上面の概略を示す上面図である。1の超音波放射面を示している。1は、複数の棒状振動素子と、樹脂とから構成されている。1の一部を拡大した図を示している。図8の(b)における棒状振動素子50と棒状振動素子52と棒状振動素子55とにおける超音波放射面の結晶方位はそれぞれ{100}である。棒状振動素子50と棒状振動素子52と棒状振動素子55との間には、樹脂7が充填されている。棒状振動素子50と棒状振動素子52とにおける結晶方位のパターンの差異は、45°である。棒状振動素子50と棒状振動素子55とにおいて、超音波放射面における結晶方位のパターンの差異は、30°または60°である。棒状振動素子52と棒状振動素子55とにおいて、超音波放射面における結晶方位のパターンの差異は、15°または75°である。超音波放射面における結晶方位のパターンの差異は、棒状振動素子50と棒状振動素子52と棒状振動素子55とにおけるx面3、y面5において結晶方位がそれぞれ異なることを示している。1の超音波放射面を示している。1は、複数の板状振動素子と、樹脂とから構成されている。1の一部を拡大した図を示している。図9の(b)における板状振動素子51と板状振動素子53とにおける超音波放射面の結晶方位はそれぞれ{100}である。板状振動素子51と板状振動素子53との間には、樹脂7が充填されている。板状振動素子51と板状振動素子53とにおける結晶方位のパターンの差異は、45°である。超音波放射面における結晶方位のパターンの差異は、板状振動素子51と板状振動素子53とにおけるx面3、y面5において結晶方位がそれぞれ異なることを示している。1の超音波放射面を示している。図10の(b)は、板状振動素子の配列が図9の(b)における板状振動素子の配列と異なることを示している。1の超音波放射面を示している。図11の(b)は、板状振動素子の配列が図9の(b)および図10の(b)における板状振動素子の配列と異なることを示している。作製する他の方法(変形例)について説明する。前述の72PMN−28PT、93PZN−7PT、63PIN−37PT、およびこれらの混合物である24PIN−44PMN−32PTなどの相境界近傍の結晶(以下圧電単結晶と呼ぶ)が作製される。0034結晶方位が{100}となる面(以下{100}面と呼ぶ)で圧電単結晶を切断することにより、単結晶ウエハが作製される。作製された単結晶ウエハは、0.1乃至0.6mmの厚みTを有する。0035この単結晶ウエハにおける切断面の少なくとも片面に、磁性層膜が、メッキまたはスパッタ法で設けられる。磁性層膜の厚みtは、単結晶の厚みTの0.004乃至0.03倍の厚みである。磁性層膜の厚みtは、単結晶の厚みTの0.4%乃至3%である。具体的には、磁性層膜の厚みtは、例えば0.5μm乃至18μmである。好ましくは磁性層膜の厚みtは、1μm乃至5μmである。磁性層の材料は、例えばニッケルである。磁性層膜の作製に関する処理は、図1のフローチャートにおいて、ステップSa2とステップSa3との間に設けられる。形状は、長さ、幅、厚みがそれぞれ0.15mm、0.15mm、0.5mm(棒状振動素子)または、2mm、2mm、0.5mm(板状振動素子)となる形状である。(棒状振動素子および板状振動素子)に対して、200°C乃至400°Cでの熱処理が実行されてもよい。磁石に張り付けられたフィルムの所定の位置に、Z面が{100}面となるように、磁力を用いて配列させる。配列させる処理は、図1のフローチャートにおけるステップSa4に対応する。おいて、X面の結晶方位は非一様となる。X面の結晶方位と異なる。Y面の結晶方位と異なる。40の厚みTと、磁性層膜(ニッケル層)の厚みtとを模式的に示した図である。40とを示す図である。40を配列させることが可能となる。櫛の間隔は、任意に設定可能である。40の一例を示す図である。配列することが出来る。スペーサ23の間隔は、任意に設定可能である。間に低粘性の樹脂を真空で注入する。樹脂とが複合化される。上記フィルムが取り外される。フィルムを除去する処理は、図1のフローチャートにおけるステップSa6の厚み研磨の処理により、実行されてもよい。間の間隔を調整することで20乃至99.9%程度まで自由に変化させることが出来る。これにより、音響インピーダンス(AI)を変化させることが可能である。1乃至30分印加される。25°CにおいてLCRメータで1kHz、1vrmsで行う。インピ−ダンスアナライザを用いて求める。0044分極と特性の測定、評価に関する処理は、図1のフローチャートにおけるステップSa7の後に実行される。形状は、長さ、幅、厚みがそれぞれ10mm、10mm、0.3mmと10mm、0.15mm、0.3mmとである。結合係数k33’を求めた。0046続いて、超音波プローブの作製方法について説明する。超音波プローブの構成について、図14を参照して説明する。1と、第1の音響整合層106と、第2の音響整合層108と、アース用FPC110と、音響レンズ112とを有する。図140047バッキング材100は、ゴム製であって、低い音響インピーンダンス(AI=2乃至6MRayls)を有する材料や硬度の高い金属が用いられる。信号用FPC102は、バッキング材100の超音波放射面側に設けられる。1は、超音波放射面側と背面側とに図示していない電極層を有する。1側には、下地電極が設けられていてもよい。1の超音波放射面側に設けられる。第1の音響整合層106は、超音波放射面側と背面側とに図示していない電極を有する。1の超音波放射面側に設けられる。第2の音響整合層108は、超音波放射面側と背面側とに図示していない電極を有する。アース用FPC110は、背面側にアース用電極を有する。音響レンズ112は、アース用FPCの超音波放射面側に設けられる。1の超音波放射面側には、2層のみならず、3層または4層の音響整合層が配置されてもよい。1から音響レンズ112に向けて段階的に小さくなる。直上の1番目の音響整合層(第1の音響整合層)は、25°Cにて4−7MRaylsの音響インピーダンスを有する。1の直上の第1の音響整合層106は、25°Cにて5−10MRayls、2番目の音響整合層(第2の音響整合層108)は、2−4MRaylsの音響インピーダンスを有する材料を用いることが好ましい。0049音響整合層が1層の場合、第1の音響整合層106は、例えば導電材料のカーボン、有機物であるエポキシ樹脂に酸化物粒子を添加することで音響インピーダンスを調整した材料から作られることが好ましい。0050音響整合層が2層の場合、第1の音響整合層106は例えばカーボン、酸化物含有エポキシ樹脂の材料から作られ、第2の音響整合層108は例えばエポキシシリコーンやポリエチレン系樹脂材料から作られることが好ましい。絶縁性のエポキシ材料を音響整合層に用いる場合には、必要に応じてメッキなどにより音響整合層の表面に導電性が付与されても良い。0051音響整合層が3層の場合、第1の音響整合層106は例えばガラス材料から作られ、第2の音響整合層108は例えばカーボン、エポキシに酸化物を充填した材料から作られ、第3の音響整合層はポリエチレン系樹脂材料、シリコーン系樹脂から作られることが好ましい。絶縁性の材料を音響整合層に用いる場合には、必要に応じてスパッタやメッキなどにより音響整合層の表面に導電性が付与されても良い。0052続いて、医用超音波プローブの作製方法について説明する。超音波放射面側からバッキング材まで、ダイシングブレードにより、所定の間隔でダンシングが実行される(ステップSb10)。複数の音響整合層は、複数に分割される。この分割により、複数のチャンネルが形成される。分割により生じた隙間の一部に絶縁性の樹脂が充填される場合もある。充填された樹脂の硬化後、分割された音響整合層の前に、音響レンズが接着される(ステップSb11)。図14図150053図16は、棒状振動子を用いて製造された医用超音波プローブ201において、1チャンネルに含まれる複数の棒状振動素子の超音波放射面(a)と医用超音波プローブ201の側面(X面またはY面)(b)との一例を示す図である。図16の(a)において、1チャンネルに含まれる複数の棒状振動素子の数は12である。図16の(a)における棒状振動素子50と棒状振動素子52と棒状振動素子55とにおける超音波放射面の結晶方位はそれぞれ{100}である。棒状振動素子50と棒状振動素子52と棒状振動素子54との間には、樹脂7が充填されている。図16の(a)は、棒状振動素子50と棒状振動素子52と棒状振動素子54とにおける結晶方位のパターンの差異を示している。フィルムに設けられた丸穴60に投入されることにより、配列される。図160054図17は、板状振動素子を用いて製造された医用超音波プローブ201において、1チャンネルに含まれる複数の板状振動素子の超音波放射面(a)と医用超音波プローブ201の側面(X面またはY面)(b)との一例を示す図である。図17の(a)において、1チャンネルに含まれる複数の板状振動素子の数は6である。図17の(a)における板状振動素子51と板状振動素子53とにおける超音波放射面の結晶方位はそれぞれ{100}である。板状振動素子51と板状振動素子53との間には、樹脂7が充填されている。図17の(a)は、板状振動素子51と板状振動素子53とにおける結晶方位のパターンの差異を示している。図170055図18は、棒状振動子を用いて製造された医用超音波プローブ201において、1チャンネルに含まれる複数の棒状振動素子の超音波放射面(a)と医用超音波プローブ201の側面(X面またはY面)(b)との一例を示す図である。図18の(a)において、1チャンネルに含まれる複数の棒状振動素子の数は12である。図18の(a)における複数の棒状振動素子における超音波放射面の結晶方位はそれぞれ{100}である。複数の棒状振動素子の間には、樹脂7が充填されている。図18の(a)における1チャンネルに含まれる複数の棒状振動素子において、x面とX面、y面とY面はそれぞれ非平行である。フィルムに設けられた丸穴60に投入されることにより、配列される。図180056上記製造方法で製造された医用超音波プローブ201を用いた超音波の送信について説明する。被検体に医用超音波プローブ201が当接される。超音波放射面における電極との間に所定の電圧が印加される。共振し、超音波を発生する。発生された超音波は、第1の音響整合層106と第2の音響整合層108と音響レンズ112とを介して、被検体に送信される。0057上記製造方法で製造された医用超音波プローブ201を用いた超音波の受信について説明する。1は、超音波による振動を電気信号に変換する。電気信号は、チャンネル毎に、被検体の深さに応じて遅延加算される。遅延加算された信号は、包絡線検波及び対数変換され、画像として表示される。1の音響インピーダンス(20〜30MRayls)と被検体の音響インピーダンス(1.5MRayls)との間で、徐々に被検体の音響インピーダンスに近付くように設定することよって、超音波の送受信効率を向上させることが可能になる。0058なお、チャンネルを構成する音響整合層は2層に限らず、3層または4層にしてもよい。この場合、音響整合層は、アース側FPC上に形成されてもよい。ついて、より具体的に説明する。して亜鉛ニオブ酸鉛—チタン酸鉛を用いた場合である。具体的には、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3における0.93Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−0.07PbTiO3(93PZT−7PT)の単結晶が、酸化鉛(PbO)のフラックスを用いた溶液ブリッジマン法により作製される。0061次いで、この単結晶を{100}面で切断することにより、0.5mmの厚みTを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、10mmの幅及び長さを有する板(以下{100}板と呼ぶ)が、100枚準備される。この{100}板の代表的な特性は、分極後の誘電率が5000、相転移温度Trtが110°C、キュリー温度Tcが165°C、圧電定数d33が2200pC/Nである。0062100枚の{100}板各々は、ダイサーを用いて、長さおよび幅が2.5mmとなるように切断される。z面における結晶方位は、{100}である。x面、y面の結晶方位が{100}ではなく、z面における結晶方位パターンの差異が、10°乃至170°の任意の範囲となるように実行される。超音波洗浄の後で、乾燥し更に400°Cで1時間の熱処理が実行される。その後、予め角穴または丸穴を開けたフィルムが、ポリ四フッ化エチレン製の容器内に配置される。スペースは、例えば、50μmである。このスペースに、エポキシ樹脂が注入される。その後、真空脱泡が5分間実行される。スペースに注入された液は、室温で20時間経過後、100°Cで6時間の熱処理が実行され、完全に硬化される。溝を完全にエポキシ樹脂で埋めることにより、単結晶と樹脂との複合体を作製する。作製された複合体の厚みが0.3mmとなるように、平面研削盤を用いて複合体の超音波放射面と背面と(以下両面と呼ぶ)が研磨される。その後、クロムが、両面に30nmの厚さでスパッタにより設けられる。金が、両面に300nmの厚さでスパッタにより設けられる。0065クロムおよび金が設けられた複合体は、幅が12mm、長さが75mmとなるよう切断される。切断された複合体に、室温で7kV/cmの直流電界が10分間印加される。複合体の体積に対する複数の単結晶振動素子の体積の割合(以下充填率と呼ぶ)は98%である。分極後の複合体の誘電率は4800を示した。幅を0.14mmにアレイ及びサブダイシングした後の短冊状の複合体の結合係数k33’は85乃至88%であった。複合体を192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±3.5%以内であった。0066比較として、直径50mm径の同一材料の単結晶ウエハから切り出した2枚の{100}板(幅12mm、長さ35mm)を接合した単結晶圧電振動子を作製した。この単結晶圧電振動子の結合係数k33’は85乃至88%で、誘電率は4920であり、192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±18%であった。0067比較として、誘電率が5500の高誘電率PZT系セラミクス材料を用いて幅12mm、長さ75mmの圧電振動子を作製した。この圧電振動子を0.14mmにアレイ及びサブダイシングした後の短冊振動子の結合係数k33’は66乃至70%で、誘電率は4800であり、192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±4%以内であった。単結晶ウエハから切り出して作製した単結晶圧電振動子と比べて、誘電率はほぼ同等、結合係数は数%大きく、更にチャンネル毎の静電容量のばらつきは通常のPZTセラミクス並みに小さいことは明らかである。して、マグネシウムニオブ酸鉛—チタン酸鉛を用いた場合である。具体的には、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—PbTiO3における0.71Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−0.29PbTiO3(71PMN−29PT)の単結晶が、ブリッジマン法により作製される。0069次いで、この単結晶を{100}面で切断することにより、0.5mmの厚みTを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、10mmの幅および長さを有する板(以下{100}板と呼ぶ)が、100枚準備される。この{100}板の代表的な特性は、分極後の誘電率が8000、相転移温度Trtが95°C、キュリー温度Tcが140°C、圧電定数d33が2500pC/N、抗電界が2.5kV/cmである。0070100枚の{100}板各々は、ダイサーを用いて、長さ及び幅が2.5mmとなるように、切断される。ダイサーによる{100}板の切断に関する角度は、結晶方位{100}のパターンが異なる任意の角度であってもよい。z面における結晶方位は、{100}である。0071上記切断後に続いて、400°Cで0.2時間の熱処理が実行される。その後、予め2.53mmの幅を有するスリットを設けた0.1mmの厚みのガラスエポキシ基板(以下、ガラエポと呼ぶ)が、ポリ四フッ化エチレン製の容器内に配置される。このスリット内に1次元的に配列される。スペースは、30μmとなる。このスペースに、エポキシ樹脂が注入される。その後、真空脱泡が15分間実行される。スペースに注入された液は、室温で20時間経過後、100°Cで6時間の熱処理が実行され、完全に硬化される。溝を完全にエポキシ樹脂で埋めることにより、単結晶と樹脂との複合体を作製する。作製された複合体の厚みが0.3mmとなるように、平面研削盤を用いて複合体の超音波放射面と背面と(以下両面と呼ぶ)が研磨される。これにより、ガラエポが複合体から除去される。その後、クロムが、両面に30nmの厚さでスパッタにより設けられる。金が、両面に300nmの厚さでスパッタにより設けられる。0074クロムおよび金が設けられた複合体は、幅が12mm、長さが75mmとなるよう切断される。切断された複合体に、室温で5kV/cmの直流電界が10分間印加される。単結晶振動素子の充填率は98%である。分極後の複合体の誘電率は7600を示した。幅を0.14mmにアレイ及びサブダイシングした後の短冊状の複合体の結合係数k33’は89乃至92%であった。複合体を192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±4%以内であった。0075比較として、直径80mm径の同一材料の単結晶ウエハから切り出すことにより、{100}板(幅12mm、長さ35mm)の単結晶圧電振動子を作製した。この単結晶圧電振動子の結合係数k33’は87乃至90%で、誘電率は7000であり、192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±17%であった。この工程により、振動子の割れが55%で発生し、歩留まりは45%であった。0076比較として、誘電率が5500の高誘電率PZT系セラミクス材料を用いて幅12mm、長さ75mm、厚さ0.45mmの圧電振動子を作製した。この圧電振動子の幅を0.14mmにアレイ及びサブダイシングした後の短冊状の複合体の場合の結合係数k33’は66乃至70%で、誘電率は4800であり、192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±4%以内であった。この工程により、振動子の割れが10%で発生し、歩留まりは90%であった。おけるチャンネル毎の静電容量のばらつきは、通常のPZTセラミクス並みに小さいことは明らかである。プローブと呼ぶ)が作製される。上記高誘電率PZT系セラミクス材料による圧電振動子の背面側に、信号用FPCと所定の厚みのバッキング材料とを接着し、超音波放射面側に複数の音響整合層とアース用FPCと音響レンズとを張り付けることにより、超音波プローブ(以下、PZTセラミクス超音波プローブと呼ぶ)が作製される。この3種の超音波プローブ各々に対して、静電容量と感度との測定が実行される。0079図19は、本実施形態に係る複合単結晶超音波プローブと、従来の単結晶超音波プローブと、従来のPZTセラミクス超音波プローブとにおける各チャンネルに対する静電容量のばらつきを示す図である。Packard)により測定される。静電容量は、共振周波数よりも十分に低い1kHz、1vrmsで測定される。測定された静電容量は、FPCの端部からの測定となるため、測定値にはFPCの静電容量も含む。図190080図20は、本実施形態に係る複合単結晶超音波プローブと、従来の単結晶超音波プローブと、従来のPZTセラミクス超音波プローブとにおける各チャンネルに対する感度のばらつきを示す図である。図21は、医用超音波プローブ201における各チャンネルの感度測定の方法を示す概略図である。水槽200の水面近くに医用超音波プローブ201の先端が設置される。医用超音波プローブ201から引き出された信号用FPC102にパルサー・レシーバ203(5800、Panametrics)が接続される。パルサー・レシーバ203は、医用超音波プローブ201における各チャンネルを駆動させるための駆動信号を、各チャンネルに供給する。パルサー・レシーバ203には、オシロスコープ205が接続される。図20図210081医用超音波プローブ201は、パルサー・レシーバ203から供給された駆動信号により、超音波を発生する。医用超音波プローブ201は、パルサー・レシーバ203を介して、水面から深さ6cmの位置に配置されたアクリル板207から反射された反射波を受信する。オシロスコープ205は、超音波の送受信により発生された送受信波形を計測する。3種類の超音波プローブにおける各チャンネルに対して、送受信波形の計測を実行することで、チャンネル間の感度分布が評価される。感度は、送受信波形の最大値と最小値の差(Vpp)で表すこととした。有する医用超音波プローブ201における192チャンネルに亘る静電容量と感度とのばらつきは、PZTセラミクス超音波プローブ並みに小さく、かつ感度は単結晶圧電振動子からなる超音波プローブと同等であることが示される。割れなどは発生せず、歩留まりは100%であった。通常の方法で製造した同一形状の単結晶振動子ではプローブの組み立て時に20%以上の振動子に割れが生じ、製造歩留まりは80%以下であった。して、マグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛—ジルコン酸鉛を用いた場合である。Growth)により作製される。0084次いで、この単結晶を{100}面で切断することにより、0.5mmの厚みTを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、10mmの幅及び長さを有する板(以下{100}板と呼ぶ)が、100枚準備される。複数の単結晶ウエハ各々における切断方向は、{100}面(Z面)に対して直角であることを除いて、任意である。この{100}板の代表的な特性は、分極後の誘電率が6000、相転移温度Trtが100°C、キュリー温度Tcが175°Cである。100枚の{100}板各々の片面に、無電界メッキ法により、パラジウムストライクが実行される。パラジウムストライクが実行された片面に、無電界メッキ法により、金属ニッケルが付けられる。金属ニッケルの厚みtは、例えば、3μmである。金属ニッケルの厚みtは、単結晶ウエハの厚みTに対する金属ニッケルの厚みtの割合が0.6%となるように、単結晶ウエハの厚みに応じて、適宜調整される。以下、付けられた金属ニッケルをNi層と呼ぶ。0085金属ニッケルが設けられた100枚の{100}板各々は、ダイサーを用いて、長さ及び幅が2.5mmとなるように切断される。この切断により複数の平板振動素子が作製される。0086複数の平板振動素子に対して、続いて、300°Cで1時間の熱処理が実行される。熱処理された複数の平板振動子は、5mmの厚み、50mmの幅、100mmの長さを有するNdFeB系の磁石に、100μmの厚みを有するポリエチレンフィルムを介して30μmの間隔で配列される。具体的には、上記NdFeB系磁石の50×100mmの面に対して、2.5mmの間隔で、30μmの幅と200μmの深さとを有する溝が作製される。溝が作製された面に100μmの厚みを有するポリエチレンフィルムが張り付けられる。Ni層を有する複数の板状振動素子が、溝が作製された磁石により、ポリエチレンフィルムを介して、30μmの間隔で固定される。0087固定された複数の板状振動素子は、ポリ四フッ化エチレン製の容器に配置される。30μmの間隔に、エポキシ樹脂が注入される。その後、真空脱泡が5分間実行される。スペースに注入された液は、室温で20時間さらに、60°Cで12時間の熱処理が実行され、完全に硬化される。溝を完全にエポキシ樹脂で埋めることにより、単結晶と樹脂との複合体を作製する。作製された複合体におけるNi層は、平面研削盤を用いて研磨されることにより、複合体から取り除かれる。この研磨により、複合体の厚みは0.3mmとなる。その後、クロムが、両面に30nmの厚さでスパッタにより設けられる。金が、両面に300nmの厚さでスパッタにより設けられる。0089クロムおよび金が設けられた複合体は、幅が12mm、長さが75mmとなるよう切断される。切断された複合体に、室温で5kV/cmの直流電界が10分間印加される。単結晶振動素子の充填率は98%である。分極後の複合体の誘電率は5600を示した。幅を0.14mmにアレイダイシングした後の短冊状の複合体の結合係数k33’は89乃至92%であった。複合体を192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±3%以内であった。おけるチャンネル毎の静電容量のばらつきは、通常のPZTセラミクス並みに小さいことは明らかである。して、インジウムニオブ酸鉛−マグネシウムニオブ酸鉛—チタン酸鉛を用いた場合である。具体的には、Pb(In1/2Nb1/2)O3—Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—PbTiO3における0.24Pb(In1/2Nb1/2)O3—0.44Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—0.32PbTiO3に(24PIN−44PMN−32PT)の単結晶が、ブリッジマン法により作製される。0092次いで、この単結晶を{100}面で切断することにより、0.5mmの厚みTを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、10mmの幅及び長さを有する板(以下{100}板と呼ぶ)が、100枚準備される。複数の単結晶ウエハ各々における切断方向は、{100}面(Z面)に対して直角であることを除いて、任意である。複数の{100}板のうち少なくとも一つにおけるZ面と異なる他の面の結晶方位は、{100}から10°乃至170°の範囲で異なっている。0093この{100}板の代表的な特性は、室温25°Cにおいて、分極後の誘電率が9000、相転移温度Trtが100°C、キュリー温度Tcが180°C、抗電界Ecが6kV/cm、圧電定数d33が3500pC/Nである。100枚の{100}板各々の両面に、無電界メッキ法により、パラジウムストライクが実行される。パラジウムストライクが実行された両面に、無電界メッキ法により、金属ニッケルが付けられる。金属ニッケルの厚みtは、単結晶ウエハの厚みTに対する金属ニッケルの厚みtの割合(以下厚み割合t/Tと呼ぶ)が0.2%、0.4%、0.6%、1%、2%、4%となるように、それぞれ1.0μm、2.0μm、3μm、5μm、10μm、20μmである。以下、付けられた金属ニッケルをNi層と呼ぶ。0094金属ニッケルが設けられた100枚の{100}板各々は、ダイサーを用いたアレイダイシングにより、長さ及び幅が0.15mmとなるように切断される。ダイサーを用いた{100}板の切断は、片面のNi層を剥離させる。この切断により複数の棒状振動素子が作製される。0095複数の棒状振動素子に対して、続いて、300°Cで1時間の熱処理が実行される。熱処理された複数の棒状振動素子は、5mmの厚み、50mmの幅、100mmの長さを有するNdFeB系の磁石に、50μmの厚みを有するポリエチレンフィルムを介して配列される。厚み割合t/Tが0.2%(金属ニッケルの厚み:1μm)において、磁力による棒状振動素子の固定はできずに、ポリエチレン上の任意の位置に配列および固定させることは困難であった。厚み割合t/Tが4%では、アレイダイシングにより、複数の棒状状振動子のうち50%以上の棒状振動素子に関して、剥離されたNi層の反対面のNi層の剥がれが生じた。このため、フィルムを介した磁力を用いて、棒状振動素子を任意の位置に固定させるためには、厚み割合t/Tが0.5乃至3%の範囲が必要であることが判明した。作製できないことが判明した。具体的には、上記磁石に対して、0.17mmの間隔で、60μmの幅を有する溝が作製される。溝が作製された面に50μmの厚みを有するポリエチレンフィルムが張り付けられる。Ni層を有する複数の棒状振動素子が、溝が作製された磁石により、ポリエチレンフィルムを介して、60μmの間隔で固定される。0097固定された複数の棒状振動素子は、ポリ四フッ化エチレン製の容器に配置される。60μmの間隔に、シリコーン樹脂が注入される。その後、真空脱泡が5分間実行される。スペースに注入された液は、室温で20時間かけて硬化される。溝を完全にシリコーン樹脂で埋めることにより、単結晶と樹脂との複合体を作製する。作製された複合体におけるNi層は、平面研削盤を用いて研磨されることにより、複合体から取り除かれる。この研磨により、複合体の厚みは0.3mmとなる。その後、酸化マンガンが、両面に5nmの厚さでスパッタにより設けられる。金属(例えばTi)が、両面に30nmの厚さでスパッタにより設けられる。上記金属は、パラジウム、ニッケル、クロム、チタンのうちいずれか一つの金属である。最後に、金が両面に300nmの厚さでスパッタにより設けられる。0099酸化マンガン、チタンおよび金が設けられた複合体は、幅が12mm、長さが75mmとなるよう切断される。切断された複合体に、室温で8kV/cmの直流電界が10分間印加される。この直流電界の印加により、複合体に含まれる複数の棒状振動素子は分極される。棒状振動素子の充填率は78%である。分極後の複合体の誘電率は7000を示した。0.3mmの幅でアレイダイシングした後の短冊状の複合体の結合係数k33’は90乃至93%であった。複合体を192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±4%以内であった。作製工程において、割れは発生せず、歩留まりは100%であった。0100比較として、直径80mm径の同一材料の単結晶ウエハから切り出すことにより、{100}板(幅12mm、長さ35mm)の複数の単結晶圧電振動子を作製した。この単結晶圧電振動子に対する研磨、電極付け、分極において、30%の単結晶圧電振動子に割れが生じた。0.14mmの幅でアレイダイシングした後の短冊状の単結晶圧電振動子の結合係数k33’は87乃至92%で、誘電率は7800であり、192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±19%であった。0101比較として、誘電率が5500の高誘電率PZT系セラミクス材料を用いて幅12mm、長さ75mmの圧電振動子を作製した。この圧電振動子に対する研磨、電極付け、分極において、10%の圧電振動子に割れが生じた。0.14mmの幅でアレイダイシングした後の短冊状の圧電振動子の結合係数k33’は66乃至70%で、誘電率は4800であり、192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±4%であった。おけるチャンネル毎の静電容量のばらつきは、通常のPZTセラミクス並みに小さく、さらに割れが少ないことは明らかである。1チャンネルに含まれる複数の単結晶圧電振動子における少なくとも一つのキュリー温度が、他のキュリー温度と異なる場合である。具体的には、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—PbTiO3における74PMN−26PT、73PMN−27PT、72PMN−28PT、71PMN−29PT、70PMN−30PT、69PMN−31PT、68PMN−32PTの単結晶各々が、ブリッジマン法により作製される。0104次いで、この単結晶各々を{100}面で切断することにより、0.5mmの厚みTを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、11mmの幅および長さを有する板(以下{100}板と呼ぶ)が、単結晶各々に対して、10枚ずつ準備される。単結晶各々に対応する{100}板のキュリー温度は、それぞれ約125°C、130°C、135°C、140°C、145°C、150°C、155°Cである。010570枚の{100}板各々は、ダイサーを用いて、長さ及び幅が1.5mmとなるように、切断される。ダイサーによる{100}板の切断に関する角度は、結晶方位{100}のパターンが異なる任意の角度であってもよい。z面における結晶方位は、{100}である。混合されて、その後、600°Cで1時間の熱処理が実行される。続いて、予め角穴または丸穴を開けたフィルムが、ポリ四フッ化エチレン製の容器内に配置される。スペースは、例えば、50μmである。このスペースに、エポキシ樹脂が注入される。その後、真空脱泡が5分間実行される。スペースに注入された液は、室温で20時間経過後、100°Cで6時間の熱処理が実行され、完全に硬化される。溝を完全にエポキシ樹脂で埋めることにより、単結晶と樹脂との複合体を作製する。作製された複合体の厚みが0.3mmとなるように、平面研削盤を用いて複合体の超音波放射面と背面と(以下両面と呼ぶ)が研磨される。その後、クロムが、両面に30nmの厚さでスパッタにより設けられる。金が、両面に300nmの厚さでスパッタにより設けられる。0108クロムおよび金が設けられた複合体は、幅が12mm、長さが75mmとなるよう切断される。切断された複合体に、室温で5kV/cmの直流電界が10分間印加される。作製された複合体に関する単結晶振動素子の充填率は98%である。分極後の複合体の誘電率は5300を示した。幅を0.15mmにアレイ及びサブダイシングした後の短冊状の複合体の誘電率は5200であった。複合体を192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±4%以内であった。0109比較として、キュリー温度Tcの異なる長さ及び幅が12mmの{100}板を6枚張り合わせて、長さが72mm、幅が12mmの貼り合わせ振動子が作製された。貼り合わせ振動子を192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±34%であった。0110比較として、誘電率が6000の高誘電率PZT系セラミクス材料を用いて、長さ75mm、幅12mmの圧電振動子を作製した。0111この圧電振動子を0.3mmの幅でアレイ及びサブダイシングした場合の短冊振動子の誘電率は5600であり、192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量分布は±4%であった。おけるチャンネル毎の静電容量のばらつきは、通常のPZTセラミクス並みに小さいことは明らかである。作製することが出来る。単結晶ウエハに対する振動子への利用可能部分が増えるため、低コスト化も実現できる。してインジウムニオブ酸鉛−マグネシウムニオブ酸鉛—チタン酸鉛を用いて、高周波リニア振動子を作製した場合である。具体的には、まず、Pb(In1/2Nb1/2)O3—Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—PbTiO3における0.32Pb(In1/2Nb1/2)O3—0.36Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—0.32PbTiO3に(32PIN−36PMN−32PT)の単結晶が、ブリッジマン法により作製される。0114次いで、この単結晶を{100}面で切断することにより、0.3mmの厚みTを有する複数の単結晶ウエハが作製される。複数の単結晶ウエハ各々を切断することにより、10mmの幅及び長さを有する板(以下{100}板と呼ぶ)が、50枚準備される。この{100}板における代表的な特性は、実施例4における特性と同一である。この50枚の{100}板各々の両面に、無電界メッキ法により、パラジウムストライクが実行される。パラジウムストライクが実行された両面に、無電界メッキ法により、金属ニッケルが付けられる。金属ニッケルの厚みtは、単結晶ウエハの厚みTに対する金属ニッケルの厚みtの割合(以下厚み割合t/Tと呼ぶ)が0.75%となるように、2.5μmである。以下、付けられた金属ニッケルをNi層と呼ぶ。0115金属ニッケルが設けられた50枚の{100}板各々は、ダイサーを用いたアレイダイシングにより、長さ及び幅が2mmとなるように切断される。複数の単結晶ウエハ各々における切断方向は、{100}面(Z面)に対して直角であることを除いて、任意である。複数の{100}板のうち少なくとも一つにおけるZ面と異なる他の面の結晶方位は、{100}から10°乃至170°の範囲で異なっている。この切断により複数の板状振動素子が作製される。0116複数の板状振動素子に対して、続いて、300°Cで0.5時間の熱処理が実行される。その後、熱処理された複数の板状振動素子は分極される。分極された複数の板状振動素子に関する静電容量とインピーダンスとが測定される。この測定により、各々の平均値から±10%以内の板状振動素子が選別される。0117選別された複数の板状振動素子は、5mmの厚み、60mmの幅、60mmの長さを有するNdFeB系またはSmCoFe系の磁石に、50μmの厚みを有するポリ四フッ化エチレンのフィルムを介して、磁力により、5μmの間隔で配列される。具体的には、上記NdFeB系磁石の60×60mmの面に対して、2.005mmの間隔で、0.3mmの幅と0.5mmの深さとを有する溝が作製される。溝が作製された面に50μmの厚みを有するポリ四フッ化エチレンのフィルムが張り付けられる。図12のように、Ni層を有する複数の板状振動素子が、溝が作製された磁石により、ポリ四フッ化エチレンのフィルムを介して、5μmの間隔で固定される。図120118固定された複数の板状振動素子は、ポリ四フッ化エチレン製の容器に配置される。固定された複数の板状振動素子の周囲に、直径が55mmで厚みが0.5mmのポリ四フッ化エチレン製のリングが、外枠として配置される。エポキシ樹脂が、外枠内部に、注入される。その後、真空脱泡が15分間実行される。スペースに注入された液は、室温で1時間さらに、80°Cで6時間の熱処理が実行され、完全に硬化される。溝を完全にエポキシ樹脂で埋めることにより、単結晶と樹脂との複合体を作製する。作製された複合体におけるNi層は、平面研削盤を用いて研磨されることにより、複合体から取り除かれる。この研磨により、複合体の厚みは0.1mmとなる。その後、チタンが、両面に30nmの厚さでスパッタにより設けられる。金が、両面に300nmの厚さでスパッタにより設けられる。0120チタンおよび金が設けられた複合体は、幅が8mm、長さが45mmとなるよう切断される。切断された複合体に、室温で5−10kV/cmの直流電界が0.5kv/mmステップで段階的に各5分間印加される。複合体に対する単結晶振動素子の充填率は99.75%である。分極後の複合体の誘電率は7000を示した。幅を0.05mmにアレイダイシングした後の短冊状の複合体の結合係数k33’は86乃至90%であった。複合体を192チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量のばらつきは±4%以内であった。上記製造方法で複合体を10枚作製したが、全工程において割れは発生せず、歩留まりは100%であった。0121比較として、直径60mm径の同一材料の単結晶ウエハから切り出すことにより、{100}板(幅8mm、長さ45mm、厚み0.1mm)の複数の単結晶圧電振動子を作製した。この単結晶圧電振動子に対する研磨、電極付け、分極及び測定中において、約50%の単結晶圧電振動子に割れが生じた。短冊状に切断した後における短冊状の単結晶圧電振動子の結合係数k33’は86乃至90%で、誘電率は6800であり、100チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±15%であった。0122比較として、誘電率が5500の高誘電率PZT系セラミクス材料を用いて幅8mm、長さ45mm、厚み0.13mmの圧電振動子を作製した。続けて、また、0.14mmの幅でアレイダイシングした後における短冊状の圧電振動子の結合係数k33’は63乃至68%で、誘電率は4400であり、100チャンネルに分割した後での各チャンネルによる静電容量の分布は±4%であった。製造歩留まりは80%であった。おけるチャンネル毎の静電容量のばらつきは、通常のPZTセラミクス並みに小さい。本実施形態の製造方法で作製しても、製造歩留まりが高いことは明らかである。してインジウムニオブ酸鉛−マグネシウムニオブ酸鉛—チタン酸鉛(Pb(In1/2Nb1/2)O3—Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—PbTiO3における0.24Pb(In1/2Nb1/2)O3—0.44Pb(Mg1/3Nb2/3)O3—0.32PbTiO3に(24PIN−44PMN−32PT))の単結晶を用いて、医用超音波プローブ201を作製した場合である。(幅12mm、長さ75mm、厚み0.3mm)が作製される。{100}面に、第1の音響整合として、0.4mmの厚みであって、15MRaylsの音響インピーダンスを有するガラス板が接着される。第1の音響用整合層の前面に、第2の音響用整合層として、0.2mmの厚みがであって、5.8MRaylsの音響インピーダンスを有するカーボンが接着される。電極取出しとして、アース用FPCが、カーボンの前面に接着される。アース用FPCの前面に、第3の音響用整合層として、0.18mmの厚みがであって、2.1MRaylsの音響インピーダンスを有する軟質エポキシ樹脂が接着される。複数の音響整合層とFPCとを接着した接着体は、50μmの厚みのダイサーブレードを用いて、接着体の長さ75mmに対して0.14mmの幅でサブダイスされる。サブダイスされた0.14mm×12mmを有する複数の領域において、2つの領域で1チャンネルが構成される。上記サブダイスにより192チャンネルを有するコンベックス型超音波プローブが作製される。240V(0.8kV/mm)の直流電圧が、1分間印加される。作製された医用超音波プローブ201における各チャンネルの特徴が通常の方法で測定される。以下の表1は、実施例7で作製された医用超音波プローブ201において、測定された各チャンネルの特徴を示す表である。表1には、比較として、参考例1が示されている。参考例1は、24PIN−44PMN−32PTにより作製された複合化されていない超音波プローブに対して測定された各チャンネルの特徴を示している。用いて作製したコンベックス型超音波プローブ(実施例7)は、同一材料の単結晶(PIN−PMN−PT)に関する1枚の{100}板から作製した3成分系振動子を用いたプローブ(参考例1)に比べて、チャンネル間の帯域のばらつき、感度ばらつきが小さい。長さが70mm以上と大きくても、更に厚みが0.15mm以下と薄くても、プローブの製造プロセス中に割れが生じないために、高い製造歩留まりで医用超音波プローブ201を作製することが出来る。結晶方位{100}を超音波放射面側に配置したのは、従来に比べて高い誘電率と結合係数とを得るためである。スプリアス効果的に抑制することは困難であり、チャンネル毎の誘電率(静電容量)や結合係数のばらつきは大きくなる。少なくとも3個以上としたのは、チャンネル毎の静電容量のばらつきを低下させ、スプリアスを抑制し、振動子の割れを低減させるためである。3個以下では、チャンネル毎の静電容量のばらつきを低減させることと、スプリアスを抑制することと、振動子の割れを低減させることとに対する効果は薄れる。数は、4乃至10個である。最長辺の長さを35乃至80mmに限定した理由は、以下の通りである。特性ばらつきは比較的に小さいために、チャンネル間や振動子間の特性ばらつきは大きな問題にならないためである。最長辺の長さが80mmを超える単結晶圧電振動子は、超音波プローブの製造工程において、変形(反り)が生じること、およびこの変形により割れが生じやすいためである。作製することが困難であり、15mm以上では、超音波プローブの製造工程において、変形(反り)が生じること、およびこの変形により割れが生じやすいためである。厚みを0.05乃至0.5mmに限定した理由は、以下のとおりである。被検体体表面から最も深い部分(例えば胎児、心臓など)に送信される超音波の中心周波数は2MHzであり、被検体体表面から最も浅い部分(例えば眼球、皮膚など)に送信される超音波の中心周波数は20MHzであるので、これらの周波数に対応した振動子の厚みの幅が、0.05乃至0.5mmである。0133本実施例に係り、アレイダイシングされる幅が0.05乃至0.4mmに限定した理由は、以下のとおりである。スプリアスを抑えるためのアレイダイシングの幅は、概ね上記振動子の厚みの70%であるため、0.035乃至0.35mmである。0.035mmでアレイダイシングを実行すると超音波プローブの歩留まりが悪いため、アレイダイシングされる幅の下限は、歩留まりを向上させるために0.05mmとなる。スプリアスを低減させるために、アレイダイシングされる幅の上限は、0.4mmとなる。それぞれ対応する複数のキュリー温度Tcに関して、キュリー温度Tcの最大値と最小値との温度差を5乃至30°Cに限定する理由は、以下のとおりである。温度差が5°C以下の場合、大型形状の単結晶圧電振動子の特性に関する均一性が改善される効果が乏しくなる。温度差が30°C以上の場合、上記特性の均一性の改善、更に高い誘電率、感度を得ることが困難となる。関する特性のばらつきは、±10%以下にすることが出来る。関するチャンネル番号に対するキュリー温度の関係を示す曲線は、上記温度差範囲において、複数の変曲点を有する。圧電材料として、40乃至75mol%のマグネシウムニオブ酸鉛(PMN)、0乃至35mol%のインジウムニオブ酸鉛(PIN)及び25乃至60mol%のチタン酸鉛(PT)を含むことに限定した理由は、上記以外の範囲では高い誘電率や結合係数が得られないためである。これらの材料に20mol%以下のジルコン酸鉛、または1mol%以下の少量の鉄(Fe)、マンガン(Mn)、クロム(Cr)、バナジウム(V)などの酸化物が、上記圧電材料に添加されてもよい。これらの単結晶は、ブリッジマン法以外に、引き上げ法、固相反応法、フラックス法で作製されてもよい。0136本実施例に係る電極において、半導体性酸化マンガンの厚みを5nm乃至30nmで空隙率は、20乃至80%(多孔質)に限定する理由は、以下のとおりである。酸化マンガンの厚みが5nmより薄いと、誘電率を増加させる効果はほとんど見られない。酸化マンガンの厚みが30nmを超えると、誘電率は低下する。従って、酸化マンガンの厚みは、5nm乃至30nmである必要がある。上記範囲の厚みを有する酸化マンガンの空隙率は、20乃至80%(多孔質)とする理由は20%以下の空隙率では誘電率を向上させる効果が充分でなく、80%を超えると誘電率が低下するためである。酸化マンガンと同様に金属と比較して抵抗率が大きな酸化物電極であるZnO、TiOx、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、SRO(ストロンチウムルテニウムオキサイド)、ITO(酸化インジウムスズ)などを用いても同様な効果が得られるためにこれらも本発明の範囲である。誘電率および圧電定数を向上させることが出来る。加えて、チャンネル感度も向上され、チャンネル感度のばらつきも均一化できる。作製することができる。する工程をさらに具備していてもよい。作製する方法において、複数の棒状振動素子または複数の板状振動素子を配列させる場合、上記素子の厚みTに対して0.4乃至3%の磁性層厚みtを上記素子に設け、磁性層が設けられた複数の棒状振動素子または複数の板状振動素子を、磁力を用いて任意の位置に配列させることに関して、t/Tを0.4乃至3%に限定する理由は、以下のとおりである。t/Tが0.4%以下の磁性層では磁力で素子を配列、固定させることが困難となり、更に3%以上の厚みではダイサーで切断時に磁性層が剥がれが生じやすく、さらに基板の反りが出るためである。好ましい磁性層の厚みは片面で1乃至5μmである。0140以上に述べた構成および方法によれば、以下の効果を得ることができる。製造する際に、チャンネル間、及び振動子間におけるプローブ感度のバラツキと、アレイダイシング後における振動子の特性の劣化とを低減させることができる。用いて医療用アレイ式超音波プローブを作製することにより、超音波プローブにおけるチャンネルの感度と比帯域の特性ばらつきとを低減させることが出来る。超音波プローブに含まれる短冊振動子の幅振動によるスプリアスを効果的に低下させることが出来る。これにより、プローブ感度を向上させることが出来る。加えて、本実施形態における他の効果として、単結晶インゴットのより多くの場所から単結晶ウエハを多量に効率良く作製できるとともに、超音波プローブの組み立て時において、振動素子の破壊が生じにくいために、製造歩留まりの良い超音波プローブを作製することが出来る。0141なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。50...棒状振動素子、51...板状振動素子、52...棒状振動素子、53...板状振動子、55...棒状振動素子、13...フィルム、15...樹脂、16...磁石、17...櫛形磁石、23...スペーサ、100...バッキング材、102...信号用FPC、106...第1の音響整合層、108...第2の音響整合層、110...アース用FPC、112...音響レンズ、60...丸穴、200...水槽、201...医用超音波プローブ、203...パルサー・レシーバ、205...オシロスコープ、207...アクリル板ページトップへこの技術を出願した法人この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedInこの技術を発明した人物この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedInページトップへ関連する挑戦したい社会課題この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedIn環境にやさしいエネルギーを実現する環境にやさしいエネルギーの実現は、経済成長と環境や健康面への配慮を両立させる社会につながります。発電やエネルギー創出時の環境への影響は、大気汚染などの健康被害にもつながり、また人命にかかわる気...最終更新日:2018/06/13癌(5大疾病)のない社会を実現する癌のない社会を実現すると、全世界の患者約1,750万人を助け、年間約760万人の亡くなる命を救うことができます。イノベーションを導く多くの企業が膨大な労力と費用をかけて新たな市場や事業を生み出そうとしている中「イノベーション」にかかわるデータのニーズはかつてないほどの高まりを見せいます。