、温度と圧力を同時に上昇させて、圧
電セラミクス２５粉末が焼結する温度（ＰＺＴ粉末の場
合、約１０００〜１１００℃）および約７０ＭＰａ〜１
００ＭＰａの高圧力を印加する。そして、この状態のも
とで例えば約２時間、保持する。

【００４８】上述したＨＩＰ処理の後、温度、圧力を徐
々に下げる。所定の温度、圧力まで下げた後に、試料を
ガラスカプセル２９および保護用セラミクス粉体２６か
ら取り出す。

【００４９】なお、前述したように、（１）のシリコン
型２３を作成する工程で、窒化シリコンまたは酸化シリ
コンなどからなるセラミクス保護膜２４をシリコン型２
３に設けておくことによって、ＨＩＰ処理の際に、圧電
セラミクス２５とシリコン型２３との間に相互拡散など
の反応が起きることを最小限に抑えることができる。反
応が抑えられることで、圧電セラミクス２５の成分、例
えばＰＺＴ中の鉛などがシリコン型２３中へと拡散して
圧電セラミクス２５の圧電性が失われることなどを抑制
することが可能となる。

【００５０】（４）シリコン型２３を除去する工程図４（ｃ）に示すように、ＨＩＰ処理を行った試料を、
ＸｅＦ₂ ガスなどのエッチング材を用いてエッチング
し、圧電セラミクス２５を残してシリコン型２３のみを
エッチング除去する。ＸｅＦ₂ ガスは、ＰＺＴなどの圧
電セラミクス２５を残してシリコンのみを選択的にエッ
チングすることができるエッチング材である。

【００５１】以上説明した（１）〜（４）の工程によっ
て、例えば図４（ｃ）に示すように、側面が起伏を有す
る概略柱状の圧電体ロッド１を圧電セラミクス２５板の
上に林立させた構造を製造することができる。なお、図
４（ｃ）に示した構造以外の圧電体ロッド１について
も、上述の方法によって同様にしてシリコン型２３から
製造できることは言うまでもない。

【００５２】本発明に係る圧電体ロッド１の製造方法に
おいては、シリコンからなる型を使用している。そのた
め、高温・高圧下で圧電セラミクス２５を充填すること
ができる。

【００５３】すなわち、シリコン型２３に圧電セラミク
ス２５を充填したまま、高圧下で圧電セラミクス２５を
焼成することができる。これは、シリコンの融点（約１
４１４℃）が圧電セラミクス２５の焼結温度（ＰＺＴの
場合、約１０００℃）よりも十分に高く、またシリコン
の強度が十分に高いために、高温・高圧下でもシリコン
型２３が溶融または変形しないからである。

【００５４】圧電セラミクス２５を高圧下で焼成できる
ため、高密度な圧電体ロッド１を得ることが可能とな
る。また、型に圧電セラミクス２５を充填したまま焼成
できるため、圧電セラミクス２５の持つ初期内部応力や
構造のわずかな非対称性等によって焼成後の圧電セラミ
クス２５が傾くということを防ぐことができる。また、
密度の高く均一な圧電セラミクス２５を得ることができ
るため、初期内部応力のバラツキに起因する焼成後の圧
電セラミクス２５の傾斜を防止できる。このように、圧
電セラミクス２５が焼成後に変形しないので、所望の微
細で高精度な形状の圧電体ロッド１を得ることが出来
る。そのために、理想に近い状態の圧電定数、電気機械
結合係数等の圧電特性が得られるとともに、抗接強度お
よび、絶縁耐圧が向上する。

【００５５】また、焼成後に圧電セラミクス２５が傾か
ないため、アスペクト比の高い圧電体ロッド１を成形し
ても、焼成後にロッド１が互いに接触することがない。
従って、数十μｍ程度の細い形状のアスペクト比の高い
圧電体ロッド１を容易に成形することができる。

【００５６】さらに、シリコン型２３はエッチング処理
によって成形後に容易に除去することが可能である。
（５）有機物２を充填する工程図４（ｄ）に示すように、図４（ｃ）に示す圧電体ロッ
ド１の間隙に、有機物２を充填する。有機物２として
は、圧電体セラミクス２５との密着強度の高い有機物２
であれば特に限定されないが、柔軟性のある有機物２が
好ましい。このような有機物２としては、例えばエポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられ
る。

【００５７】有機物２の充填の仕方としては、圧電体ロ
ッド１を密閉容器の中に置いて容器内を真空引きしなが
ら、容器に別に設けた注入口から有機物２を注入して、
圧電体ロッド１に有機物２を充填する方法などが挙げら
れる。充填した後、有機物２を加熱などによる硬化など
によって固化させる。

【００５８】（６）研磨、電極付与、圧電性付与を行う
工程図４（ｄ）に示すように、有機物２を充填した圧電体ロ
ッド１を、例えば破線部Ａまで研削・研磨して圧電セラ
ミクス２５板を除去し、圧電体ロッド１と有機物２の両
方を露出させる。このようにして作製した圧電体ロッド
１と有機物２の複合体の厚みは、例えば約１００μｍで
ある。

【００５９】次に、図５に示すようにして、圧電体ロッ
ド１が露出した試料の上下面に電極３５を設ける。電極
３５としては、電極３５の形成時に有機物２に大きなダ
メージを与えないものであれば特に限定されない。この
ような電極３５の材料としては、金属材料、化合物材料
などが挙げられる。金属材料としては、例えば、金、
銅、チタン、ニッケル、銀、白金、およびこれらを組み
合わせたクロム／金などの積層体が挙げられる。化合物
材料としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫）など
が挙げられる。電極３５の形成の仕方としては特に限定
されないが、例えばスパッタリング、蒸着、イオンプレ
ーティングなどが挙げられる。

【００６０】電極３５を設けたのち、電極３５間にＤＣ
電圧を印加して圧電体ロッド１の分極処理を行って圧電
体ロッド１に圧電性を付与する。最後に、外形加工を行
うことにより、図１に示したような複合圧電振動子を完
成させる。

【００６１】前述したように、本発明に係る複合圧電振
動子は、圧電セラミクス２５の密度が高く、微細・高精
度な形を有し、またアスペクト比の高い圧電体ロッド１
を用いている。

【００６２】圧電セラミクス２５の密度が高いために、
複合圧電振動子の性能を高くすることができる。また、
圧電体ロッド１が微細・高精度な形を有しているため、
複合圧電振動子自体も容易に小型化することができる。
さらに、圧電体ロッド１のアスペクト比が高いために、
複合圧電振動子の発振音圧を高くでき、ひいては発振信
号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。

【００６３】なお、前述の（１）のシリコン型２３を作
製する工程での図３（ｂ）〜（ｃ）に示したディープＲ
ＩＥ法において、レジスト２１層のパターンを変えるこ
とで、形成された圧電体ロッド１の側面の起伏をいろい
ろな形状にすることができる。

【００６４】図１０に例を示す。例えば円形のパターン
を用いれば、図１０（ａ）に示したように、ロッド１の
長手軸に垂直なロッド１の断面が円形を保ったまま、こ
の断面の大きさがロッド１の長手軸に沿って増減するこ
とで側面が起伏している概略柱状のロッド１が得られ
る。また、四角形のパターンを用いれば、図１０（ｂ）
に示したように、該垂直な断面が四角形を保ったまま、
この断面の大きさが長手軸に沿って増減することで側面
が起伏している概略柱状のロッド１が得られる。さら
に、扇型のパターンを用いれば、図１０（ｃ）に示した
ように、該垂直な断面が扇型を保ったまま、この断面の
大きさが長手軸に沿って増減することで側面が起伏して
いる概略柱状のロッド１が挙げられる。

【００６５】なお、ロッド１の側面の起伏は、ロッド１
の高さに垂直なロッド１の断面の大きさがロッド１の長
手軸に沿って周期的に増減するようなものであっても良
い。さらに、ディープＲＩＥ法においてマスキングとエ
ッチングの条件を変えてエッチングを繰り返すことによ
り、起伏のある側面を有するロッド１を、概略柱状以外
の他の形状にすることもできる。

【００６６】図１１に例を示す。図１１は、レジスト２
１層のパターンとして円形パターンを用いた場合である
が、パターンとしては他の形状のものでも良い。例え
ば、図１１（ａ）に示したように、ロッド１の長手軸に
垂直な断面の大きさがロッド１の長手軸に沿って増加と
減少を繰り返しながら、この増加する量が減少する量よ
りも常に大きいようなロッド１形状を得ることができ
る。この場合、該垂直な断面積の増減の繰り返しにより
ロッド１の側面は起伏しているが、それとともに、ロッ
ド１の該垂直な断面積は平均として長手軸に単調増加し
ている。

【００６７】また、図１１（ｂ）に示したように、ロッ
ド１の長手軸に垂直な断面の大きさがロッド１の長手軸
に沿って増加と減少を繰り返しながら、最初はこの増加
する量が減少する量よりも大きいが、途中で増加する量
が減少する量よりも小さくなるようなロッド１形状を得
ることができる。この場合、該垂直な断面積の増減の繰
り返しによりロッド１の側面は起伏しているが、それと
ともに、ロッド１の該垂直な断面積は平均として長手軸
に増加および減少している。

【００６８】さらに、図１１（ｃ）に示すように、図１
１（ｂ）に示したロッド１形状が繰り返された形状のロ
ッド１形状を得ることも可能である。以上、説明したよ
うに、一つの圧電体ロッド１の径が長手軸に沿って変化
することで、前述したように、ロッド１の径方向の不要
な振動モードが抑制され、探触子として作製した際に高
分解能化が図られる。

【００６９】また、本発明に係る複合圧電振動子は、少
なくとも１つの圧電体ロッド１が他の圧電体ロッド１と
異なる体積を有することが好ましい。圧電体ロッド１の
体積が異なると圧電体ロッド１の共振周波数が異なり、
圧電体ロッド１が送受する超音波の周波数が異なる。従
って、少なくとも１つの該圧電体ロッド１が他の該圧電
体ロッド１と異なる体積を有することで、振動子全体と
しての帯域が広くなり、探触子とした際に比帯域が広が
る。

【００７０】少なくとも１つの圧電体ロッド１が他の圧
電体ロッド１と異なる体積を有するというのは、複数の
例えば１００本の圧電体ロッド１のうち１本だけが他の
例えば９９本の圧電体ロッド１と異なる体積を有してい
ても良いし、複数の例えば１００本の圧電体ロッド１の
うち２本だけが他の例えば９８本の圧電体ロッド１と異
なる体積を有していても良いし、または、複数の例えば
１００本の圧電体ロッド１がすべて異なる体積を有して
いても良いという意味である。

【００７１】このように少なくとも１つの圧電体ロッド
１が他の圧電体ロッド１と異なる体積を有する複数の圧
電体ロッド１を配列する仕方としては、特に限定されな
い。例えば、最も小さい体積を有する圧電体ロッド１を
中心にして、その周りに放射状に圧電体ロッド１の体積
が増加するように圧電体ロッド１が配置されていても良
い。また、最も大きい体積を有する圧電体ロッド１を中
心部にして、その周りに放射状に圧電体ロッド１の体積
が減少するように圧電体ロッド１が配置されていても良
い。または、ある圧電体ロッド１を中心部にして、その
周りに放射状に圧電体ロッド１の体積が増加と減少を繰
り返すように圧電体ロッド１が配列されていても良い。
または、少なくとも１つの圧電体ロッド１が他の圧電体
ロッド１と異なる体積を有する複数の圧電体ロッド１が
振動子内で不規則に配列されていても良い。

【００７２】図１２に、最も小さい体積を有する圧電体
ロッド１を中心部にして、その周りに放射状に圧電体ロ
ッド１の体積が増加するように圧電体ロッド１が配置さ
れている複合圧電振動子の例を示す。中心部の圧電体ロ
ッド１は体積が小さいために、例えば細い棒の縦振動
（Ｎ３３）モードで振動し、圧電体ロッド１の共振周波
数としては例えば約１３ＭＨｚとなる。一方、外周部の
圧電体ロッド１は体積が大きいために、例えば板の厚み
振動（Ｎｔ）モードで振動し、圧電体ロッド１の共振周
波数としては例えば約２０ＭＨｚとなる。また、中心部
と外周部の中間に位置する圧電体ロッド１は、その体積
がやはり中心部のものと外周部のものとの中間であり、
共振周波数も例えば約１３ＭＨｚと約２０ＭＨｚの中間
の値を取る。

【００７３】このように少なくとも１つの圧電体ロッド
１が他の圧電体ロッド１と異なる体積を有する複数の圧
電体ロッド１を作製する方法としては、少なくとも１つ
の圧電体ロッド１が他の圧電体ロッド１と異なる径を有
するように複数の圧電体ロッド１を形成するか、または
少なくとも１つの圧電体ロッド１が他の圧電体ロッド１
と異なる長手方向の長さを有するように複数の圧電体ロ
ッド１を形成することなどが挙げられる。

【００７４】少なくとも１つの圧電体ロッド１が他の圧
電体ロッド１と異なる径を有するように複数の圧電体ロ
ッド１を形成する場合には、前述の（１）シリコン型２
３を作成する工程において、少なくとも１つの穴２２が
他の穴２２と異なる径を有するような複数の穴２２を有
するレジスト２１パターンを用いれば良い。そして、小
さな径の圧電体ロッド１に対応する穴２２は小さな径で
パターニングし、大きな径の圧電体ロッド１に対応する
穴２２は大きな径でパターニングする。例えば、圧電体
ロッド１の体積が中心部で小さく外周部で大きいように
するためには、一例としては中心部で２０μｍの小さな
径、外周部で直径３００μｍの大きな径を有するような
複数の大きさのパターンを用いれば良い。

【００７５】少なくとも１つの圧電体ロッド１が他の圧
電体ロッド１と異なる長手方向の長さを有するように複
数の圧電体ロッド１を形成する場合には、前述の（１）
シリコン型２３を作成する工程において、シリコン基材
上に複数の穴２２を一度にパターニングせずに、異なる
長さの長手方向を有する圧電体ロッド１に対応する穴２
２ごとに、パターニングしてエッチングすれば良い。そ
して、高さが小さい圧電体ロッド１に対応する穴２２は
エッチングでより浅く形成し、高さが大きい圧電体ロッ
ド１に対応する穴２２はより深く形成すれば良い。

【００７６】もしくは、同一高さの圧電体ロッド１を作
製し、有機物充填後の研削工程で、片面もしくは両面が
凹面状もしくは凸面状となるように研削加工して複合圧
電振動子を作製すれば良い。

【００７７】このように、少なくとも１つの圧電体ロッ
ド１が他の圧電体ロッド１と異なる長手方向の長さを有
するように複数の圧電体ロッド１を形成することで、例
えば、片面のみが凹型である複合圧電振動子、または片
面のみが凸型である複合圧電振動子、または両面が凹型
または凸型である複合圧電振動子を形成することができ
る。

【００７８】なお、上述した、少なくとも１つの圧電体
ロッド１が他の圧電体ロッド１と異なる径を有するよう
に複数の圧電体ロッド１を形成する方法、および少なく
とも１つの圧電体ロッド１が他の圧電体ロッド１と異な
る長手方向の長さを有するように複数の圧電体ロッド１
を形成する方法は併用しても良い。

【００７９】なお、ここで説明した発明の実施の形態の
各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。ま
た、本発明に係る複合圧電振動子は、圧電体ロッド１の
２つの端面にそれぞれ接して形成された２つの電極３５
のうち、少なくとも一方の電極３５が複数に分割されて
いることが好ましい。そして、分割された電極３５ごと
に独立して、圧電体ロッド１を駆動させるための電圧を
印加し、圧電体ロッド１からの信号を受信できることが
好ましい。

【００８０】電極３５を分割することで、超音波を送受
する圧電体ロッド１の面積および位置が異なる複数のも
のを、一枚の複合圧電振動子の中に配置することができ
るため、超音波深触子としての性能を高めることができ
る。

【００８１】例えば、超音波の焦点を切換えることがで
きる。つまり、例えば、分割した電極３５の一部を使用
して複合圧電振動子内の一部の圧電体ロッド１のみを駆
動すれば、細い超音波ビームを発振させることができ、
近距離の対象物との間で超音波を送受することができ
る。また、電極３５のすべてを使用して全部の圧電体ロ
ッド１を駆動すれば、強力な超音波ビームを発振させる
ことができ、遠距離の対象物との間で超音波を送受する
ことができる。

【００８２】特に、前述した少なくとも１つの圧電体ロ
ッド１が他の圧電体ロッド１と異なる体積を有する複数
の圧電体ロッド１の異なる体積の圧電体ロッド１ごとに
電極３５を分割して、分割した電極３５ごとに独立して
信号をやりとりできることが好ましい。

【００８３】前述したように、圧電体ロッド１の体積が
異なると、圧電体ロッド１が送受する超音波の周波数が
異なる。従って、異なる体積の圧電体ロッド１ごとに異
なる電極３５を設けることで、異なる周波数の超音波を
一つの圧電体振動子で送受することが可能となる。

【００８４】高い周波数の超音波は分解能は高いが、音
波の減衰が大きいために深達度が浅い。一方、低い周波
数の超音波は分解能は低いが深達度が深い。従って、異
なる体積の圧電体ロッド１ごとに電極３５を分割して、
分割した電極３５ごとに独立して信号をやりとりすれ
ば、一枚の振動子で多周波の機能を有するとともに、音
響放射軸を合わせることが容易となり、超音波深触子と
して観察している時に周波数を切り替えても同位置の診
断が可能となる。

【００８５】分割する電極３５の形状および数は、使用
用途によって様々に変えることができる。例えば、上述
の超音波の焦点を切換える場合には、細い超音波ビーム
を発振させるための電極３５を複合圧電振動子の中央部
に配置することなどが挙げられる。さらに、複合圧電振
動子の片面の電極３５のみを分割しても良いし、両面の
電極３５を分割しても良い。

【００８６】例としては、複合圧電振動子の中心部と外
周部とで異なる体積の圧電体ロッド１を配置し、電極３
５を中心部と外周部とに分割して形成しても良い。図１
３に一例を示す。

【００８７】図１３（ａ）は、少なくとも１つの圧電体
ロッド１が他の圧電体ロッド１と異なる体積を有する圧
電体ロッド１が形成された複合圧電振動子である。小さ
い体積の圧電体ロッド１が中心部に集まり、その周りに
放射状に圧電体ロッド１の体積が増加するように圧電体
ロッド１が配置されている。また、複合圧電振動子の図
示しない反対側の面には、電極が全面に形成されている
とする。

【００８８】図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示した複
合圧電振動子上に形成するための分割された電極のパタ
ーンである。電極３５は、中心部の小さい電極３６と、
この電極の周囲に位置する外周部の電極３７とに分割さ
れている。中心部の電極３６は、図１３（ａ）に示した
小さい体積の圧電体ロッド１が集まっている部分に対応
し、外周部の電極３７は大きな体積の圧電体ロッド１が
集まっている部分に対応している。両電極の間には、電
極が形成されていないギャップが存在する。

【００８９】図１４は、図１３（ｂ）に示した分割電極
が実際に形成された、図１３（ａ）に示した複合圧電振
動子を示している。なお、図１４において、見やすくす
るために、分割電極３６、３７の下にある圧電体ロッド
１も見えるようにしてある。

【００９０】図１４において、中心部の電極３６により
駆動される圧電体ロッド１は、体積が小さく、例えばア
スペクト比が５程度であるような形状をなす。そのた
め、前述したように、例えば棒の縦振動（Ｎ３３）モー
ドで振動する。一方、外周部の電極３７により駆動され
る圧電体ロッド１は、体積が大きく、例えばアスペクト
比が０．５以下であるような形状をなすため、例えば板
の厚み振動（Ｎｔ）モードで振動する。

【００９１】従って、Ｎ３３とＮｔとが異なる圧電材料
を使用すれば、中心部と外周部とでは探触子として送受
する周波数が異なる。従って、例えば中心部では約１３
ＭＨｚ程度の中心周波数で駆動できるとともに外周部で
は約２０ＭＨｚ程度の中心周波数で駆動できる探触子を
作製することが可能となる。

【００９２】図１５に本発明に係る他の例を示す。図１
５（ａ）は、少なくとも１つの圧電体ロッド１が他の圧
電体ロッド１と異なる体積を有する図１０（ｃ）に示し
たような扇型の圧電体ロッド１を、同一中心に配置した
複合圧電振動子をしめす。この複合圧電振動子は、中心
の円形の圧電体ロッド３８の周囲に３種類の体積を有す
る扇型の圧電体ロッド３９、４０、４１が、外側ほど大
きな体積となるように同一中心に配置された構造となっ
ている。

【００９３】図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示した複
合圧電振動子上に形成するための分割された電極のパタ
ーンである。図１５（ａ）の複合圧電振動子の円形の圧
電体ロッド３８および扇型の圧電体ロッド３９、４０、
４１に対応して、分割された４種類の環状電極４２〜４
５が形成されている。電極４６はアース電極である。そ
れぞれの体積の圧電体ロッド１ごとに、一つの環状の電
極で駆動することができるため、複数の周波数の超音波
を送受することが可能となる。

【００９４】なお、本発明においても、少なくとも１つ
の圧電体ロッド１が他の圧電体ロッド１と異なる体積を
有する複数の圧電体ロッド１として、少なくとも１つの
圧電体ロッド１が他の圧電体ロッド１と異なる径を有す
る複数の圧電体ロッド１か、または少なくとも１つの圧
電体ロッド１が他の圧電体ロッド１と異なる長手方向の
長さを有する複数の圧電体ロッド１を用いることが可能
であることは言うまでもない。

【００９５】なお、本発明の実施の形態の各構成におい
ても、当然、各種の変形、変更が可能である。また、本
発明に係る複合圧電振動子は、圧電体ロッド１とともに
電極端子接続部を有し、それぞれの圧電体ロッド１の２
つの端面とともに電極端子接続部の端面が露出するよう
に圧電体ロッド１間および圧電体ロッド１と電極端子接
続部の間に有機物２が充填されていることが好ましい。
そして、圧電体ロッド１と有機物２と電極端子接続部は
一体に形成されていることが好ましい。

【００９６】電極端子接続部を設けることにより、探触
子として使用する際に、電極への配線を電極上で直接行
うのではなく、電極端子接続部上で行うことができる。
電極端子接続部上で配線を行うことができる結果、電極
の下に充填されている有機物２に熱による損傷を与える
ことなく、半田やワイヤーボンディングといった結線が
容易に行える。

【００９７】形成する電極端子接続部は、１つであって
も良いし、複数であっても良い。電極端子接続部を形成
する材料としては特に限定されないが、耐熱性の高い材
料であることが好ましい。耐熱性が高いことで、結線の
さいに電極端子接続部自体が熱による損傷を受けること
を極力抑えることができる。

【００９８】耐熱性の高い材料としては、例えばセラミ
クス材料、金属材料などが挙げられる。絶縁体である必
要はない。セラミクス材料としては、例えば、アルミナ
などのほか、ＰＺＴなどの各種圧電セラミクス２５材料
などが挙げられる。また、金属材料としては例えば銅、
ステンレス鋼などが挙げられる。

【００９９】圧電セラミクス２５材料を用いる場合に
は、前述の（６）研磨、電極付与、圧電性付与を行う工
程において複合圧電振動子の両面に電極を形成するとき
に、両面の電極が同じ電極端子接続部に接触しないよう
にして用いる。

【０１００】例えば、２つの電極端子接続部を設けた場
合に、一方の面の電極は第１の電極端子接続部にのみ接
触し、他方の面の電極は第２の電極端子接続部にのみ接
触するように形成する。こうすることで、圧電セラミク
ス２５からなる電極端子接続部に両面の電極によって電
圧が印加されることがない。電圧が印加されないので、
電極付与後の分極処理時に電極端子接続部に圧電性が付
与されない。従って、超音波深触子として使用するとき
に、電極端子接続部から超音波が発振されないので、放
射される超音波の音場に影響を与えずに、電極端子接続
部を用いることができる。

【０１０１】また、金属材料を用いる場合にも、上述の
圧電セラミクス２５材料を使用するときと同様に、複合
圧電振動子の両面へ電極を付与するときに、両面の電極
が同じ電極端子接続部に接触しないように形成する。こ
うすることで、金属からなる電極端子接続部によって両
面に形成された電極が短絡することを防止しながら、電
極端子接続部を用いることができる。

【０１０２】また、電極端子接続部は硬度の高い材料、
特に圧電体ロッド１および有機物２よりも高度の高い材
料から形成されていることが好ましい。このような材料
からなる電極端子接続部を配置することで、研削加工時
に電極端子接続部をスペーサとして、簡単に厚み精度よ
く研削ができ、安定した品質のものを歩留りよく作製可
能になる。

【０１０３】さらに、電極端子接続部が電極材料と密着
性の良い材料によって形成されていることが好ましく、
こうすることで、電極端子接続部ひいては複合圧電振動
子の耐久性能が向上する。

【０１０４】また、電極端子の形状は特に限定されない
が、例えば複合圧電振動子の外周を覆うように形成され
たものや、林立する圧電体ロッド１の中に形成されたも
のなどが挙げられる。

【０１０５】図１６は、一例として、複合圧電振動子の
圧電体ロッド１と平行な２つの側面に形成された電極端
子接続部５０を示す。図１６（ａ）は平面図を示し、図
１６（ｂ）は斜視図を示す。

【０１０６】また、図１７には、図１４に示した分割電
極３６、３７を図１６の電極端子接続部５０上に形成し
た場合の一例を示す。分割電極３６、３７は、電極端子
接続部５０の上で半田やワイヤーボンディングなどによ
って外部配線と結線することができるため、圧電体ロッ
ド１間に充填された有機物２に結線時の熱による損傷を
与えずに、外部と結線することが可能である。

【０１０７】また、図１８には、図１５（ａ）に示した
異なる体積の複数の扇型の圧電体ロッド３８〜４１を有
する複合圧電振動子に、２箇所の電極端子接続部５０を
設けた例を示す。図１８に示した複合圧電振動子上に、
図１５（ｂ）に示した分割電極４２〜４５を形成した場
合には、やはり電極端子接続部５０上で複数の環状電極
に結線することが可能となる。

【０１０８】電極端子接続部５０を形成する方法として
は、前述の（４）シリコン型２３を除去する工程におい
てシリコン型２３をエッチング除去したのち、（５）有
機物２を充填する工程を行う前に、圧電体ロッド１とと
もに電極端子接続部５０を配置し、圧電体ロッド１の
間、および圧電体ロッド１と電極端子接続部５０との間
に有機物２を充填して両者を一体化することなどが挙げ
られる。

【０１０９】なお、前述したように、硬度の高い材料で
電極端子接続部５０を形成したときには、最終的に得た
い圧電体ロッド１の高さを有する電極端子接続部５０を
配置して有機物２により一体化したのち、電極端子接続
部５０をスペーサとして研削を行って、容易に所望の高
さの圧電体ロッド１を得ることができる。

【０１１０】なお、ここで説明した本発明の実施の形態
の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。ま
た、本発明に係る複合圧電振動子は、少なくとも１つの
該圧電体ロッド１が他の該圧電体ロッド１と異なる組成
を有することが好ましい。このように異なる組成を有す
る結果、一枚の複合圧電振動子が複数の性能を有するこ
とができるため、超音波深触子としての特性を向上させ
ることが可能となる。

【０１１１】例えば、異なる圧電定数を有する組成から
圧電体ロッド１を形成する。一例としては、圧電定数ｄ
３３の大きなものと圧電定数ｇ３３の大きなものから形
成する。圧電定数ｄ３３の大きな物は、探触子としたと
きに、印加電圧に対する変形量が大きく、送信時の出力
を上げることができる。また、圧電定数ｇ３３の大きな
ものは、探触子としたときに、応力に対する発生電圧が
大きく、受信時の出力を上げることができる。

【０１１２】すなわち、圧電定数ｄ３３の大きなものに
より強い音を出すことができ、また、圧電定数ｇ３３の
大きなものにより、被検体の界面に反射して戻ってきた
エコー波を効率よく電気信号に変換することが可能とな
る。従って、探触子とした際の、感度が向上し、高精度
化を達成できる。

【０１１３】また、圧電ｄ３３、ｇ３３以外に周波数定
数Ｎ３３，Ｎｔの異なる材料を用いることで帯域を広
げ、高分解能化が達成できる。さらに、機械的品質係数
Ｑｍの高い材料と低い材料の組み合わせをはじめ、２種
類以上の複数の圧電材料を組み合わせることにより、探
触子としての性能を上げることが可能である。

【０１１４】なお、異なる組成を有する圧電体ロッド１
は配列がランダムであっても、規則的であっても良い
が、それぞれ超音波の音場を考慮した配置とし別々の電
極により駆動することが最も効果的である。

【０１１５】このような複合圧電振動子を形成する方法
を、図１９に示す。なお、図４および図５で行った説明
と重複する部分は省略する。まず、図１９（ａ）に示す
ように、ディープＲＩＥ法エッチングによりシリコン基
板の両側に穴２２および５５を開ける。

【０１１６】次に、図１９（ｂ）に示すように、両面の
穴２２および５５に異なる組成の圧電セラミクス５６、
５７のスラリーを充填する。スラリーを乾燥、脱脂させ
たのち、ＨＩＰ処理、シリコン型２３の除去を行う。シ
リコン型２３の除去は、図４（ｃ）で説明したのと同じ
ように、ＸｅＦ₂ ガスなどのエッチング材を用いてエッ
チングすれば良い。エッチングは、シリコン型２３の側
面に露出したシリコンからシリコン型２３の内部のシリ
コンへと進行するため、異なる組成の圧電セラミクス５
６、５７にはさまれたシリコン型２３を容易に除去する
ことができる。

【０１１７】次に、図１９（ｃ）に示したように、シリ
コン型２３を除去したあとに残った異なる組成の圧電セ
ラミクス５６、５７を互いに向き合わせのち、有機物２
を充填して固化させる。そして、例えば、破線部Ａおよ
びＢまで研削・除去する。

【０１１８】最後に、図１９（ｄ）に示したように、異
なる組成の圧電体ロッド５８、５９が露出した上下面に
電極３５を設ける。その後、分極処理を行う。以上のよ
うにして、少なくとも１つの圧電体ロッドが他の圧電体
ロッドと異なる組成を有する複合圧電振動子を作製する
ことができる。

【０１１９】以上、本発明に係る実施形態に基づいて説
明してきたが、本明細書には以下の発明が含まれる。（１）最も小さい体積を有する圧電体を中心部に配置
し、その周りに放射状に圧電体の体積が増加するように
圧電体が配置されているか、または最も大きい体積を有
する圧電体を中心部に配置し、その周りに放射状に圧電
体の体積が減少するように圧電体が配置されていること
を特徴とする複合圧電振動子。（２）圧電体とともに電極端子接続部を有し、それぞれ
の圧電体の第１および第２の端面とともに該電極端子接
続部の端面が露出するように圧電体間および圧電体と該
電極端子接続部の間に有機物が充填されていることを特
徴とする複合圧電振動子。（３）第１の端面または第２の端面に平行な圧電体の断
面積が長手軸に沿って増加、または増加および減少をす
ることを特徴とする複合圧電振動子。（４）少なくとも１つの圧電体が他の圧電体と異なる組
成を有することを特徴とする複合圧電振動子。

【０１２０】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、樹脂と圧電体との間の密着性が高く、不要な振動が
発生しない、微細で高密度化された複合圧電振動子を提
供することが可能となる。その結果、耐久性が向上し、
超音波深触子に使用したときにノイズの発生が少ない等
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複合圧電振動子の一例を示す概略
斜視図および平面図。

【図２】本発明に係る超音波深触子の先端部の一例を示
す概略断面図。

【図３】本発明に係る複合圧電振動子を製造する方法の
一例を示す工程図。

【図４】本発明に係る複合圧電振動子を製造する方法の
一例を示す工程図。

【図５】本発明に係る複合圧電振動子を製造する方法の
一例を示す工程図。

【図６】本発明に係るセラミクス保護膜の形成工程の一
例を示す概略図。

【図７】本発明に係るＨＩＰ処理工程の一例を示す概略
図。

【図８】本発明に係るＨＩＰ処理工程の一例を示す概略
図。

【図９】本発明に係るＨＩＰ処理時の温度および圧力の
変化の一例を示す図。

【図１０】本発明に係る圧電体ロッドの形状の一例を示
す概略斜視図。

【図１１】本発明に係る圧電体ロッドの形状の一例を示
す概略斜視図。

【図１２】本発明に係る複合圧電振動子の一例を示す概
略平面図。

【図１３】本発明に係る複合圧電振動子およびこの振動
子上に形成する分割電極の一例を示す概略平面図。

【図１４】本発明に係る分割電極が形成された複合圧電
振動子の一例を示す概略平面図。

【図１５】本発明に係る複合圧電振動子およびこの振動
子上に形成する分割電極の一例を示す概略平面図。

【図１６】本発明に係る電極端子接続部を有する複合圧
電振動子を示す概略平面図および斜視図。

【図１７】本発明に係る分割電極が形成された電極端子
接続部を有する複合圧電振動子の一例を示す概略平面
図。

【図１８】本発明に係る電極端子接続部を有する複合圧
電振動子を示す概略平面図。

【図１９】本発明に係る複合圧電振動子を製造する方法
の一例を示す工程図。

【符号の説明】

１、３８、３９、４０、４１、…圧電体ロッド２…有機物２０…シリコン基板２１…レジスト２２、５５…穴２３…シリコン型２４…セラミクス保護膜２５、５６、５７…圧電セラミクス２６…保護用セラミクス粉体２９…ガラスカプセル３０…ガラス管３５、３６、３７、４２、４３、４４、４５、４６、５
８、５９…電極５０…電極端子接続部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江刺正喜宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉無番地東北大学内 (72)発明者王詩男宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉無番地東北大学内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに離間に配置された圧電体と、該圧
電体の間に充填された有機物と、該圧電体の第１の端面
および第２の端面にそれぞれ接して形成された第１およ
び第２の電極とを含む複合圧電振動子において、各圧電体の側面が起伏を有することを特徴とする複合圧
電振動子。
【請求項２】少なくとも１つの該圧電体が他の該圧電
体と異なる体積を有することを特徴とする請求項１記載
の複合圧電振動子。
【請求項３】第１の電極および第２の電極のうち、少
なくとも一方の電極が複数に分割されていることを特徴
とする請求項１または２記載の複合圧電振動子。