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▶ ネダーランゼ・オルガニサティ・フォーア・トゥーゲパスト−ナトゥールヴェテンシャッペリーク・オンデルゾエク・ティーエヌオーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-02-06
(54)【発明の名称】圧電ピラー装置の成形方法
(51)【国際特許分類】
H10N 30/88 20230101AFI20250130BHJP
B81C 1/00 20060101ALI20250130BHJP
H10N 30/853 20230101ALI20250130BHJP
H10N 30/20 20230101ALI20250130BHJP
H10N 30/30 20230101ALI20250130BHJP
H10N 30/02 20230101ALI20250130BHJP
H10N 30/03 20230101ALI20250130BHJP
【ＦＩ】
H10N30/88
B81C1/00
H10N30/853
H10N30/20
H10N30/30
H10N30/02
H10N30/03
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024542150
(86)(22)【出願日】2023-01-25
(85)【翻訳文提出日】2024-09-11
(86)【国際出願番号】 NL2023050032
(87)【国際公開番号】W WO2023146396
(87)【国際公開日】2023-08-03
(31)【優先権主張番号】22153169.2
(32)【優先日】2022-01-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508351406
【氏名又は名称】ネダーランゼ・オルガニサティ・フォーア・トゥーゲパスト－ナトゥールヴェテンシャッペリーク・オンデルゾエク・ティーエヌオー
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】ペータース，ローレンス クリスティアン ヨハネス マリア
(72)【発明者】
【氏名】ゲリンク，ゲルウィン ヘルマナス
(72)【発明者】
【氏名】ヴァン ニール，ポール ルイス マリア ジョゼフ
(72)【発明者】
【氏名】フェルベーク，ロイ ゲラルドゥス フランキスクス アントニウス
【テーマコード（参考）】
3C081
【Ｆターム（参考）】
3C081AA17
3C081BA01
3C081BA21
3C081BA22
3C081BA33
3C081BA55
3C081CA02
3C081CA23
3C081CA35
3C081DA03
3C081DA06
3C081DA10
3C081EA21
(57)【要約】
圧電成形可能層（１０）を備えた基板（２０）を用いて圧電装置（１００）が製造される。スタンプ（３０）は、それぞれの開口（３１）を分離する相互接続された側壁（３２）の格子によって形成されたユニットセル（３０ｕ）の繰り返しパターンを含む。成形プロセスは、スタンプ（３０）を成形可能層（１０）に押し込むこと（Ｆ）を含む。これにより、圧電材料（Ｍ）がそれぞれの開口（３１）に押し込まれ、ピラー（１１）のアレイが形成される。スタンプにおいて、それぞれの開口（３１）によって形成される開口面積（Ａ３１）の割合が、周囲の側壁（３２）によって形成される中実面積（Ａ３２）の割合よりも多い。結果として得られるピラー構造において、ピラー（１１）によって形成される活性面積（Ａ１１）の割合は、ピラー（１１）間の非活性面積（Ａ１２）の割合よりも多い。スタンプ（３０）は、比較的薄い側壁（３２）を使用しながら、構造的完全性を向上させるように適応させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電装置（１００）の製造方法であって、前記方法が、圧電材料（Ｍ）を含む成形可能層（１０）を備えた基板（２０）を設けることと、
それぞれの開口（３１）をその間に分離する相互接続された側壁（３２）の格子によって形成されたユニットセル（３０ｕ）の繰り返しパターンを含むスタンプ（３０）を設けることであって、それぞれのユニットセル（３０ｕ）において、前記側壁（３２）が、前記それぞれのユニットセル（３０ｕ）のそれぞれの開口（３１）を取り囲む、設けることと、
前記スタンプ（３０）を前記成形可能層（１０）に押し込むこと（Ｆ）、又はその逆を含む成形プロセスを行うことにより、前記成形可能層（１０）が、前記相互接続された側壁（３２）の格子によって少なくとも部分的に切断され、及び前記圧電材料（Ｍ）が、前記それぞれの開口（３１）に押し込まれ、それによって、前記圧電材料（Ｍ）を含むピラー（１１）のアレイを形成することであって、各ピラー（１１）が、前記それぞれの開口（３１）に応じて形成される、形成することと、
を含み、
前記スタンプ（３０）のそれぞれのユニットセル（３０ｕ）において、開口面積（Ａ３１）の割合が、前記それぞれの開口（３１）によって形成され、中実面積（Ａ３２）の相補的な割合が、前記周囲の側壁（３２）によって占められ、前記スタンプのユニットセル（３０ｕ）あたりの前記開口面積（Ａ３１）の割合が、前記中実面積（Ａ３２）の割合よりも多い、方法。
【請求項2】
前記側壁（３２）が、前記それぞれのユニットセル（３０ｕ）を取り囲む隣接ユニットセルと共有される周囲壁セグメント（３２ｓ）を含み、隣接ユニットセル（３０ｕ）間で共有される前記周囲壁セグメント（３２ｓ）が、前記それぞれの開口（３１）の最小断面直径（Ｄｍｉｎ）と比べて、少なくとも２分の１である最小壁厚さ（Ｔ）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ユニットセル（３０ｕ）の繰り返しパターンの平面図において、前記相互接続された側壁（３２）の格子の一部を形成する何れの直線壁セグメント（３２ｓ）の最大壁長さ（Ｌｍａｘ）も、前記直線壁セグメント（３２ｓ）に沿って形成された何れの開口（３１）の前記最小断面直径（Ｄｍｉｎ）よりも小さい、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記相互接続された側壁（３２）の格子が、前記側壁（３２）の少なくとも３つの壁セグメント（３２ｓ）が互いに交差する前記格子のそれぞれの交差点におけるノード（３２ｎ）のセットによって画定され、それぞれの一対の最も近いノード（３２ｎ）間の何れの壁セグメント（３２ｓ）の壁長さも、前記壁セグメント（３２ｓ）に沿って形成された何れの開口（３１）の前記最小断面直径（Ｄｍｉｎ）よりも、少なくとも２０パーセント小さい、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項5】
それぞれの開口（３１）を取り囲む３つ以上の壁セグメントが交わる交差点における一対の最も近いノード（３０ｎ）間の少なくともいくつかの壁セグメント（３２ｓ）が、前記最も近いノード間の経路に沿って前記壁セグメント（３２ｓ）の方向（θ）を少なくとも１０度変化させるキンク及び／又は曲率を有する、請求項１～４の何れか一項に記載の方法。
【請求項6】
異なるユニットセル（３０ｕ）の４つの壁セグメント（３２ｓ）のうちの３つが、少なくとも９０度の角度を有するそれぞれの交差点で交わる、請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
【請求項7】
３つ以上のユニットセル（３０ｕ）間の前記側壁（３２）の最も近い交差点を形成するノード（３０ｎ）間の少なくともいくつかの壁セグメント（３２ｓ）が、前記それぞれの壁セグメントの長さに対して横断する方向に配向された長さ（Ｌｉ）を有する横断壁セグメントによって形成された中間壁構造（３２ｉ）を含む、請求項１～６の何れか一項に記載の方法。
【請求項8】
３つ以上のユニットセル（３０ｕ）間の前記側壁（３２）の最も近い交差点を形成するノード（３０ｎ）間の少なくともいくつかの壁セグメント（３２ｓ）が、前記壁セグメント（３２ｓ）の局所的肥厚によって形成された中間壁構造（３２ｉ）を含み、前記局所的肥厚の厚さ（Ｔｉ）が、前記壁セグメントの残りの部分の最小厚さ（Ｔ）よりも、少なくとも２倍大きい、請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記ユニットセル（３０ｕ）のパターンが、ユニットセル（３０ｕ）のスタガード状の行を含み、ユニットセルの第１の行が、ユニットセルの隣接する第２の行に対して変位され、前記第１の行のユニットセルが、前記第２の行の２つのユニットセル間の中間のオフセット（Ｄｘ）で変位されている、請求項１～８の何れか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記ユニットセル（３０ｕ）のパターンが、六角形パターンを含む、請求項１～９の何れか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記スタンプ（３０）が、リソグラフィプロセスを用いて製造される、請求項１～１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項12】
請求項１～１１の何れか一項に記載の方法に従って製造された圧電装置（１００）であって、前記圧電装置（１００）が、成形された圧電材料（Ｍ）で形成されたピラー構造を有する基板（２０）を含み、
前記ピラー構造が、それぞれのピラー（１１）の前記圧電材料（Ｍ）をその間に分離する相互接続された間隔（１２）の格子によって形成されたユニットセル（１０ｕ）の繰り返しパターンを含み、それぞれのユニットセル（１０ｕ）において、前記間隔（１２）が、前記それぞれのユニットセル（１０ｕ）のそれぞれのピラー（３１）を取り囲み、
前記ピラー構造が、前記ピラー構造の成形後に残った前記圧電材料（Ｍ）の残留層（１３）上に一体的に形成され、
前記ピラー構造のそれぞれのユニットセル（１０ｕ）において、活性面積（Ａ１１）の割合が、前記それぞれのピラー（１１）の前記圧電材料（Ｍ）によって占められ、非活性面積（Ａ１２）の相補的な割合が、前記ピラー間の前記間隔（１２）によって形成され、前記ピラー構造のユニットセル（１０ｕ）あたりの前記活性面積（Ａ１１）の割合が、前記非活性面積（Ａ１２）の割合よりも多い、圧電装置（１００）。
【請求項13】
前記ピラー構造における隣接するピラー（１１）間の最小間隔（１２）が、前記ピラー（１１）の最小直径と比べて少なくとも２分の１である、請求項１２に記載の装置。
【請求項14】
ピラー構造が、ピラーの２次元アレイの各方向に沿って配置された少なくとも５つのピラーを有する前記アレイを含み、各ピラーが、最小直径が２００マイクロメートル未満であり、及び前記ピラー間の間隔が２０マイクロメートル未満である六角形断面形状を有する、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項15】
前記圧電装置（１００）が、少なくとも１つの電極（２１）と、前記圧電ピラー構造との間で電気信号を送信及び／又は受信するように構成されたコントローラと、を含む、請求項１２～１４の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、圧電材料の３次元ピラー構造を含む、音響トランスデューサなどの圧電装置、及び特に成形プロセス、例えばスタンピングを用いた、そのような装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ある用途として、ピラー構造は、音響装置の要素間の音響的及び／又は機械的交差結合を低下させるのに有利となり得る。ある刊行物において、Chenら［DOI:10.1039/C5NR01746G］が、High Performance P(VDF-TrFE) Nanogenerator with Self-Connected and Vertically Integrated Fibers by Patterned EHD Pullingを記載している。別の刊行物では、Chenら［DOI:10.1002/smll.201604245］は、High-Performance Piezoelectric Nanogenerators with Imprinted P(VDF-TrFE)/BaTiO3 Nanocomposite Micropillars for Self-Powered Flexible Sensorsを記載している。別の刊行物では、Xuら［DOI:10.1117/12.817028］は、Design and Microfabrication of a PVDF Acoustic Sensorを記載している。
【0003】
さらなる背景として、国際公開第２０２１／１６７４４６Ａ１号は、圧電装置及び製造方法を開示している。圧電装置を製造するための様々な製造ステップを含む、この先行技術の内容は、その全体が本明細書に包含される。この先行技術は、製造が、成形によってピラーのアレイを形成することを含み得ることを開示している。特に、形成は、表面トポロジー、例えばモールドの開口部又は穴を有する成形構造体（スタンプ）を、基板上の成形可能層に押し込むことを含み得る。したがって、成形可能層の圧電材料は、それぞれのモールド開口部に押し込まれて、それぞれのピラーを形成することができる。例えば、成形可能層の圧電材料は、成形前及び／又は成形中に、例えば加熱によって軟化される。これは、材料をピラーの形状に変形することを容易にし得る。ピラーの材料は、モールドを取り外す前に、例えば能動的又は受動的な冷却によって固化することができる。
【0004】
特に成形プロセス及びスタンプを用いた、ピラーを備えた高性能な圧電装置の製造には、さらなる改善の必要性が残されている。
【発明の概要】
【0005】
本開示の態様は、圧電装置及びそのような装置の製造方法に関する。基板は、圧電材料を含む成形可能層を備える。スタンプ、例えば成形構造体は、それぞれの開口をその間に分離する相互接続された側壁の格子によって形成されたユニットセルの繰り返しパターンを含む。それぞれのユニットセルにおいて、側壁は、それぞれのユニットセルのそれぞれの開口を取り囲む。スタンピングプロセス、例えば、成形及び／又はエンボシングステップにおいて、スタンプは、成形可能層に機械的に押し込まれる（又はその逆）。これにより、成形可能層が、相互接続された側壁の格子によって少なくとも部分的に切断され、及び／又は圧電材料が、それぞれの開口に押し込まれ得る。このようにして、圧電材料を含む３次元ピラーの２次元アレイを形成することができる。例えば、各ピラーは、スタンプのそれぞれの開口の形状に相補的な形状を有して形成される。結果として得られる装置は、ピラー構造と一体的に接続された圧電（以前は成形可能）材料の残留層も含み得る。
【0006】
スタンプのそれぞれのユニットセルにおいて、開口面積の割合が、それぞれの開口によって形成され、中実面積の（相補的な）割合が、周囲の側壁によって占められることが理解されるであろう。本発明者らは、スタンプの開口面積の割合を、壁によって占められる中実面積の割合よりも（はるかに）高くすることによって、成形プロセスで形成される圧電ピラーによって占められる活性領域の面積が、それに応じて、圧電材料なしのピラー間のギャップの面積よりも高くなることを発見した。圧電アレイのうち、活性圧電材料が占める割合が比較的高いことにより、結果として得られる圧電装置の動作は、例えば疎なピラーアレイと比較して、改善され得る。例えば、結果として得られるピラー要素間のエリアは本質的に圧電応答に寄与せず、「機能的デッドエリア」であるため、このエリアは、好ましくは最小化される。原理上は、これは、比較的薄いスタンプ上のエンボス構造を使用することによって、例えば開口間の比較的薄い壁を使用して達成することができる。しかしながら、圧電ピラー間の小さなエンボストレンチにより、要素の密な実装を得ることができるが、これは、技術的に実現が困難な場合がある。例えば、本発明者らは、壁の線幅が小さく（高アスペクト比）、及び線／壁の横方向の長さ（交差間の距離）が大きいＰＤＭＳスタンプなどの成形構造体は、機械的に不安定になる場合があり、成形可能層の成形／エンボシング中に構造崩壊又は座屈に悩まされる場合があることを発見した。
【0007】
座屈の問題を緩和するための解決策の１つは、比較的硬いスタンプ又は成形構造体を使用することを含み得る。しかしながら、本発明者らは、そのような硬いスタンプは、広い範囲にわたる接触不良、及び／又はスタンプからの成形材料の離型不良に悩まされる場合があることを発見した。別の解決策又はさらなる解決策は、より柔らかい材料をインプリントすることを含み得る。例えば、Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）などの成形可能な圧電材料は、温度の上昇に伴って軟化し得るが、これは、特定の臨界温度に至るまでしか行うことができない。したがって、本発明者らは、成形プロセス中のスタンプの完全性を維持しながら、結果として得られるピラー要素の活性面積を最大化する成形構造体の具体的な構造的適応を提案する。適応の指針は、全体的な面積を最大に保ちながら、例えば密に実装された構造を作成しながら、スタンプ上の長く薄い壁を避けることを含む。
【0008】
有利なことに、本明細書に記載するようなスタンプ又はモールドは、例えばリソグラフィを含む、従来の圧電層の鋸引きを用いた場合には実現不可能な様々な新しい形状を可能にする自由な形式のプロセスを使用して製造することができる。例えば、本発明者らは、長い直線の壁の代わりにジグザグ状の及び／又は湾曲した壁セグメントを含むパターンを使用することにより、壁セグメントの座屈を緩和できることを発見した。本発明者らは、スタガード配置を用いて、異なるユニットセルの交差点間の壁セグメントを短くできることも発見した。本発明者らは、中間壁構造又は肥厚を用いて壁セグメントを補強できることも発見した。本明細書に記載される計算及びシミュレーションによって示されるように、本発明者らは、正方形又は三角形パターンの代わりに六角形パターンを使用して、電気信号による活性面積の最適な利用を含む、活性面積の全体的な改善を達成できることを発見した。
【0009】
本開示の方法及び装置の上記及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の明細書の記載、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1A】圧電装置の製造方法を示す。
【図1B】結果として得られる装置を示す。
【図2A】スタンプの一部として形成されたユニットセルのパターンを示す。
【図2B】ユニットセルのさらなる詳細を示す。
【図3A】ジグザグ状の壁セグメントを含むユニットセルのパターンを示す。
【図3B】湾曲壁セグメントを含むユニットセルのパターンを示す。
【図4A】中間壁構造を含むユニットセルのパターンを示す。
【図4B】スタガードユニットセルのパターンを示す。
【図4C】スタガードユニットセル及び中間壁構造の組み合わせを示す。
【図5A】異なるパターンを有するユニットセルの活性面積の比較を示す。
【図5B】異なるパターンを有するユニットセルの活性面積の比較を示す。
【図5C】異なるパターンを有するユニットセルの活性面積の比較を示す。
【図6】異なるパターンに関する相対的ギャップサイズの関数としての活性面積の割合のグラフを示す。
【図7A】正方形の形状を有する圧電ピラーにおける電界強度のシミュレーションを示す。
【図7B】六角形の形状を有する圧電ピラーにおける電界強度のシミュレーションを示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
特定の実施形態を説明するために使用される用語は、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書では、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、文脈上明らかにそうでないことが示されない限り、複数形も含むことが意図される。「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ又は複数の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。「含む（comprises）」及び／又は「含んでいる（comprising）」という用語は、記載された特徴の存在を特定するが、１つ又は複数の他の特徴の存在又は追加を排除するものではないことが理解されるであろう。さらに、方法のある特定のステップが、別のステップに後続するものとして言及される場合、別段の指定がない限り、それは、当該別のステップに直接続くことができること、又はその特定のステップを実施する前に１つ若しくは複数の中間ステップが実施され得ることが理解されるであろう。同様に、構造又は構成要素間の接続が記載されている場合、別段の指定がない限り、この接続は、直接確立されてもよいこと、又は中間構造若しくは中間構成要素を介して確立されてもよいことが理解されるであろう。
【0012】
以下に、本発明の実施形態が示される添付の図面を参照して、本発明をより完全に説明する。図面において、システム、構成要素、層、及び領域の絶対的サイズ及び相対的サイズは、明確さのために誇張されている場合がある。実施形態は、本発明の場合によっては理想化された実施形態及び中間構造の概略図及び／又は断面図を参照して説明される場合がある。本明細書及び図面において、同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。相対的な用語及びその派生語は、その時に説明されている配向、又は説明を行っている図面に示されている配向を指すと解釈されるべきものである。これらの相対的な用語は、説明の便宜のためであり、別段の記載がない限り、システムがある特定の配向で構築又は操作されることを必要とするものではない。
【0013】
図１Ａ及び１Ｂは、圧電装置１００の製造方法を示す。
【0014】
一部の実施形態では、例えば図１Ａに示すように、基板２０は、成形可能層１０を備える。好ましくは、成形可能層１０及び／又は結果として得られるピラー１１は、圧電材料「Ｍ」を含み、又は本質的に圧電材料「Ｍ」からなる。成形可能層１０という用語は、図１Ｂに示すようなピラー１１の構造を形成する最終形状をとる前の、図１Ａに示すような前駆体層に言及するために使用されることが理解されるであろう。それは、必ずしも（化学的前駆体の場合のような）材料機能の変化を示すわけではない。例えば、圧電材料は、成形の前及び成形の後に圧電機能を有し得るが、形状が異なり得る。好ましい実施形態では、圧電材料「Ｍ」は、圧電性高分子を含むか、又は本質的に圧電性高分子からなる。最も好ましくは、圧電材料は、高分子材料若しくは複合高分子／セラミック材料を含むか、又は本質的に高分子材料若しくは複合高分子／セラミック材料からなる。高分子圧電材料の例には、ＰＶＤＦ及びその共重合体、ポリアミド、液晶高分子、ポリイミド、及びポリ塩化ビニリデンＰＶＤＣが含まれ得る。
【0015】
一部の実施形態では、スタンプ３０は、ユニットセル３０ｕの繰り返しパターンを備える。好ましくは、ユニットセル３０ｕは、同一であるか、又は本質的に類似している。ある実施形態では、複数のユニットユニットセル３０ｕのパターンは、相互接続された側壁３２の格子によって形成される。好ましくは、側壁３２は、連続した壁構造を形成する。別の実施形態又はさらなる実施形態では、側壁３２は、それぞれの開口３１をその間に分離するように構成される。好ましくは、それぞれのユニットセル３０ｕにおいて、側壁３２は、それぞれのユニットセル３０ｕのそれぞれの開口３１を取り囲む。
【0016】
一部の実施形態は、成形プロセス、例えば、成形可能層１０のスタンピング及び／又はエンボシングを行うことを含む。ある実施形態では、成形プロセスは、スタンプ３０を成形可能層１０に押し込むこと（矢印「Ｆ」で示す）を含む。もちろん、その場合、成形可能層１０もスタンプに押し込まれる。好ましくは、この押し込みにより、成形可能層１０は、相互接続された側壁３２の格子によって少なくとも部分的に切断され、及び／又は、この押し込みにより、圧電材料「Ｍ」がそれぞれの開口３１に押し込まれる。このようにして、圧電材料「Ｍ」を含むピラー１１のアレイを形成することができる。例えば、各ピラー１１（の形状）は、それぞれの開口３１（の形状）に従って形成される。一部の実施形態では、成形可能層１０の圧電材料「Ｍ」は、成形の前及び／又は成形中に、例えば加熱によって軟化される。これは、材料をピラーの形状に変形することを容易にし得る。ピラーの材料は、モールドを取り外す前に、例えば能動的又は受動的な冷却によって固化され得る。代替的又は追加的に、ピラーは、例えばＵＶ放射によって後に硬化される軟層（例えばゾルゲル層）を成形することによって作ることができる。
【0017】
一部の実施形態では、基板２０は、ピラー１１のアレイの下に支持構造を形成する。一般的に、基板２０は、ピラーとは異なる材料のものであり、例えば、圧電材料ではない。例えば、基板２０は、プラスチック、ガラス、又はシリコン基板を含む。代替的に、基板２０自体が、本質的に成形可能層１０によってのみ形成される圧電材料「Ｍ」を含み得る。基板２０として可撓性基板を使用することにより、形成後にピラー１１からモールド構造体３０を分離することがより容易になり得る。代替的又は追加的に、モールド構造体３０も、可撓性であってもよい。
【0018】
好ましい実施形態では、例えば図示のように、ピラー１１の長さは、基板２０の平面に対して垂直な方向を有し、それぞれの端部は、基板２０から離れる方向を向く。代替的又は追加的に、一部又は全てのピラーが、基板２０の面法線に対して斜めに向けられることが想定され得る。
【0019】
本開示の態様は、本明細書に記載の方法に従って製造された圧電装置１００として具現化することもできる。一部の実施形態では、例えば図１Ｂに示すように、圧電装置１００は、成形された圧電材料「Ｍ」で形成されたピラー構造を有する基板２０を含む。ある実施形態では、ピラー構造は、それぞれのピラー１１の圧電材料「Ｍ」をその間に分離する相互接続された間隔１２の格子によって形成された（同一又は本質的に類似した）ユニットセル１０ｕの繰り返しパターンを含む。好ましくは、間隔１２は、開かれた（連続した）ギャップによって形成される。代替的又は追加的に、非圧電充填材料がピラー間に設けられてもよい。一般的に、それぞれのユニットセル１０ｕにおいて、間隔１２は、それぞれのユニットセル１０ｕのそれぞれのピラー３１を取り囲む。ある実施形態では、例えば図示のように、ピラー構造は、ピラー構造の成形後に残った圧電材料「Ｍ」の残留層１３上に一体的に形成される。
【0020】
一部の実施形態では、結果として得られるピラーアレイは、少なくとも１０個のピラー、好ましくは少なくとも２０個のピラー、より好ましくは少なくとも５０個のピラー、最も好ましくは少なくとも１００個のピラー、例えば最大で１０００個以上のピラーを含む。好ましくは、ピラーアレイは、例えば、各行に配置された少なくとも３個、５個、１０個、若しくはそれより多いピラー、及び／又は行を横断する別の方向（例えば、列）に配置された少なくとも３個、５個、１０個、若しくはそれより多いピラーを有する、２次元アレイである。例えば、六角格子及び／又はスタガード格子において、行及び列は、直角を成す９０度（平面）角以外の角度を成し得ることに留意されたい。例えば、行及び列は、６０度又は４５度を成し得る。
【0021】
スタンプ３０のパターンは、一般的に、パターンピラー構造と同じであるが、それに対して相補的であることも理解されるであろう。したがって、スタンプ３０のレイアウト及び寸法、例えば、壁の厚さ、壁の長さ、壁の相対的配置、ピッチ、周期などに関して本明細書に記載されるあらゆる実施形態は、結果として得られるピラー構造、例えばギャップの幅、ギャップの長さ、ギャップの相対的配置、ピッチ、周期などにおいて、必要な変更を加えて適用可能であり得、及びそれによって具体化され得る。例えば、ピラー及び開口は、一般的に、比較的小さな断面寸法を有し、例えば、１０～５００マイクロメートルの範囲、好ましくは２０～３００マイクロメートルの範囲、最も好ましくは４０～２００マイクロメートルの範囲の最小直径を有する。好ましくは、本明細書に記載するように、開口３１間の側壁３２の（最小）厚さに相当する、ピラー１１間の間隔１２の（最小）ギャップサイズ「Ｇ」は、上記最小直径よりも小さく、例えば、２０マイクロメートル未満、１０マイクロメートル未満、５マイクロメートル未満、１マイクロメートル以下に至る。（基板を横断する方向の）ピラー１１の長さは、好ましくは、その（最小）断面直径と同じか、又はそれを上回り、例えば、１０～５００マイクロメートルの範囲、好ましくは２０～３００マイクロメートルの範囲、最も好ましくは４０～２００マイクロメートルの範囲である。例えば、ピラーの高さは、ピラーの幅よりも少なくとも２０％、少なくとも５０％、最大で２倍以上で高い。スタンプの開口３１の深さは、好ましくは、ピラー１１の高さと同じであるが、より高くすることも可能である（例えば、図１Ａに示すような開放端を有する）。
【0022】
本明細書に記載するような圧電装置は、音響信号、例えば超音波を送信及び／又は受信するために使用することができる。例えば、ピラー１１の圧電材料「Ｍ」を通して電界を生成して、ピラーの振動を発動させるために、電圧を印加することができる。代替的又は追加的に、例えば外部ソースによって引き起こされるピラー１１の振動に応じて、電圧を測定することができる。一部の実施形態（図示せず）では、ピラー１１のうちのそれぞれ１つ又は複数は、それぞれの電極を介して、電気信号をその間で送受信するように構成された電気装置に接続される。例えば、電気装置は、信号発生器及び／又はセンサ装置を含む。また、ピラー１１のうちのどの１つ又は複数がアドレッシングされるかを決定するためのコントローラなどの他の構成要素又はさらなる構成要素が接続されてもよい。
【0023】
一部の実施形態では、圧電装置１００は、電気信号を印加し、及び／又はピラーから電気信号を受け取るように構成された電極２１を含む。ある実施形態では、圧電装置１００は、ピラー１１の下端に１つ又は複数の下部電極を含む。別の実施形態又はさらなる実施形態（ここでは図示せず）では、圧電装置１００は、ピラー１１の上端に１つ又は複数の上部電極を含む。例えば、下部電極及び／又は上部電極の一方又は両方は、それぞれのピラーを個々に及び／又はまとめてアドレッシングするように構成することができる。一部の実施形態では、例えば図示のように、下部電極２１は、残留層１３と基板２０との間に配置され、例えば支持基板として機能する。例えば、下部電極２１は、それぞれのピラーと電気的に相互作用するための導電層及び／又は回路を含む。他の実施形態又はさらなる実施形態（図示せず）において、圧電装置１００は、圧電ピラー構造との間で電気信号を送信及び／又は受信するためのコントローラを含む。
【0024】
一部の実施形態では、電気的接続及び／又は構成要素は、基板２０内又は基板２０上に組み込まれる。例えば、これらは、リソグラフィにより、例えば、シリコン又は他の材料基板上に形成することができる。一部の実施形態では、成形可能層１０と基板２０との間に１つ又は複数のさらなる層が形成される。例えば、追加の層は、電気的機能又は他の機能を有し得る。好ましくは、少なくとも、圧電材料「Ｍ」に電位（電圧）を印加するための第１の電極２１が、ピラー１１と基板２０との間に形成される。例えば、第１の電極２１は、パターニングされていても、又はパターニングされていなくてもよい導電層、例えば金属を含む。一部の実施形態では、第１の電極２１は、全てのピラーに同じ電圧を印加するための共通電極である。例えば、第１の電極２１は、全てのピラーの下に延びる連続的な金属層である。他の実施形態又はさらなる実施形態では、第１の電極２１は、１つのピラー、又は複数のピラー、例えば全てのピラーのサブセットに個別にアドレッシングする（それぞれの電圧を印加する）ように細分化される。例えば、１つの電極は、隣接するピラーの一群又はクラスタをカバーし得る。
【0025】
他の実施形態又はさらなる実施形態では、ピラーの他端（基板から離れる方向を向く）は、第２の電極（図示せず）を備える。例えば、圧電ピラーは、厚さモードトランスデューサとして構成することができる。ある実施形態では、１つ又は複数の第２の電極がピラー上に直接塗布される。任意選択的に、先行技術文献の国際公開第２０２１／１６７４４６Ａ１号に説明されているように、ピラーの上に余分の圧電層を塗布、例えば接着することができる。例えば、余分の圧電層は、ピラーアレイを構造的に補強することを助けることができ、及び／又は１つ若しくは複数の第２の電極などのさらなる回路を堆積させるためのプラットフォームとして機能することができる。
【0026】
図１Ｂの右側に示されているように、ピラー構造のそれぞれのユニットセル１０ｕにおいて、活性面積「Ａ１１」の割合は、それぞれのピラー１１の圧電材料「Ｍ」によって占められ、非活性面積「Ａ１２」の（相補的な）割合は、ピラー間の間隔１２によって形成される。本明細書に記載するように、活性面積「Ａ１１」の割合は、好ましくは非活性（「デッド」）面積「Ａ１２」の割合よりも、例えば、少なくとも１．１倍、好ましくは少なくとも１．２倍、より好ましくは少なくとも１．５倍、より好ましくは少なくとも２倍（例えば、６６％の活性面積、３３％の非活性面積）、より好ましくは少なくとも３倍、より好ましくは少なくとも５倍、例えば最大で１０倍以上多い。代替的又は追加的に、活性面積の「Ａ１１」の相対的割合は、Ａ１１／（Ａ１１＋Ａ１２）として決定することができる。好ましくは、この活性面積の相対的割合は、少なくとも５５％、より好ましくは少なくとも６０％（６０／４０＝１．５倍）、より好ましくは少なくとも７０％、最も好ましくは少なくとも８０％（８０／２０＝４倍）、例えば最大で９０％（９０／１０＝９倍）以上である。活性面積の割合が高いほど、圧電装置の単位面積あたりの性能はより効果的になる。
【0027】
図２Ａは、スタンプ３０の一部として形成されたユニットセル３０ｕのパターンを示す。一般的に、スタンプ３０のそれぞれのユニットセル３０ｕにおいて、開口面積（open area）「Ａ３１」の割合は、それぞれの開口３１によって形成され、中実面積「Ａ３２」の（相補的な）割合は、周囲の側壁３２によって占められる。好ましい実施形態では、開口面積「Ａ３１」の割合は、中実面積「Ａ３２」の割合よりも多い。したがって、上記のように、（成形プロセスにおいて形成された）圧電ピラー１１によって占められる活性領域の活性面積「Ａ１１」は、圧電材料なしのピラー間のギャップ１２の非活性面積「Ａ１２」よりも大きくなる。ある実施形態では、開口面積「Ａ３１」の割合は、中実面積「Ａ３２」の割合よりも、少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍、最も好ましくは少なくとも５倍、例えば最大で１０倍以上多い。一般的には、その
図２Ｂは、ユニットセル３０ｕのさらなる詳細を示す。一部の実施形態では、側壁３２は、それぞれのユニットセル３０ｕを取り囲む隣接ユニットセルと共有される周囲壁セグメント３２ｓを含む。他の実施形態又はさらなる実施形態では、（例えば平面図において）相互接続された側壁３２の格子は、格子のそれぞれの交差点におけるノード３２ｎのセットによって画定される。例えば、ノード３２ｎは、（少なくとも２つの異なる方向を有する）側壁３２の少なくとも３つの壁セグメント３２ｓが互いに交差する格子の各交差点において画定される。例えば、３つの壁セグメント３２ｓは、異なるユニットセル及び／又は同じユニットセル（例えば、図４Ａに示されるような中間壁構造の場合）に対応し得る。
図２Ｂは、ユニットセル３０ｕのさらなる詳細を示す。一部の実施形態では、側壁３２は、それぞれのユニットセル３０ｕを取り囲む隣接ユニットセルと共有される周囲壁セグメント３２ｓを含む。他の実施形態又はさらなる実施形態では、（例えば平面図において）相互接続された側壁３２の格子は、格子のそれぞれの交差点におけるノード３２ｎのセットによって画定される。例えば、ノード３２ｎは、（少なくとも２つの異なる方向を有する）側壁３２の少なくとも３つの壁セグメント３２ｓが互いに交差する格子の各交差点において画定される。例えば、３つの壁セグメント３２ｓは、異なるユニットセル及び／又は同じユニットセル（例えば、図４Ａに示されるような中間壁構造の場合）に対応し得る。
【0028】
ある好ましい実施形態では、周囲壁セグメント３２ｓ（少なくとも隣接ユニットセル３０ｕ間で共有されるもの）は、それぞれの開口３１の最小（内側）断面直径「Ｄｍｉｎ」と比べて、例えば少なくとも２分の１、３分の１、５分の１、最大で１０分の１であるか、又はそれより小さい最小壁厚さ「Ｔ」を有する。例えば、最小断面直径は、開口の中心、例えば回転対称の中心（次数≧２）を通して測定することができる。理解されるように、開口の最小断面直径「Ｄｍｉｎ」と比較した最小壁厚さ「Ｔ」は、ピラー間の間隔、例えばギャップと比較した、結果として得られるピラー１１の最小断面直径を決定する。断面に対してギャップが小さいほど、活性面積が大きくなり得る。
【0029】
別の好ましい実施形態又はさらなる好ましい実施形態では、相互接続された側壁３２の格子内の何れの直線壁セグメント３２ｓの最大壁長さ「Ｌｍａｘ」も、当該直線壁セグメント３２ｓに沿って形成された何れの開口３１の最小断面直径「Ｄｍｉｎ」よりも小さい。例えば、壁長さは、ユニットセル３０ｕの繰り返しパターンの平面図において（例えば、スタンプ３０及び／又は成形可能層１０に平行な平面内で）測定され得る。本発明者らは、例えば隣接する開口の最小断面直径に対して長い直線壁セグメントを避けることによって、成形プロセス中の壁の構造的完全性が向上し得ることを発見した。例えば、側壁の正方格子によって形成された従来のパターンでは、壁セグメントは、正方形の開口の行及び列間の比較的長い直線に沿ってその間に形成され得る。反対に、本明細書に記載されるような好ましい構造は、特に、結果として得られるピラー間の間隔を減少させるため、及び／又は活性面積を改善するために壁の厚さを比較的小さくする場合に、成形中の壁セグメントの座屈を緩和することを助けるために、例えばジグザグ状の、及び／又は湾曲した比較的短い線分によって形成することができる。例えば、最大直線壁長さ「Ｌｍａｘ」は、図１及び２の六角形パターンなどのように、最小断面直径「Ｄｍｉｎ」よりも少なくとも２０パーセント（０．８倍）小さくすることができる。最大直線壁長さは、例えば図３Ａに示すようなジグザグパターンを用いて、より小さくすることもできる。代替的又は追加的に、例えば図３Ｂに示すような湾曲壁セグメントを使用して、直線壁セグメントを避けることができる。一部の実施形態では、それぞれのユニットセル３０ｕは、それぞれのユニットセル３０ｕを取り囲む一対のさらに離れたノード間の距離として画定される最大直径（示されない）を有する。ある実施形態では、ユニットセル３０ｕの繰り返しパターン内の何れかの場所の最長直線壁セグメントは、最大直径よりも小さく、及び／又は最小直径よりも小さい。
【0030】
別の好ましい実施形態又はさらなる好ましい実施形態において、それぞれの一対の最も近いノード３２ｎ間の何れの（直線又は湾曲）壁セグメント３２ｓの壁長さ「Ｌｍａｘ」も、当該壁セグメント３２ｓに沿って形成された何れの開口３１の最小断面直径「Ｄｍｉｎ」よりも、例えば少なくとも２０パーセント小さい。例えば、直線又は湾曲壁セグメント３２ｓは、相互接続された側壁３２の格子内のどこにあってもよい。理解されるように、壁セグメントは、異なる方向を有する追加の壁セグメントによって、ノードにおいて構造的に補強され得る。ノード間の壁長さを比較的短くすること、例えば開口の最小断面直径よりも短くすることにより、側壁の全体的な構造的完全性を向上させることができ、成形プロセス中の座屈を緩和することができる。例えば、側壁の正方格子によって形成される従来のパターンでは、ノード間の壁セグメントは、正方形の開口と本質的に同じ長さを有する。反対に、本明細書に記載の好ましい構造は、開口の直径よりも短いそれぞれのノード間の線分を有し得る。例えば、最も近いノード間の壁長さは、図２の六角形パターンなどのように、最小断面直径「Ｄｍｉｎ」よりも少なくとも２０パーセント（０．８倍）だけ小さくすることができる。最も近いノード間の壁長さは、例えば、図４Ａに示すような中間壁構造３２ｉを代替的又は追加的に適用することによっても、より小さくすることができる。代替的又は追加的に、図４Ｂに示すようなスタガードパターンを使用することによって、最も近いノード間の壁長さを短くすることができる。また、図４Ｃに示すような中間壁構造及びスタガードパターンの組み合わせを使用することができる。
【0031】
図３Ａは、ジグザグ状の壁セグメント３０ｓを含むユニットセル３０ｕのパターンを示す。図３Ｂは、湾曲壁セグメント３０ｓを含むユニットセル３０ｕのパターンを示す。一部の実施形態では、それぞれの開口３１を取り囲む（３つ以上の壁セグメントが交わる交差点における）一対の最も近いノード３０ｎ間の少なくともいくつかの（好ましくは全ての）壁セグメント３２ｓは、最も近いノード間の経路に沿って壁セグメント３２ｓの方向θを、例えば少なくとも５度の平面角、好ましくは少なくとも１０度又は２０度、例えば最大で４５度以上変化させるキンク及び／又は曲率を有する。
【0032】
他の実施形態又はさらなる実施形態では、異なるユニットセル３０ｕの４つの壁セグメント３２ｓのうちの３つが、好ましくは少なくとも９０度（例えば、図３Ｂの９０°表示によって示されるように、交差点に接する４つのユニットセルが存在する場合）、又は少なくとも１２０度（例えば、六角形パターンのように３つのユニットセルが存在する場合）の角度を有するそれぞれの交差点で交わる。例えば、湾曲パターンにおいて、壁セグメント間の角度が最大化されるように、曲率がノードの手前でまっすぐにされることが好ましい。同様の効果は、図３Ａのパターンに追加のキンクを導入することによって達成することができる（図示せず）。壁セグメント間の鋭角を避けることにより、例えば図７Ａ及び７Ｂに示されるように、対応するピラーの電界を改善することができる。
【0033】
図４Ａは、中間壁構造３０ｉを含むユニットセル３０ｕのパターンを示す。図４Ｂは、スタガードユニットセル３０ｕのパターン（例えば、横方向にオフセットされた及び／又は長手積み）を示す。図４Ｃは、スタガードユニットセル３０ｕ及び中間壁構造３０ｉの組み合わせを示す。一部の実施形態では、（３つ以上のユニットセル３０ｕ間の側壁３２の交差点を形成する）ノード３０ｎ間の少なくともいくつかの壁セグメント３２ｓが、横断壁セグメント及び／又は壁セグメント３２ｓの局所的肥厚によって形成された中間壁構造３２ｉを含む。例えば、（開口の内外を指す）横断壁の長さ「Ｌｉ」及び／又は局所的肥厚の厚さ「Ｔｉ」は、壁セグメントの残りの部分の最小厚さ「Ｔ」よりも、少なくとも２倍、３倍、例えば最大で５倍以上大きい。他の実施形態又はさらなる実施形態では、ユニットセル３０ｕは、スタガード状である。例えば、ユニットセルの第１の行は、ユニットセルの隣接する第２の行に対して変位している。ある実施形態では、変位「ＤＸ」は、それぞれの行に沿ったユニットセルの寸法の０．４～０．６倍の割合、好ましくは上記寸法の半分である（すなわち、第１の行の１つ又は複数の（好ましくは各）ユニットセルが、第２の行の２つのユニットセルの間の中央にある）。
【0034】
図５Ａ～５Ｃは、異なるパターンを有するユニットセルの活性面積の比較を示す。活性面積「Ａ」の割合＝Ａ１１／（Ａ１１＋Ａ１２）は、以下のように計算され得ることを示すことができる。
【0035】
正方形パターンの場合：
【0036】
【数1】
【0037】
三角形パターンの場合：
【0038】
【数2】
【0039】
六角形パターンの場合：
【0040】
【数3】
【0041】
図６は、異なるパターンに関する相対的ギャップサイズｄ／ｓの関数としての活性面積Ａの割合のグラフを示す。六角形パターンを使用することにより、正方形パターンと比較して、それぞれの相対的ギャップサイズｄ／ｓに対して比較的大きな活性面積の割合がもたらされ得る一方で、三角形パターンは、比較的低い活性面積の割合をもたらすことに留意されたい。
【0042】
図７Ａ及び７Ｂは、それぞれ正方形及び六角形の形状を有する圧電ピラーにおける電界強度Ｅのシミュレーションを示す。六角形パターンにおける１２０°の比較的鈍角の内角は、正方形パターンにおける９０°のより小さい角度と比較して、角部における電界Ｅのより良好な浸透を可能にし得ることに留意されたい。したがって、一部の実施形態では、六角形パターン又は他のパターンを使用する場合など、内角を最大化することによって、活性面積の全体的な利用をさらに向上させることができる。
【0043】
添付の特許請求の範囲の解釈において、「含む（comprising）」という語は、所与の請求項に列挙された要素以外の要素又は行為の存在を除外するものではないこと、要素に先行する「１つの（a）」又は「１つの（an）」という語は、そのような要素の複数の存在を除外するものではないこと、特許請求の範囲におけるあらゆる参照符号は、その範囲を限定するものではないこと、いくつかの「手段」は、同じ若しくは異なる項目によって、又は実装された構造若しくは機能によって表される場合があること、開示された装置又はそれらの一部の何れも、特に別段の記載がない限り、一緒に組み合わせられてもよく、又はさらなる部分に分離されてもよいことを理解されたい。ある請求項が別の請求項を参照する場合、これは、それらのそれぞれの特徴の組み合わせによって達成される相乗的利点を示す場合がある。しかしながら、特定の手段が相互に異なる請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせも有利に使用できないことを示すものではない。したがって、本実施形態は、文脈上明らかに除外されない限り、各請求項が原則的にどの先行する請求項も参照することができる請求項の全ての有効な組み合わせを含み得る。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【手続補正書】
【提出日】2024-09-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電装置（１００）の製造方法であって、前記方法が、圧電材料（Ｍ）を含む成形可能層（１０）を備えた基板（２０）を設けることと、
それぞれの開口（３１）をその間に分離する相互接続された側壁（３２）の格子によって形成されたユニットセル（３０ｕ）の繰り返しパターンを含むスタンプ（３０）を設けることであって、それぞれのユニットセル（３０ｕ）において、前記側壁（３２）が、前記それぞれのユニットセル（３０ｕ）のそれぞれの開口（３１）を取り囲む、設けることと、
前記スタンプ（３０）を前記成形可能層（１０）に押し込むこと（Ｆ）、又はその逆を含む成形プロセスを行うことにより、前記成形可能層（１０）が、前記相互接続された側壁（３２）の格子によって少なくとも部分的に切断され、及び前記圧電材料（Ｍ）が、前記それぞれの開口（３１）に押し込まれ、それによって、前記圧電材料（Ｍ）を含むピラー（１１）のアレイを形成することであって、各ピラー（１１）が、前記それぞれの開口（３１）に応じて形成される、形成することと、
を含み、
前記スタンプ（３０）のそれぞれのユニットセル（３０ｕ）において、開口面積（Ａ３１）の割合が、前記それぞれの開口（３１）によって形成され、中実面積（Ａ３２）の相補的な割合が、前記周囲の側壁（３２）によって占められ、前記スタンプのユニットセル（３０ｕ）あたりの前記開口面積（Ａ３１）の割合が、前記中実面積（Ａ３２）の割合よりも多い、方法。
【請求項2】
前記側壁（３２）が、前記それぞれのユニットセル（３０ｕ）を取り囲む隣接ユニットセルと共有される周囲壁セグメント（３２ｓ）を含み、隣接ユニットセル（３０ｕ）間で共有される前記周囲壁セグメント（３２ｓ）が、前記それぞれの開口（３１）の最小断面直径（Ｄｍｉｎ）と比べて、少なくとも２分の１である最小壁厚さ（Ｔ）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ユニットセル（３０ｕ）の繰り返しパターンの平面図において、前記相互接続された側壁（３２）の格子の一部を形成する何れの直線壁セグメント（３２ｓ）の最大壁長さ（Ｌｍａｘ）も、前記直線壁セグメント（３２ｓ）に沿って形成された何れの開口（３１）の前記最小断面直径（Ｄｍｉｎ）よりも小さい、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記相互接続された側壁（３２）の格子が、前記側壁（３２）の少なくとも３つの壁セグメント（３２ｓ）が互いに交差する前記格子のそれぞれの交差点におけるノード（３２ｎ）のセットによって画定され、それぞれの一対の最も近いノード（３２ｎ）間の何れの壁セグメント（３２ｓ）の壁長さも、前記壁セグメント（３２ｓ）に沿って形成された何れの開口（３１）の前記最小断面直径（Ｄｍｉｎ）よりも、少なくとも２０パーセント小さい、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項5】
それぞれの開口（３１）を取り囲む３つ以上の壁セグメントが交わる交差点における一対の最も近いノード（３０ｎ）間の少なくともいくつかの壁セグメント（３２ｓ）が、前記最も近いノード間の経路に沿って前記壁セグメント（３２ｓ）の方向（θ）を少なくとも１０度変化させるキンク及び／又は曲率を有する、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項6】
異なるユニットセル（３０ｕ）の４つの壁セグメント（３２ｓ）のうちの３つが、少なくとも９０度の角度を有するそれぞれの交差点で交わる、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
３つ以上のユニットセル（３０ｕ）間の前記側壁（３２）の最も近い交差点を形成するノード（３０ｎ）間の少なくともいくつかの壁セグメント（３２ｓ）が、前記それぞれの壁セグメントの長さに対して横断する方向に配向された長さ（Ｌｉ）を有する横断壁セグメントによって形成された中間壁構造（３２ｉ）を含む、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項8】
３つ以上のユニットセル（３０ｕ）間の前記側壁（３２）の最も近い交差点を形成するノード（３０ｎ）間の少なくともいくつかの壁セグメント（３２ｓ）が、前記壁セグメント（３２ｓ）の局所的肥厚によって形成された中間壁構造（３２ｉ）を含み、前記局所的肥厚の厚さ（Ｔｉ）が、前記壁セグメントの残りの部分の最小厚さ（Ｔ）よりも、少なくとも２倍大きい、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記ユニットセル（３０ｕ）のパターンが、ユニットセル（３０ｕ）のスタガード状の行を含み、ユニットセルの第１の行が、ユニットセルの隣接する第２の行に対して変位され、前記第１の行のユニットセルが、前記第２の行の２つのユニットセル間の中間のオフセット（Ｄｘ）で変位されている、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記ユニットセル（３０ｕ）のパターンが、六角形パターンを含む、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記スタンプ（３０）が、リソグラフィプロセスを用いて製造される、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
【請求項12】
圧電装置（１００）であって、前記圧電装置（１００）が、成形された圧電材料（Ｍ）で形成されたピラー構造を有する基板（２０）を含み、
前記ピラー構造が、それぞれのピラー（１１）の前記圧電材料（Ｍ）をその間に分離する相互接続された間隔（１２）の格子によって形成されたユニットセル（１０ｕ）の繰り返しパターンを含み、それぞれのユニットセル（１０ｕ）において、前記間隔（１２）が、前記それぞれのユニットセル（１０ｕ）のそれぞれのピラー（３１）を取り囲み、
前記ピラー構造が、前記ピラー構造の成形後に残った前記圧電材料（Ｍ）の残留層（１３）上に一体的に形成され、
前記ピラー構造のそれぞれのユニットセル（１０ｕ）において、活性面積（Ａ１１）の割合が、前記それぞれのピラー（１１）の前記圧電材料（Ｍ）によって占められ、非活性面積（Ａ１２）の相補的な割合が、前記ピラー間の前記間隔（１２）によって形成され、前記ピラー構造のユニットセル（１０ｕ）あたりの前記活性面積（Ａ１１）の割合が、前記非活性面積（Ａ１２）の割合よりも多い、圧電装置（１００）。
【請求項13】
前記ピラー構造における隣接するピラー（１１）間の最小間隔（１２）が、前記ピラー（１１）の最小直径と比べて少なくとも２分の１である、請求項１２に記載の圧電装置。
【請求項14】
ピラー構造が、ピラーの２次元アレイの各方向に沿って配置された少なくとも５つのピラーを有する前記アレイを含み、各ピラーが、最小直径が２００マイクロメートル未満であり、及び前記ピラー間の間隔が２０マイクロメートル未満である六角形断面形状を有する、請求項１２又は１３に記載の圧電装置。
【請求項15】
前記圧電装置（１００）が、少なくとも１つの電極（２１）と、前記圧電ピラー構造へ電気信号を送信すること、及び、前記圧電ピラー構造から電気信号を受信することの少なくとも１つを実行するように構成されたコントローラと、を含む、請求項１２又は１３に記載の圧電装置。
【国際調査報告】