一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器，包括压电陶瓷阵列、第一金属电极、第二金属电极、匹配层、反射层、FPC层、第一导电胶层及第二导电胶层。本实用新型专利技术以新一代无铅压电陶瓷作为核心材料制作换能器，保证产品对人体无毒无害；同时采用二维阵列形式组构压电阵列，优化换能器振动模式，实现超声波纵波单向发射，显著提高洁牙效率。显著提高洁牙效率。显著提高洁牙效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器


[0001]本技术属于超声波牙刷及换能器
，具体涉及一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器。

技术介绍

[0002]随着口腔清洁技术的发展，电动牙刷、超声波牙刷等新产品层出不穷，并逐渐在人类生活中普及化。当前市售电动牙刷以声波牙刷为主，工作频率不高，可被人耳可识别，故使用时不可避免地会产生噪声，常规电动牙刷噪声一般控制在65dB以下。
[0003]相对地，超声波牙刷工作在超声频段，无声频噪音，且超声波能量高、洁牙效果好，是电动牙刷的良好替代品。然而，目前超声波牙刷中多数产品仅止于专利而未见上市，一个重要原因就是其中的超声换能器设计不明确，刷牙过程中超声波清洁效果不理想。
[0004]由于超声波牙刷是在口腔中使用，其各组成部件包括超声波换能器在材质上必须保证对人体无毒无害，传统上用于制作换能器的锆钛酸铅基压电陶瓷显然不满足这一要求，亟需寻找新的解决途径。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本技术提供一种解决方案，以新一代无铅压电陶瓷作为核心材料制作换能器，保证产品对人体无毒无害；同时采用二维阵列形式组构压电阵列，优化换能器振动模式，实现超声波纵波单向发射，显著提高洁牙效率。
[0006]一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器，包括压电陶瓷阵列、第一金属电极、第二金属电极、匹配层、反射层、FPC层、第一导电胶层及第二导电胶层。
[0007]所述压电陶瓷阵列是纵波超声换能器的核心组件，采用二维阵列形式，将沿厚度方向极化的压电陶瓷矩形块，在面内沿横竖方向切槽，切槽深度略小于陶瓷厚度，形成由横截面为矩形的压电陶瓷微柱底部相连组成的柱状阵列；所述压电陶瓷微柱间的空隙通过灌注软性绝缘胶的方式进行封装。
[0008]进一步地，所述压电陶瓷阵列的主要材质为铌酸钾钠基或钛酸铋钠基或钛酸钡基无铅压电陶瓷。
[0009]进一步地，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷中铌酸钾钠及其掺杂改性材料摩尔含量为55~100%，其中铌元素质量百分比为40~70%；所述钛酸铋钠基无铅压电陶瓷中钛酸铋钠及其掺杂改性材料摩尔含量为55~100%，其中铋元素质量百分比为30~60%；所述钛酸钡基无铅压电陶瓷中钛酸钡及其掺杂改性材料摩尔含量为55~100%，其中钡元素质量百分比为40~70%。
[0010]所述第一金属电极位于压电陶瓷阵列的底面，底面图案是单一的矩形。
[0011]所述第二金属电极位于压电陶瓷阵列的柱顶面，柱顶面图案是分立的矩形阵列。
[0012]所述匹配层位于第一金属电极下方；所述匹配层的厚度设定为超声波纵波波长的1/4，材质选择为声阻抗低于所述压电陶瓷阵列的材料。
[0013]进一步地，所述匹配层的材质可以是聚氨酯、聚碳酸酯、ABS树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺或聚酰亚胺中的一种材质。
[0014]所述反射层位于第二金属电极上方，且与所述第二金属电极之间通过第一导电胶层粘接；所述反射层的厚度设定为超声波纵波波长的1/2，材质选择为声阻抗高于所述压电陶瓷阵列的材料。
[0015]进一步地，所述反射层的材质选择为导体材料。
[0016]进一步地，所述反射层的材质可以是不锈钢、铜、黄铜、镍合金或钛合金的一种材料。
[0017]所述FPC层位于反射层上方，且与所述反射层之间通过第二导电胶层粘接，实现压电陶瓷阵列分立的第二金属电极的电学并联；所述FPC层由聚酰亚胺或聚酯薄膜为基底制成，单侧电沉积或镀制一层连续的铜箔作为导电体；所述铜箔的主体图案与压电陶瓷微柱的排列图案相对应。
[0018]在利用超声波牙刷进行牙齿清洁时，超声波是主要通过液态介质传播到牙齿表面，而在液体介质中，横波不易传播，超声波纵波的清洁效率显然更高。因此，本技术设计采用压电陶瓷阵列的方式，显著提高单个压电陶瓷微柱的长径比，弱化平面振动，加强厚向振动，从而强化压电陶瓷阵列的超声波纵波发射性能；同时，压电微柱间灌封的软性胶也可吸收压电陶瓷平面振动发射的超声波横波，增强换能器发射超声波的单向性，提高超声波牙刷的洁牙效率和清洁效果。
附图说明
[0019]图1为一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器的结构示意图，其中包括压电陶瓷阵列10、第一金属电极20、第二金属电极30、匹配层40、反射层50、FPC层60、第一导电胶层70及第二导电胶层80。
[0020]图2为压电陶瓷阵列的横截面示意图。
[0021]图3为FPC层的结构示意图。
具体实施方式
[0022]以下对本技术的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0023]如图1所示，一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器，包括压电陶瓷阵列10、第一金属电极20、第二金属电极30、匹配层40、反射层50、FPC层60、第一导电胶层70及第二导电胶层80。
[0024]所述压电陶瓷阵列10是纵波超声换能器的核心组件，采用二维阵列形式，将沿厚度方向极化的压电陶瓷矩形块，在面内沿横竖方向切槽，切槽深度略小于陶瓷厚度，形成由横截面为矩形的压电陶瓷微柱11底部相连组成的柱状阵列，如图2所示；所述压电陶瓷微柱11间的空隙12通过灌注软性绝缘胶的方式进行封装。
[0025]进一步地，所述压电陶瓷阵列11的主要材质为铌酸钾钠基或钛酸铋钠基或钛酸钡基无铅压电陶瓷。
[0026]进一步地，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷中铌酸钾钠及其掺杂改性材料摩尔含量
为55~100%，其中铌元素质量百分比为40~70%；所述钛酸铋钠基无铅压电陶瓷中钛酸铋钠及其掺杂改性材料摩尔含量为55~100%，其中铋元素质量百分比为30~60%；所述钛酸钡基无铅压电陶瓷中钛酸钡及其掺杂改性材料摩尔含量为55~100%，其中钡元素质量百分比为40~70%。
[0027]所述第一金属电极20位于压电陶瓷阵列10的底面，底面图案是单一的矩形。
[0028]所述第二金属电极20位于压电陶瓷阵列10的柱顶面，柱顶面图案是分立的矩形阵列。
[0029]所述匹配层40位于第一金属电极20下方；所述匹配层40的厚度设定为超声波纵波波长的1/4，材质选择为声阻抗低于所述压电陶瓷阵列10的材料。
[0030]进一步地，所述匹配层40的材质可以是聚氨酯、聚碳酸酯、ABS树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺或聚酰亚胺中的一种材质。
[0031]所述反射层50位于第二金属电极30上方，且与所述第二金属电极30之间通过第一导电胶层70粘接；所述反射层50的厚度设定为超声波纵波波长的1/2，材质选择为声阻抗高于所述压电陶瓷阵列10的材料。
[0032]进一步地，所述反射层50的材质选择为导体材料。
[0033]进一步地，所述反射层50的材质可以是不锈钢、铜、黄铜、镍合金或钛合金中的一种材料。
[0034]所述FPC层60位于反射层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器，其特征在于，包括压电陶瓷阵列、第一金属电极、第二金属电极、匹配层、反射层、FPC层、第一导电胶层及第二导电胶层；所述压电陶瓷阵列采用二维阵列形式，将沿厚度方向极化的压电陶瓷矩形块，在面内沿横竖方向切槽，切槽深度小于陶瓷厚度，形成由横截面为矩形的压电陶瓷微柱底部相连组成的柱状阵列；所述压电陶瓷微柱间的空隙通过灌注软性绝缘胶的方式进行封装。2.根据权利要求1所述的一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器，其特征在于，所述压电陶瓷阵列的主要材质为铌酸钾钠基或钛酸铋钠基或钛酸钡基无铅压电陶瓷。3.根据权利要求1所述的一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器，其特征在于，所述第一金属电极位于压电陶瓷阵列的底面，底面图案是单一的矩形；所述第二金属电极位于压电陶瓷阵列的柱顶面，柱顶面图案是分立的矩形阵列。4.根据权利要求1所述的一种用于超声波牙刷头的纵波超声换能器，其特征在于，所述匹配层位于第一金属电极下方；所述匹配层的厚度设定为超声波纵波波长的1/4，材质选择为声阻抗低于所述压电陶瓷阵列的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚文，吴超峰，
申请(专利权)人：桐乡清锋科技有限公司，
类型：新型
国别省市：