一种压电复合材料的制作方法技术

技术编号:15310578 阅读:132 留言:0更新日期:2017-05-15 18:05
一种压电复合材料的制作方法包括:将压电材料与平板黏合;对黏合在所述平板上的压电材料进行切割,所述压电材料的割缝的深度小于所述压电材料的厚度;在所述压电材料的割缝中填充去耦合材料;以所述平板为基准,对填充了去耦合材料所固化的压电材料的上表面研磨,然后取下压电材料,对压电材料的下表面研磨;在研磨后的压电材料表面设置电极,得到压电复合材料。本方法可以防止压电材料在加工过程中发生弯曲,有效的保证了微晶元的正确排序和形状的规则性,为面阵探头的一致性提供可靠的保障。

Method for making piezoelectric composite material

Including a manufacturing method of piezoelectric composite materials: piezoelectric materials and bonding plate of piezoelectric materials; bonding on the plate for cutting, the piezoelectric material cutting depth is less than the thickness of piezoelectric material; piezoelectric materials in the slot filled with decoupling material in the flat panel; as a benchmark, to fill to the coupling material curing of piezoelectric materials on the surface grinding, and then remove the piezoelectric materials, the piezoelectric material grinding surface; after grinding pressure electrode material is arranged on the surface, get the piezoelectric composite material. The method can prevent the bending of the piezoelectric material in the process of processing, effectively guarantee the correct sorting of the micro crystal element and the regularity of the shape, and provide a reliable guarantee for the consistency of the array probe.

【技术实现步骤摘要】
一种压电复合材料的制作方法
本专利技术属于二维面超声波换能器制备领域,尤其涉及一种压电复合材料的制作方法。
技术介绍
近年来,超声三维成像以及三维空间声刺激、声操控、声治疗的需求日益增大,对二维面阵超声换能器的性能要求也越来越高。二维面阵超声换能器的核心部件是面阵探头,面阵探头的好坏直接关系到整个二维面阵超声换能器的质量水平。一个面阵探头通常由一个至上千个单独的压电阵元(或称为压电单元)组成。各个压电阵元之间的一致性是影响面阵探头质量的重要因素。面阵探头在制作过程中,需要将压电陶瓷分割为微晶元(单个压电单元)。为了使得微晶元的振动模式一致,提高面阵列探头的机电耦合系数,压电陶瓷一般会选择进行完全分割。并在分割后的割缝中填充去耦合材料。但是,在固化成型所述去耦合材料的过程中,可能会导致压电陶瓷材料弯曲变形,使得微晶元之间形成错位;或者,在固化成型过程中采用夹具进行压制,防止在固化过程中变化,但在其后中对多余的去耦合材料的研磨工序中,由于夹具取下后,由于多次的研磨,受到内应力的影响也会使压电陶瓷材料发生变形,会导致研磨后的微晶元不能形成一个规则的立方体,严重影响面阵探头的一致性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压电复合材料的制作方法,以解决现有技术的压电复合材料制作过程中,容易使得压电复合材料发生变形或者微晶元之间错位,严重影响面阵列探头的一致性的问题。第一方面,本专利技术实施例提供了一种压电复合材料的制作方法,所述方法包括:将压电材料与平板黏合;对黏合在所述平板上的压电材料进行切割,所述压电材料的割缝的深度小于所述压电材料的厚度;在所述压电材料的割缝中填充去耦合材料;以所述平板为基准,对填充了去耦合材料所固化的压电材料的上表面研磨,然后取下压电材料,对压电材料的下表面研磨;在研磨后的压电材料表面设置电极,得到压电复合材料。结合第一方面,在第一方面的第一种可能实现方式中,在研磨后的压电材料表面设置电极,得到压电复合材料的步骤之后,所述方法还包括:将所述压电复合材料与所述平板黏合;在所述压电复合材料表面灌注匹配层材料;在匹配层材料固化后,以平板为基准研磨覆盖在所述压电复合材料表面的匹配层材料。结合第一方面的第一种可能实现方式,在第一方面的第二种可能实现方式中,在匹配层材料固化后,以平板为基准研磨所述复合材料表面的匹配层的步骤后,所述方法还包括:从平板上取下所述压电复合材料,对所述压电复合材料的下表面进行阵列元划分,得到预定尺寸的压电复合材料。结合第一方面的第一种可能实现方式,在第一方面的第三种可能实现方式中,所述在所述复合材料表面灌注匹配层材料步骤具体为:在所述复合材料的四周设置与平板紧密贴合的挡板,所述挡板与所述复合压电材料之间留有间隙;在所述挡板内灌注匹配层材料,在所述复合材料层的上表面和四周覆盖所述匹配层材料。结合第一方面,在第一方面的第四种可能实现方式中,所述将压电材料与平板黏合的步骤具体为:在所述平板的表面设置石蜡,加热所述石蜡,使所述石蜡融化在所述平板表面;在融化了所述石蜡的平板表面黏合所述压电材料。结合第一方面、第一方面的第一种可能实现方式、第一方面的第二种可能实现方式、第一方面的第三种可能实现或第一方面的第四种可能实现,在第一方面的第五种可能实现方式中,所述平板为玻璃平板。结合第一方面、第一方面的第一种可能实现方式、第一方面的第二种可能实现方式、第一方面的第三种可能实现或第一方面的第四种可能实现,在第一方面的第六种可能实现方式中,所述去耦合材料为环氧树脂。结合第一方面的第四种可能实现,在第一方面的第七种可能实现方式中,所述取下压电材料步骤具体为:通过三氯乙烯对平板上的石蜡进行清洗后,取下所述压电材料。结合第一方面,在第一方面的第八种可能实现方式中,所述压电材料为压电陶瓷、压电单晶或压电聚合物。结合第一方面、第一方面的第一种可能实现方式、第一方面的第二种可能实现方式、第一方面的第三种可能实现或第一方面的第四种可能实现方式,在第一方面的第九种可能实现方式中,所述平板的平面度小于或等于5微米。本专利技术将压电材料黏合在平板上,在平板上对所述压电材料进行切割,并且不会对压电材料完全分割,可以防止微晶元由于没有支撑而错位。在切割后的压电材料的割缝中填充去耦合材料,以平板为基准,对固化了去耦合材料的压电材料的上表面进行研磨加工,可以防止压电材料在加工过程中发生弯曲,有效的保证了微晶元的正确排序和形状的规则性,为面阵探头的一致性提供可靠的保障。附图说明图1是本专利技术实施例提供的压电复合材料的制作方法的实现流程图;图2是本专利技术实施例提供的压电复合材料制作示意图;图3是本专利技术实施例提供的压电复合材料表面形成匹配层的实现流程图;图4是本专利技术实施例提供的压电复合材料的表面形成匹配层的制作示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例的目的在于提供一种压电复合材料的制作方法,以解决现有技术中制作压电复合材料,固化成型所述去耦合材料的过程中,可能会导致压电陶瓷材料弯曲变形,使得微晶元之间形成错位;或者,在固化成型过程中采用夹具进行压制,防止在固化过程中变化,但在其后中对多余的去耦合材料的研磨工序中,由于夹具取下后,由于多次的研磨,受到内应力的影响也会使压电陶瓷材料发生变形,会导致研磨后的微晶元不能形成一个规则的立方体,严重影响面阵探头的一致性的问题。另外,本专利技术还进一步解决了现有技术中对于匹配层的问题。在现有技术中,匹配层是通过黏贴的方式与压电复合材料进行贴合。当阵元构成的压电复合材料较小,或者是线阵时,压电复合材料和匹配层分别制作,在压电复合材料表面涂覆胶水,再将所述压电复合材料与匹配层进行黏贴,多余的胶水可以挤压到压电复合材料和匹配层之外,使得压电复合材料和匹配层之间能够紧密结合。但是,在压电复合材料和匹配层之间仍然会有胶水层,虽然可以把胶水层压制的很薄,但依然会对超声换能器的性能造成影响。大规模的面阵探头,由于其压电复合材料面积过大,压电复合材料和匹配层之间多余的胶水很难被挤出,多余的胶水会严重影响面阵探头的性能,同时,还可能在压电复合材料和匹配层之间形成气泡,对面阵探头的一致性的影响更加严重。下面结合附图,对本专利技术作进一步的说明。如图1所示为本专利技术实施例提供的压电复合材料的制作方法的实现流程,详述如下:在步骤S101中,将压电材料与平板黏合。所述压电材料,可以为压电陶瓷材料、压电单晶材料或压电聚合物材料。所述压电材料的晶体对称性较低,当受到外力作用发生形变时,晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合,导致晶体发生宏观极化,而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影,所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之,压电材料在电场中发生极化时,会因电荷中心的位移导致材料变形。因此,可以根据压电材料制作换能器或传感器等,比如高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),即超声波信号。所述平板,优选的实施方式选用平板的平面度小于或等于5微米。也就是说,在平板的最凸起的位置与最凹陷的位置的高度差不能大于5微米。所述平板可以选用玻本文档来自技高网...
一种压电复合材料的制作方法

【技术保护点】
一种压电复合材料的制作方法,其特征在于,所述方法包括:将压电材料与平板黏合;对黏合在所述平板上的压电材料进行切割,所述压电材料的割缝的深度小于所述压电材料的厚度;在所述压电材料的割缝中填充去耦合材料;以所述平板为基准,对填充了去耦合材料所固化的压电材料的上表面研磨,然后取下压电材料,对压电材料的下表面研磨;在研磨后的压电材料表面设置电极,得到压电复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种压电复合材料的制作方法,其特征在于,所述方法包括:将压电材料与平板黏合;对黏合在所述平板上的压电材料进行切割,所述压电材料的割缝的深度小于所述压电材料的厚度;在所述压电材料的割缝中填充去耦合材料;以所述平板为基准,对填充了去耦合材料所固化的压电材料的上表面研磨,然后取下压电材料,对压电材料的下表面研磨;在研磨后的压电材料表面设置电极,得到压电复合材料。2.根据权利要求1的述方法,其特征在于,在研磨后的压电材料表面设置电极,得到压电复合材料的步骤之后,所述方法还包括:将所述压电复合材料与所述平板黏合;在所述压电复合材料表面灌注匹配层材料;在匹配层材料固化后,以平板为基准研磨覆盖在所述压电复合材料表面的匹配层材料。3.根据权利要求2所述方法,其特征在于,在匹配层材料固化后,以平板为基准研磨所述复合材料表面的匹配层的步骤后,所述方法还包括:从平板上取下所述压电复合材料,对所述压电复合材料的下表面进行阵列元划分,得到预定尺寸的压电复合材料。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员:钱明李永川黄继卿何华林郭瑞彪
申请(专利权)人:中国科学院深圳先进技术研究院
类型:发明
国别省市:广东,44

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