JP2007501529A - 圧電性複合物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

所望の体積比を有する圧電性複合物などの複合物を作成する方法について記載する。まず、一方のダイシングされたベーススラブの材料部分が、別のダイシングされたベーススラブのスロットに収容され得るように、ベーススラブの対をダイシングすることによって均一なピッチ間隔を有するスロットを形成する。ダイシングされたベーススラブを嵌合し連結することによって、第１の圧電性複合物が形成され、次いで、その第１の圧電性複合物は、均一なピッチ間隔を有しかつ第１のスロットと間隔をおかれたスロットを形成するためにダイシングされ得る。２つのダイシングされた圧電性複合物を嵌合し連結することによって、体積比が低減されかつピッチがより短い第２の圧電性複合物が形成される。

Description

本出願は、タイトルが「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓｕｃｈ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ」の米国仮特許出願第６０／４７０，２３５号（２００３年５月１４日出願）の優先権および利益を主張し、これは、本明細書において援用される。

本発明は、圧電性複合物（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）に関し、より詳しくは、高周波数の超音波用途用の圧電性複合物と、そのような複合物を製造する方法に関する。

通常、高品質な医療用画像化には、優れた感度および広い周波数バンド幅の特性を有する超音波トランスデューサまたはトランスデューサのアレイが用いられる。モノリシックの圧電材料（例えば、チタンジルコン酸鉛（「ＰＺＴ」））を用いる従来のトランスデューサは、通常、トランスデューサと、披験媒体（例えば、水、ヒトの組織など）との音響インピーダンスのミスマッチが大きい。この問題を解消するために、ポリマー基質（例えば、エポキシ）によって囲まれかつ分離されている個々の小さな圧電素子からなる圧電性複合物が提案されてきた。この提案された小さな圧電素子は、医療用画像化用の超音波トランスデューサの開発においてますます重要な役割を果たす。最も一般的に用いられてきた圧電性複合物の構造は、ポリマー材料のホスト基質に埋め込まれたＰＺＴの小さなストリップまたはポストからなる。ストリップまたはポストの高さは、通常、動作周波数において約半波長である。

圧電性複合物を製造する従来のプロセス「ダイスアンドフィル（ｄｉｃｅ ａｎｄ ｆｉｌｌ）」方法は、圧電材料のモノリシックのスラブから開始する。ダイシングソーを用いて、スロットまたはカーフがスラブへと切断される。次いで、スロットに母材（例えばエポキシ）を充填する。圧電性のスラブを２つの直交する方向に切断することによって、ポストとホスト基質とからなる二次元の圧電性複合物が作成される。

体積比（全複合物に対するセラミックの体積の比であり、通常、従来の１−３および２−２複合物の場合にはピッチサイズに対するセラミック幅の比と等しい比）は、圧電性複合物の特性（例えば、結合係数、速度、音響インピーダンスなど）に影響を及ぼす。従って、体積比を変更することが、所望のトランスデューサの用途／デザインに対する特定の圧電性複合物の特注生産を可能にする。あいにく、従来の「ダイスアンドフィル」プロセスでは、スロット／カーフサイズは鋸歯の厚みによって決定される。ピッチサイズを固定する必要がある場合において、特別な体積比の複合物を作成することは困難である。通常、異なった厚みの刃を用いることによって体積比を変更するが、それでも、特に切断されるスロット／カーフの大きさが小さい場合において、体積比は選択され得る刃の厚みによって制限される。

一局面では、本発明は、任意の体積比の複合物／アレイを製造する実用的な方法と、特に、高周波数用途用の均一かつ小さなスケールの複合物／アレイを製造する実用的な方法とを提供する。

本発明の一局面によると、シフト切断法によって任意の体積比において圧電性複合物／アレイが形成される。圧電性のベーススラブの第１のピースおよび第２のピースが提供される。まず、各圧電性のベーススラブの上面を切断することによって、平行なスロットのアレイによって間隔を置かれた平行なオス型隆起部のアレイが形成される。各スロットの幅および深さはあらかじめ決定される。次いで、第１および第２のベーススラブを嵌合し相互に連結させる。各隆起部の幅は各スロットの幅よりも小さいために、ベーススラブが嵌合されたときにおいて、ポリマー材料によって充填され得る第１のギャップが形成される。ベーススラブのうちの１つにおける切断されていない部分を除去することによって、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブが形成される。

次いで、シフトダイシングステップにおいて、元の圧電性のベーススラブにおいてなされた切断と同一のピッチおよびスロットサイズを用いて、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの各々が切断される。このシフトダイシングステップにおける切断位置は、隆起部の幅の一割合に等しい距離だけ横方向にシフトされる。残りの第２の隆起部は、切断操作のシフト距離によって決定される特定の比の、圧電材料とポリマー充填材料とからなる。このような第１の嵌合された圧電性複合物のスラブが２つ形成され嵌合される。その嵌合は、それらを対面させるように配置し、一方の第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの第２の隆起部をもう一方の第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの第２のスロットに挿入することによってもたらされる。各第２の隆起部の幅が各第２のスロットの幅よりも小さいために、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブが嵌合されたときにおいて、ポリマー材料によって充填され得る第２のギャップが形成される。研磨（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）またはラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）することによって、嵌合されたスラブの片面または両面上の切断されていない部分が除去され得る。上述したプロセスを介して、任意の体積比の均一な複合物／アレイを作成することができる。

本明細書において開示する発明は、低周波数および高周波数用途の両用途用の任意の体積比を有するような圧電性複合物／アレイを実用的かつ簡易に生成する方法と提示する。

本発明の好適な実施形態のこれらの特徴および別の特徴は、添付の図面を参照する以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

以下の例示的な実施形態において、本発明をより具体的に説明する。当業者には本発明の種々の修正および変更は明らかであろうから、その実施形態は、例示のみを目的としたものである。本明細書において用いられるように、「１つの」または「その」は、用いられる文脈に応じて、１つ以上を意味し得る。図面を参照しながら、好適な実施形態を以下に説明する。図中において、類似した参照文字は、幾つかの図にわたる類似の部分を示す。

圧電性複合物を製造する本方法は、技師に、所定かつ所望の体積比（複合物の全体積に対する圧電性複合物の体積の比）を有する圧電性複合物を容易に選択し製造することを可能にする。本発明では、所定の幅の従来型の切断部品を用いたシフト切断を用いる。

本発明の一局面では、シフト切断およびマルチ嵌合（ｍｕｌｔｉ ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｉｎｇ）プロセスによって、カーフの幅が数ミクロンでありピッチサイズが３０ミクロン以下である、圧電性複合物と、関連した音響デバイスとを製造する実用的かつ容易な方法を提供する。また、本方法によって、確実かつ硬くかつ比較的厚い切断部品を用いることによって、極めて短いピッチを製造することを可能にする。例えば、８０μｍの切断と１／４シフトの嵌合とを用いて２０μｍのピッチの複合物を作成することが可能である。本発明によって、任意かつ所定の体積比および短いピッチの二次元複合物、複合トランスデューサ、トランスデューサアレイなどの製造が可能になる。

図１Ａ〜図１Ｄを参照すると、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０を製造する方法が示されている。一例では、製造プロセスは、従来の圧電性のベーススラブ１０の対から開始する。所望の用途に依存して、適切な電気特性および音響特性を有する任意の所望の材料から、ベーススラブが形成される。例えば、ベーススラブは、圧電材料、電歪材料などから形成され得る。各ベーススラブはもう一方のものと相補的であり、図示されているように、ダイシングまたは切断されることによって、幅Ｋおよび深さＤの第１のカーフまたは第１のスロットが形成される。各ベーススラブ１０は、実質的に平坦な上面１１と長手軸とを有する。図示されているように、深さＤおよび幅Ｋであり、長手方向に延びる第１の複数のスロット１２がベーススラブの平坦な上面に規定されるように、各ベーススラブ１０の上面において、第１の切断操作が行われる。さらに、幅Ｗを有し、長手方向に伸びる第１の複数の隆起部１４は、第１の複数のスロットのそれぞれの第１のスロット１２の間の各ベーススラブの上面に規定される。各隆起部１４は、隣接する隆起部と、第１のスロットの幅Ｋだけ間隔を置かれている。この例において、各第１の隆起部１４の幅Ｗは、隣接する第１の隆起部１４間の距離Ｋよりも小さい。各ベーススラブのピッチＰは、各第１の隆起部１４の幅に、隣接する第１の隆起部間の幅Ｋを足したものである。

図１Ｂおよび図１Ｃは、従来のベーススラブ１０のダイシングされた対の嵌合を示す。第１のベーススラブ１０’の第１の複数の隆起部１４が第２のベーススラブ１０”の第１の複数のスロット１２内に配置されるように、ダイシングされたベーススラブ１０の各々の上面１１が互いに、上にある嵌合レジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）に配置される。各第１の隆起部１４の幅Ｗが、隣接している第１の隆起部１４間の幅Ｋよりも小さいので、幅Ｋ_１を有する第１のギャップ１６が、接続された第１および第２のベーススラブのそれぞれの第１の隆起部の各々の間に形成される、ということは理解されるであろう。従って、この例において、第１のベーススラブの第１の隆起部の各々は、第２のベーススラブの隣接する第１の隆起部と、第１のギャップの幅Ｋ_１だけ間隔を置かれている。

第１のギャップ１６（および、本明細書において参照される別のギャップ）は、充填材料で充填され得る。充填材料は、複合のトランスデューサの製造において慣習であり、標準的な慣例であるように、例えばポリマー材料（例えば、エポキシ、ポリマーマイクロスフィア、結晶ボンドなど）を含み得るか、または少なくとも一部分は充填されていない状態に保たれ得る。一例では、ダイシングされたスラブは、ドライアッセンブル（ｄｒｙ ａｓｓｅｍｂｌｅ）され得、次いで、ギャップ充填材料が導入され得る。別の例では、ダイシングされたスラブのうちの少なくとも１つは、プレウェット（ｐｒｅｗｅｔ）され、かつ／またはそれらのスロットは、上記ギャップ充填材料を充填される。ここで、２つのダイシングされたスラブを接触させ第１のスラブの隆起部が第２のスラブの隆起部と嵌合されるので、ギャップ充填材料の全ての過剰量は、強制的に置換され得る。さらに別の例では、ダイシングされたスラブのうちの少なくとも１つはプレウェットされ、毛管力および／または過剰なギャップ充填材料を制御した態様で引き出すことによって引き起こされる周囲の力を介して、ダイシングされたスラブが嵌合され集められる。従来の方法を用いることによってギャップ充填材料の一部または全部が除去されるので、ギャップが完全には充填されないかもしれないこと、またはギャップが一時的にのみ充填されることは、理解されるであろう。

次に、概念上の線１７上に延びるベーススラブ１０の一部が研磨され、ラッピングされ、または除去されることによって、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０が形成される。これによって、第１および第２のベーススラブ１０の第１の隆起部１４の一部分と、それらの間の第１のギャップ１６の一部分とが露出される。必要に応じて、概念上の線１７上の圧電材料を除去した後において、ギャップ充填材料の除去が最も簡単かつ便利に達成される。第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０が、第１および第２のベーススラブの各々のピッチＰよりも小さいピッチＰ_１を有するということは、理解されるであろう。この例では、ピッチＰ_１は、幅Ｗ_１（ここでは、第１の隆起部１４の幅Ｗ）に、第１のギャップ１６の幅Ｋ_１を足したものである。従って、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の体積比は、切断されていない圧電性のベーススラブの体積比よりも小さい。

本発明により、小さいカーフサイジングを有する圧電性複合物を提供するためにマルチ嵌合を提供する。図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、第１の圧電性複合物のスラブ２０の対が提供される。第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の各々は実質的に平坦な上面２１と長手軸とを有する。第１の嵌合された圧電性複合物のスラブはもう一方のものと相補的であり、図示されているように、シフトダイシングステップにおいてダイシングまたは切断されることによって、幅Ｋおよび深さＤの第２のカーフまたは第２のスロットが形成される。この局面において、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の各々の上面上において、第２の切断操作が実行される。第２の切断操作は、もとの切断のピッチＰの一割合である距離Ｓ_１の間隔を置き、この例では、その距離はピッチＰの１／４である。シフトダイシングステップにおける切断位置は、第１の隆起部の幅の一割合に等しい距離だけ横にシフトされる。第２の切断のシフト距離Ｓ_１に対してピッチＰの別の割合が検討されるということは、理解されるであろう。

第２の切断の後において、深さＤおよび幅Ｋであり、長手方向に延びる第２の複数のスロット２２が、第１の嵌合された圧電性化合物のスラブ２０の上面２１に規定される。さらに、幅Ｗを有し、第２の複数のスロット２２のそれぞれの第２のスロット２２によって間隔がおかれ、長手方向に延びる第２の複数の隆起部２４は、第１の嵌合された圧電性化合物のスラブ２０の各々の上面に規定される。ここで、第２の切断の第１の切断からのシフトの距離Ｓ_１は、第２の隆起部の幅よりも小さい。従って、長手方向に延びる第２の複数の隆起部２４のうちの少なくとも１つが、ギャップ充填材料によって充填され得る第１のギャップ１６を含む、ということは理解されるであろう。

切断部品は一定の幅を有するので、各第２の隆起部２４は、隣接する第２の隆起部と、第２のスロット２２の幅Ｋだけ間隔を置かれている。この例において、各第２の隆起部２４の幅Ｗは、隣接する第２の隆起部１２の幅Ｋよりも小さい。ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物の各々のピッチＰは、各第２の隆起部２４の幅に、隣接する第２の隆起部間の幅Ｋを足したものである。

図２Ｃおよび図２Ｄは、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブのダイシングされた対の嵌合を示す。上述したように、一方のダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの第２の複数の隆起部２４が、もう一方のダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの第２の複数のスロットと嵌合されるように、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの各々の上面２１が、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置される。ダイシングされ嵌合された第１の嵌合された圧電性複合物のスラブのそれぞれの第２の隆起部の各々の間に、幅Ｋ_２を有する第２のギャップ２６が形成される。各第２の隆起部の幅が、隣接している第２の隆起部間の幅Ｋよりも小さい。一例において、第２のギャップの幅Ｋ_２は、第１のギャップの幅Ｋ_１に実質的に等しい。上述したように第２のギャップがポリマー材料で充填され得る、ということは理解されるであろう。

図２Ｅを参照すると、概念上の線２７上に延びる、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの一部が、研磨され、ラッピングされ、または除去されることによって、第２の嵌合された圧電性複合物のスラブ３０が形成される。さらなるプロセスにおいて、概念上の線２９の下に延びる、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの一部が、研磨され、ラッピングされ、または除去されることによって、第２の嵌合された圧電性複合物のスラブ３０の代替形態が形成される。第２の嵌合された圧電性複合物のスラブ３０が、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０のピッチＰ_１よりも小さいピッチＰ_２を有する、ということは理解されるであろう。従って、たとえ切断操作において同一の切断部品が用いられ得るとしても、第２の嵌合された圧電性複合物のスラブ３０の体積比は、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の体積比よりも小さい。ここで、ピッチＰ_２は、第２の隆起部の幅Ｗ_２よりも大きく、その幅はギャップ幅Ｋ_２よりも大きい。

上述したように、複合物のスラブのシフトダイシングの繰り返しによって、変化する所定の体積比の圧電性複合物が製造され得る。それぞれのダイシングされた複合物のスラブにおける切断操作がシフトされることによって、所望の体積比の嵌合された複合物のスラブが所望どおり製造され得る、ということは理解されるであろう。一例において、図３Ａ〜図４Ｊに示されるように、より短いピッチの圧電性複合物のスラブを製造するために、シフトダイシングおよび嵌合のステップが繰り返し行われ得る。

図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の対が提供される。第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの各々はもう一方のものと相補的であり、図示されているように、シフトダイシングステップにおいてダイシングまたは切断されることによって、幅Ｋおよび深さＤの第２のカーフまたは第２のスロットが形成される。第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の各々は、実質的に平坦な上面２１を有する。この局面において、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の各々の上面上において、距離Ｓ_１（もとの切断のピッチＰの一割合）の間隔をおいて第２の切断操作が実行される。この例では、第２の切断操作は、ピッチＰの１／８だけシフトされる。このシフトダイシングステップにおける切断位置は、第１の隆起部の幅の一割合に等しい距離だけ横にシフトされる。

第２の切断操作の後において、深さＤおよび幅Ｋであり、長手方向に延びる第２の複数のスロット２２が、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の上面２１に規定される。さらに、幅Ｗを有し、かつ、第２の複数のスロット２２のそれぞれの第２のスロット２２によって間隔がおかれた、長手方向に延びる第２の複数の隆起部２４は、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の各々の上面に規定される。第２の切断操作の第１の切断操作からのシフトの距離Ｓ_１は、第２の隆起部の幅よりも小さい。従って、図３Ｂに示されるように、少なくとも１つの第２の隆起部２４が、ギャップ充填材料によって充填され得る第１のギャップ１６を含む、ということは理解されるであろう。

切断部品は一定の幅を有するので、各第２の隆起部２４は、隣接する第２の隆起部と、第２のスロット２２の幅Ｋだけ間隔を置かれている。この例において、各第２の隆起部２４の幅Ｗは、隣接する第２の隆起部１２間の幅Ｋよりも小さい。ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブ２０の各々のピッチＰは、各第２の隆起部２４の幅に、隣接する第２の隆起部間の幅Ｋを足したものである。

図３Ｃおよび図３Ｄは、第１の嵌合された圧電性複合物のスラブのダイシングされた対の嵌合を示す。上述したように、一方のダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの第２の複数の隆起部２４が、もう一方のダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの第２の複数のスロットと嵌合されるように、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの上面２１が、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置される。各第２の隆起部の幅が、隣接する第２の隆起部間の幅Ｋよりも小さいので、ダイシングされ嵌合された第１の嵌合された圧電性複合物のスラブのそれぞれの第２の隆起部の各々の間に、幅Ｋ_２を有する第２のギャップ２６が形成される。一例では、第２のギャップの幅Ｋ_２は、第１のギャップの幅Ｋ_１に実質的に等しい。上述したように第２のギャップがポリマー材料で充填され得る、ということは理解されるであろう。

図３Ｅを参照すると、概念上の線２７の上に延びる、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの一部が、研磨され、ラッピングされ、または除去されることによって、中間の嵌合された圧電性複合物のスラブ３０が形成される。次のステップにおいて、図３Ｆおよび図３Ｇを参照すると、中間の嵌合された複合物のスラブ３０の対が提供される。中間の嵌合された圧電性複合物のスラブの各々がもう一方のスラブと相補的であり、実質的に平坦な上面３１を有し、その上面は、シフトダイシングステップにおいてダイシングまたは切断されることによって、幅Ｋおよび深さＤの第３のカーフまたは第３のスロットが形成される。この局面において、中間の嵌合された圧電性複合物のスラブ３０の各々の上面上において、ピッチＰの一割合である距離Ｓ_２だけ第２の切断操作と間隔がおかれた第３の切断操作が実行される。この例では、第３の切断操作は、ピッチＰの１／８だけ第２の切断操作からシフトされる。このシフトダイシングステップにおける切断位置は、第２の隆起部の幅の一割合に等しい距離だけ横にシフトされる。

第３の切断操作の後において、深さＤおよび幅Ｋであり、長手方向に延びる第３の複数のスロット３２が、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブ３０の上面３１に規定される。さらに、幅Ｗを有し、第３の複数のスロット３２のそれぞれの第３のスロット３２によって間隔があけられた長手方向に延びる第３の複数の隆起部３４は、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブ３０の各々の上面に規定される。第３の切断の第２の切断からのシフトの距離Ｓ_２は、第３の隆起部の幅よりも小さい。従って、長手方向に延びる第３の隆起部３４のうちの少なくとも１つが、ギャップ充填材料によって充填され得る第１のギャップ１６および第２のギャップ２６を含む、ということは理解されるであろう。

切断部品は一定の幅を有するので、各第３の隆起部３４は、隣接する第３の隆起部と、第３のスロット３２の幅Ｋだけ間隔を置かれている。この例において、各第３の隆起部３４の幅Ｗは、隣接する第３の隆起部３４間の幅Ｋよりも小さい。ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブのピッチＰは、各第３の隆起部３４の幅Ｗに、隣接する第３の隆起部間の幅Ｋを足したものである。

図３Ｈおよび図３Ｉは、中間の嵌合された複合物のスラブ３０のダイシングされた対の嵌合を示す。上述したように、一方のダイシングされた中間の嵌合された圧電性複合物のスラブ３０’の第３の複数の隆起部３４が、もう一方のダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブ３０”の第３の複数のスロットと嵌合されるように、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの各々の上面３１が、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置される。各第３の隆起部の幅が、隣接している第３の隆起部間の幅Ｋよりも小さいので、ダイシングされ嵌合された中間の複合物のスラブ３０のそれぞれの第３の隆起部の各々の間に、幅Ｋ_３を有する第３のギャップ３６が形成される。一例において、第３のギャップの幅Ｋ_３と第２のギャップの幅Ｋ_２とは、第１のギャップの幅Ｋ_１に実質的に等しい。上述したように第３のギャップがポリマー材料で充填され得る、ということは理解されるであろう。

図３Ｊを参照すると、概念上の線３７の上に延びる、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの一部が、研磨され、ラッピングされ、または除去されることによって、第３の嵌合された圧電性複合物のスラブ４０が形成される。さらなるプロセスにおいて、概念上の線３９の下に延びる、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの一部が、研磨され、ラッピングされ、または除去されることによって、第３の嵌合された圧電性複合物のスラブ４０の代替形態が形成される。第３の嵌合された圧電性複合物のスラブ４０が、第２の嵌合された圧電性複合物のスラブの各々のピッチＰ_２よりも小さいピッチＰ_３を有する、ということは理解されるであろう。従って、第３の嵌合された圧電性複合物のスラブ４０の体積比は、第２または第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの体積比よりも小さい。

図４Ａ〜図４Ｊは、別の循環型マルチ嵌合を示す。ここで、第２の切断操作は、ピッチＰの約１／６である距離Ｓ_１だけシフトされ、先に概略を説明したように、中間の嵌合された複合物のスラブが形成される。第３の切断操作は、中間の嵌合された複合物のスラブ３０の上面上においてなされる。第３の切断は、ピッチＰの約１／６である距離Ｓ_２だけシフトされる。次いで、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブが嵌合され、切断されていない圧電性材料の部分が除去されることによって、第３の嵌合された圧電性複合物のスラブ４０が形成される。

シフトダイシングと嵌合との連続的なサイクルを行うことによって、カーフの大きさが連続的に小さくなる、嵌合された圧電性複合物のスラブが提供され得る、ということは理解されるであろう。従って、本発明は、所望の体積比を有する圧電性複合物のスラブを製造する方法を提供する。従って、高周波数用途用の極めて短いピッチの圧電性複合物を作成する方法が提供された、ということが認識されるであろう。この方法では、シフト切断とマルチ嵌合とを用いる。

本発明の範囲または精神を逸脱することなく、本発明において様々な改変および変更がなされ得るということは、当業者には明らかであろう。本明細書の検討と、本明細書に開示された発明を実行することとから、本発明の別の実施形態は、当業者には明らかであろう。本明細書および実施例は例示のみとして見なされることが意図されたものであり、本発明の真の範囲および精神は、添付の特許請求の範囲によって示される。

本発明の一実施形態に従ってダイシングされた１つのベース圧電性のスラブの縦断面図である。 上にあるレジストレーションに配置されたベース圧電性スラブの対の縦断面図である。 本発明の一実施形態に従って嵌合された図１Ｂのベース圧電性スラブの対の縦断面図である。 圧電性のベーススラブの一部が除去された第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図である。 除去されるスラブの部分を示している、図１Ｄにおける１つの第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図であり、その除去される部分は、本発明の一実施形態に従って所定の距離だけシフトされている。 本発明の一実施形態に従ってダイシングされた図２Ａの１つの第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図である。 上にあるレジストレーションに配置された、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対の縦断面図である。 本発明の一実施形態に従って嵌合された、図２Ｃのダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対の縦断面図である。 第２の嵌合された圧電性複合物のスラブの上面および下面において研磨プロセスを行った後における、第２の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図である。 除去されるスラブの部分を示している、図１Ｄの１つの第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図であり、その除去される部分は、本発明の一実施形態に従って所定の距離だけシフトされている。 本発明の一実施形態に従ってダイシングされた図３Ａの１つの第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図である。 上にあるレジストレーションに配置された、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対の縦断面図である。 本発明の一実施形態に従って嵌合された、図３Ｃのダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対の縦断面図である。 中間の嵌合された複合物のスラブの上面を研磨した後における、中間の嵌合された複合物のスラブの縦断面図である。 除去されるスラブの部分を示している、図３Ｅの１つの中間の嵌合された複合物のスラブの縦断面図であり、その除去される部分は、本発明の一実施形態に従って所定の距離だけシフトされている。 本発明の一実施形態に従ってダイシングされた図３Ｆの１つの中間の嵌合された複合物のスラブの縦断面図である。 上にあるレジストレーションに配置された、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの対の縦断面図である。 本発明の一実施形態に従って嵌合された、図３Ｈのダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの対の縦断面図である。 第３の嵌合された圧電性複合物のスラブの上面および下面を研磨した後における、第３の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図である。 除去されるスラブの部分を示している、図１Ｄの１つの第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図であり、その除去される部分は、本発明の一実施形態に従って所定の距離だけシフトされている。 本発明の一実施形態に従ってダイシングされた図４Ａの１つの第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図である。 上にあるレジストレーションに配置された、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対の縦断面図である。 本発明の一実施形態に従って嵌合された、図４Ｃのダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対の縦断面図である。 中間の嵌合された複合物のスラブの上面を研磨した後における、中間の嵌合された複合物のスラブの縦断面図である。 除去されるスラブの部分を示している、図４Ｅの１つの中間の嵌合された複合物のスラブの縦断面図であり、その除去される部分は、本発明の一実施形態に従って所定の距離だけシフトされている。 本発明の一実施形態に従ってダイシングされた図４Ｆの１つの中間の嵌合された複合物のスラブの縦断面図である。 上にあるレジストレーションに配置された、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの対の縦断面図である。 本発明の一実施形態に従って嵌合された、図４Ｈのダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの対の縦断面図である。 第３の嵌合された圧電性複合物のスラブの上面および下面を研磨した後における、第３の嵌合された圧電性複合物のスラブの縦断面図である。

Claims (36)

1. 圧電性複合物を作成する方法であって、
   ベーススラブの対を提供することであって、各ベーススラブは実質的に平坦な上面を有する、ことと、
   各ベーススラブの該上面をダイシングすることにより、そこで長手方向に延びる第１の複数のスロットと、長手方向に延びる第１の複数の隆起部とを規定することによって、ダイシングされたベーススラブの対を形成することであって、各第１のスロットは深さＤと幅Ｋを有し、各第１の隆起部は幅Ｗを有し、該第１の隆起部の該幅Ｗは該第１のスロットの該幅Ｋよりも小さく、隣接する第１のスロットおよび第１の隆起部の各々は該幅Ｗに該幅Ｋを足したものに等しいピッチＰを有する、ことと、
   一方のダイシングされたベーススラブの該第１の複数の隆起部が、もう一方のダイシングされたベーススラブの該第１の複数のスロットに配置されるように、ダイシングされたベーススラブの該対を、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置させることと、
   複数の第１のギャップが規定されるように、ダイシングされたベーススラブの該対を接続することであって、ダイシングされたベーススラブの該接続された対の該それぞれの第１の隆起部の各々の間において、各第１のギャップが形成される、ことと、
   一つのダイシングされたベーススラブの一部分を除去することによって第１の嵌合された圧電性複合物のスラブを形成することであって、実質的に平坦な上面を有する該第１の嵌合された圧電性複合物のスラブが、ダイシングされたベーススラブの該接続された対の該第１の隆起部の一部と、該複数の第１のギャップの一部とから形成される、ことと、
   該第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対を提供することと、
   各第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該上面をダイシングすることにより、該第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該上面において長手方向に延びる第２の複数のスロットと、長手方向に延びる第２の複数の隆起部とを規定することによって、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対を形成することであって、各第２のスロットは深さＤおよび幅Ｋを有し、各第２の隆起部は幅Ｗを有し、該第２の隆起部の該幅Ｗは該第２のスロットの該幅Ｋよりも小さく、該第２のスロットは第１の隆起部の端部からシフト距離Ｓ_１だけ離れており、該シフト距離Ｓ_１は該ピッチＰの一割合である、ことと、
   一方のダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該第２の複数の隆起部が、もう一方のダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該第２の複数のスロットに配置されるように、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該対を、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置させることと、
   複数の第２のギャップが規定されるように、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該対を接続することであって、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該接続された対の該それぞれの第２の隆起部の各々の間において、各第２のギャップが形成される、ことと、
   一つのダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの一部分を除去することによって第２の嵌合された圧電性複合物のスラブを形成することであって、該第２の嵌合された圧電性複合物のスラブが、該第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの体積比よりも小さい体積比を有する、ことと
   を包含する、方法。
2. 前記第１のギャップが前記第２のギャップとほぼ同一の大きさである、請求項１に記載の方法。
3. 前記ダイシングするステップが、機械研磨鋸引きと、レーザー切断と、超音波切断と、放電加工と、ウェットエッチングと、ドライエッチングとを任意に組み合わせたものを用いて実行される、請求項１に記載の方法。
4. 嵌合する前において、硬化可能なポリマー材料を用いて少なくとも１つの前記ダイシングされたベーススラブをプレウェットするステップをさらに包含し、該ポリマー材料は、次の嵌合のときにおいて、ダイシングされたベーススラブの前記対を接着する、請求項１に記載の方法。
5. 前記ポリマー材料が実質的に前記第１のギャップを充填する、請求項４に記載の方法。
6. 嵌合する前において、硬化可能なポリマー材料を用いて、少なくとも１つの前記第１の嵌合された圧電性複合物のスラブをプレウェットするステップをさらに包含し、該ポリマー材料は、次の嵌合のときにおいて、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの前記対を接着する、請求項４に記載の方法。
7. 前記ポリマー材料が実質的に前記第２のギャップを充填する、請求項６に記載の方法。
8. Ｐ＞Ｋ＞Ｗとなるように、前記ダイシングされたベーススラブの各々と前記ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの各々とをダイシングする、請求項１に記載の方法。
9. 前記シフト距離Ｓ_１が、実質的に１／４ Ｐに等しい、請求項８に記載の方法。
10. 圧電性複合物を作成する方法であって、
    ベーススラブの対を提供することであって、各ベーススラブは実質的に平坦な上面を有する、ことと、
    各ベーススラブの該上面をダイシングすることにより、そこで長手方向に延びる第１の複数のスロットと、長手方向に延びる第１の複数の隆起部とを規定することによって、ダイシングされたベーススラブの対を形成することであって、各第１のスロットは深さＤと幅Ｋを有し、各第１の隆起部は幅Ｗを有し、該第１の隆起部の該幅Ｗは該第１のスロットの該幅Ｋよりも小さく、隣接する第１のスロットおよび第１の隆起部の各々は該幅Ｗに該幅Ｋを足したものに等しいピッチＰを有する、ことと、
    一方のダイシングされたベーススラブの該第１の複数の隆起部が、もう一方のダイシングされたベーススラブの該第１の複数のスロットに配置されるように、ダイシングされたベーススラブの該対を、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置させることと、
    複数の第１のギャップが規定されるように、ダイシングされたベーススラブの該対を接続することであって、ダイシングされたベーススラブの該接続された対の該それぞれの第１の隆起部の各々の間において、各第１のギャップが形成される、ことと、
    一つのダイシングされたベーススラブの一部分を除去することによって第１の嵌合された圧電性複合物のスラブを形成することであって、実質的に平坦な上面を有する該第１の嵌合された圧電性複合物のスラブが、ダイシングされたベーススラブの該接続された対の該第１の隆起部の一部と、該複数の第１のギャップの一部とから形成される、ことと、
    該第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対を提供することと、
    各第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該上面をダイシングすることにより、該第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該上面において長手方向に延びる第２の複数のスロットと、長手方向に延びる第２の複数の隆起部とを規定することによって、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの対を形成することであって、各第２のスロットは深さＤおよび幅Ｋを有し、各第２の隆起部は幅Ｗを有し、該第２の隆起部の該幅Ｗは該第２のスロットの該幅Ｋよりも小さく、該第２のスロットは第１の隆起部の端部からシフト距離Ｓ_１だけ離れており、該シフト距離Ｓ_１は該ピッチＰの一割合である、ことと、
    一方のダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該第２の複数の隆起部が、もう一方のダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該第２の複数のスロットに配置されるように、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該対を、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置させることと、
    複数の第２のギャップが規定されるように、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該対を接続することであって、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該接続された対の該それぞれの第２の隆起部の各々の間において、各第２のギャップが形成される、ことと、
    一つのダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの一部分を除去することによって中間の嵌合された複合物のスラブを形成することであって、該中間の嵌合された複合物のスラブは上面を有する、ことと
    を包含する、方法。
11. 前記中間の嵌合された複合物のスラブの対を提供することと、
    各中間の嵌合された複合物のスラブの前記上面をダイシングすることにより、該中間の嵌合された複合物のスラブの該上面において長手方向に延びる第３の複数のスロットと、長手方向に延びる第３の複数の隆起部とを規定することによって、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの対を形成することであって、各第３のスロットは深さＤおよび幅Ｋを有し、各第３の隆起部は幅Ｗを有し、該第３の隆起部の該幅Ｗは該第３のスロットの該幅Ｋよりも小さく、該第３のスロットが前記第２のスロットと間隔をおくように、該第３のスロットが第２の隆起部の一部分からシフト距離Ｓ_２だけ離れており、該シフト距離Ｓ_２は前記ピッチＰの一割合である、ことと、
    一方のダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの該第３の複数の隆起部が、もう一方のダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの該第３の複数のスロットに配置されるように、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの該対を、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置させることと、
    複数の第３のギャップが規定されるように、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの該対を接続することであって、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの該接続された対の該それぞれの第２の隆起部の各々の間において、各第３のギャップが形成される、ことと、
    一つのダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの一部分を除去することによって第３の嵌合された圧電性複合物のスラブを形成することであって、該第３の嵌合された圧電性複合物のスラブが、該第１および第２の嵌合された圧電性複合物のスラブの体積比よりも小さい体積比を有する、ことと
    をさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１のギャップと、前記第２のギャップと、前記第３のギャップとが、ほぼ同一の大きさである、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ダイシングするステップが、機械研磨鋸引きと、レーザー切断と、超音波切断と、放電加工と、ウェットエッチングと、ドライエッチングとを任意に組み合わせたものを用いて実行される、請求項１１に記載の方法。
14. 嵌合する前において、硬化可能なポリマー材料を用いて少なくとも１つの前記ダイシングされたベーススラブをプレウェットするステップをさらに包含し、該ポリマー材料は、次の嵌合のときにおいて、ダイシングされたベーススラブの前記対を接着する、請求項１０に記載の方法。
15. 前記ポリマー材料が実質的に前記第１のギャップを充填する、請求項１４に記載の方法。
16. 嵌合する前において、硬化可能なポリマー材料を用いて、少なくとも１つの前記ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブをプレウェットするステップをさらに包含し、該ポリマー材料は、次の嵌合のときにおいて、ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの前記対を接着する、請求項１４に記載の方法。
17. 前記ポリマー材料が実質的に前記第２のギャップを充填する、請求項１６に記載の方法。
18. 嵌合する前において、硬化可能なポリマー材料を用いて、少なくとも１つの前記ダイシングされた中間の嵌合された圧電性複合物のスラブをプレウェットするステップをさらに包含し、該ポリマー材料は、次の嵌合のときにおいて、ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの前記対を接着する、請求項１１に記載の方法。
19. 前記ポリマー材料が実質的に前記第３のギャップを充填する、請求項１８に記載の方法。
20. Ｐ＞Ｋ＞Ｗとなるように、前記ダイシングされた第１の嵌合された圧電性複合物のスラブの各々と前記ダイシングされた中間の嵌合された複合物のスラブの各々とをダイシングする、請求項１１に記載の方法。
21. 前記シフト距離Ｓ_１が、実質的に１／８ Ｐに等しい、請求項１１に記載の方法。
22. 前記シフト距離Ｓ_２が、実質的に１／８ Ｐに等しい、請求項２１に記載の方法。
23. 前記シフト距離Ｓ_１が、実質的に１／６ Ｐに等しい、請求項１１に記載の方法。
24. 前記シフト距離Ｓ_２が、実質的に１／６ Ｐに等しい、請求項２３に記載の方法。
25. 複合物を作成する方法であって、
    ベーススラブの対を提供することであって、各ベーススラブは実質的に平坦な上面を有する、ことと、
    各ベーススラブの該上面をダイシングすることにより、そこで長手方向に延びる第１の複数のスロットと、長手方向に延びる第１の複数の隆起部とを規定することによって、ダイシングされたベーススラブの対を形成することであって、各第１のスロットは深さＤと幅Ｋを有し、各第１の隆起部は幅Ｗを有し、該第１の隆起部の該幅Ｗは該第１のスロットの該幅Ｋよりも小さく、隣接する第１のスロットおよび第１の隆起部の各々は該幅Ｗに該幅Ｋを足したものに等しいピッチＰを有する、ことと、
    一方のダイシングされたベーススラブの該第１の複数の隆起部が、もう一方のダイシングされたベーススラブの該第１の複数のスロットに配置されるように、ダイシングされたベーススラブの該対を、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置させることと、
    複数の第１のギャップが規定されるように、ダイシングされたベーススラブの該対を接続することであって、ダイシングされたベーススラブの該接続された対の該それぞれの第１の隆起部の各々の間において、各第１のギャップが形成される、ことと、
    一つのダイシングされたベーススラブの一部分を除去することによって第１の嵌合された複合物のスラブを形成することであって、実質的に平坦な上面を有する該第１の嵌合された複合物のスラブが、ダイシングされたベーススラブの該接続された対の該第１の隆起部の一部と、該複数の第１のギャップの一部とから形成される、ことと、
    該第１の嵌合された複合物のスラブの対を提供することと、
    各第１の嵌合された複合物のスラブの該上面をダイシングすることにより、該第１の嵌合された複合物のスラブの該上面において長手方向に延びる第２の複数のスロットと、長手方向に延びる第２の複数の隆起部とを規定することによって、ダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの対を形成することであって、各第２のスロットは深さＤおよび幅Ｋを有し、各第２の隆起部は幅Ｗを有し、該第２の隆起部の該幅Ｗは該第２のスロットの該幅Ｋよりも小さく、該第２のスロットは第１の隆起部の端部からシフト距離Ｓ_１だけ離れており、該シフト距離Ｓ_１は該ピッチＰの一割合である、ことと、
    一方のダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの該第２の複数の隆起部が、もう一方のダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの該第２の複数のスロットに配置されるように、ダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの該対を、互いに、上にある嵌合レジストレーションに配置させることと、
    複数の第２のギャップが規定されるように、ダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの該対を接続することであって、ダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの該接続された対の該それぞれの第２の隆起部の各々の間において、各第２のギャップが形成される、ことと、
    一つのダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの一部分を除去することによって第２の嵌合された複合物のスラブを形成することであって、該第２の嵌合された複合物のスラブが、該第１の嵌合された複合物のスラブの体積比よりも小さい体積比を有する、ことと
    を包含する、方法。
26. 前記第１のギャップが前記第２のギャップとほぼ同一の大きさである、請求項２５に記載の方法。
27. 前記ダイシングするステップが、機械研磨鋸引きと、レーザー切断と、超音波切断と、放電加工と、ウェットエッチングと、ドライエッチングとを任意に組み合わせたものを用いて実行される、請求項２５に記載の方法。
28. 嵌合する前において、硬化可能なポリマー材料を用いて少なくとも１つの前記ダイシングされたベーススラブをプレウェットするステップをさらに包含し、該ポリマー材料は、次の嵌合のときにおいて、ダイシングされたベーススラブの前記対を接着する、請求項２５に記載の方法。
29. 前記ポリマー材料が実質的に前記第１のギャップを充填する、請求項２８に記載の方法。
30. 嵌合する前において、硬化可能なポリマー材料を用いて、少なくとも１つの前記第１の嵌合された複合物のスラブをプレウェットするステップをさらに包含し、該ポリマー材料は、次の嵌合のときにおいて、ダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの前記対を接着する、請求項２８に記載の方法。
31. 前記ポリマー材料が実質的に前記第２のギャップを充填する、請求項３０に記載の方法。
32. Ｐ＞Ｋ＞Ｗとなるように、前記ダイシングされたベーススラブの各々と前記ダイシングされた第１の嵌合された複合物のスラブの各々とをダイシングする、請求項２５に記載の方法。
33. 前記シフト距離Ｓ_１が、実質的に１／４ Ｐに等しい、請求項３２に記載の方法。
34. 請求項２５に記載の方法に従って生成された圧電性複合物。
35. 請求項１に記載の方法に従って生成されたトランスデューサ。
36. 請求項１０に記載の方法に従って生成されたトランスデューサ。

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