包括复合导电镀层的多元件声探针及其制作方法技术

本发明专利技术涉及包括声支撑件和电路的多元件声探针，电路的导电印制线与基本压电转换器连接，此外，该声探针包括一位于压电转换器与该导电印制线之间的复合导电材料薄膜，通常，对压电转换器进行细切割，以获取声学上不耦合而电气上耦合的元件。由于有此复合导电材料薄膜，因此子元件的数量不再受印制线的尺寸的限制，而且该薄膜相对于热膨胀差别而构成声支撑件与压电转换器之间的一中间元件。＄应用：本发明专利技术应用于医学和水下成象。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特别可用于医学或水下成象或非破坏性测试的声转换器。声探针一般包括一个通过互连网络与一电极控制装置连接的压电转换器组件。这些压电转换器传输在给定介质中反射后的声波，从而提供有关所述介质的信息。一般来说，在医学成象领域中，声探针由许多可独立激发的压电元件构成。这类声探针的制作方法见本申请人的若干专利，一维声探针特别见欧洲专利0190948，两维声探针见法国专利93/02586。该方法在于切割由声匹配片、一压电陶瓷片、一包括金属印制线的电路构成的组件，该电路一般位于一称为“基座”的声支撑件上。通过该切割形成可独立激发的基本转换器。这是因为每一转换器与电路(其上有金属印制线或用一金属箔切割成的印制线的聚酰亚胺薄膜)的一印制线连接，以便进行电激发。为了防止发生不希望有的振动、特别是横向振动，基本转换器被细切割成若干压电子元件，使它们在机械上分开，但连接到同一电接头。如示出单向多元件声探针的附图说明图1所示，细切割割穿该金属印制线。按照这一结构，一基座支撑其上有导电印制线pil的一电路2，基本转换器本身til包括子元件tilk。印制线pil的宽度约为100μm，因此压电子元件的数量受到限制。此外，受切割的印制线(track)易碎，经受不了电应力和机械应力。压电元件还包括阻抗不同的声匹配元件L1ilk和L2ilk，为了接地，元件L2ilk的底面上可镀金属。为了接地，也可在片L2ilk与陶瓷之间插入金属薄膜，或者，在单向声探针的情况下，把片L1ilk和L2ilk的尺寸做得比陶瓷小，使接地电极可与陶瓷端部接触。此时，通过把一金属薄膜钎焊或粘合到陶瓷的“自由”端上实现接地。为了克服上述缺点，本专利技术提供一种包括一复合导电材料薄膜的声探针。确切说，本专利技术涉及一包括基本压电转换器和一包括金属印制线的电路的声探针，至少一个金属印制线与至少一个基本转换器连接，每一基本转换器由机械上分开、连接到同一印制线的压电子元件构成，其特征在于，该声探针还包括该电路与基本转换器之间的一复合导电材料薄膜，同一基本转换器的压电子元件在机械上由一直伸展到所述薄膜的间隙分开。本专利技术声探针的电路一般粘在一用作声支撑件的阻抗匹配的基座上。这种声探针特别具有如下优点-由于形成压电子元件的间隙终止在导电材料薄膜中，因此电路的印制线不受“细切割”而变弱；-复合导电材料薄膜使得压电元件与电路进行电气连接而无需经过特别在法国专利93/02586中所述路径；-由于复合导电材料薄膜的热膨胀介于压电材料的热膨胀与“基座”材料的热膨胀之间，因此通常在高温下发生的来自组件的热应力造成的变形被吸收；-由于间隙终止在复合导电材料中，因此电路印制线的尺寸不再受压电子元件的数量的限制。最好是，复合导电材料薄膜包括环氧树脂类有机材料，其中特别掺杂由银、铜或镍之类金属构成的导电粒子。本专利技术还涉及本专利技术声探针的制作方法，包括下列步骤-组装至少一层压电材料、一层复合导电材料薄膜和一包括金属印制线的电路；-切割压电材料层和复合导电材料薄膜层，以便形成电气上分开的基本压电转换器；-细切割(subcut)基本转换器和一部分复合材料薄膜，形成机械上分开而电气上连接的压电子元件。按照本专利技术方法一实施例，可用金刚石锯同时进行切割和细切割。从下面结合附图对非限制性实施例的说明中可清楚理解本专利技术及其其他优点，附图中图1为例示出现有单向声探针的剖面图；图2示出本专利技术第一实施例的一维声探针；图3示出本专利技术第二实施例的双向声探针。一般来说，本专利技术声探针包括经复合导电材料薄膜与基座上一电路表面上的金属印制线连接的基本压电转换器Tij。一般来说，为生成这类声探针，比方说1/4波型的一片或两片声匹配片固定在压电转换器的表面上以提高功率传输。这些匹配片的材料可为掺杂矿物粒子的聚合物，为获得所需声学特性，可调节矿物粒子的比例。一般来说，匹配片模制或机加工而成，然后粘合到压电转换器的表面之一上。确切说，当声探针包括一组基本转换器时，应在机械上分开这些压电转换器。为防止基本转换器之间发生声耦合，必需切割声匹配片。此外，在这类多元件声探针中，基本压电转换器必需一面接地，另一面与正向接头(也称为火点)连接。地线一般朝向传播介质，即必需在声匹配元件一边上。接地电极一般为一金属层，其位置决定于声探针的性质，即该声探针是单向还是双向声探针。单向声探针的例子可如下生成这类声探针在包括比方说用环氧树脂类粘胶粘合在一基座上的印制线的电路表面上，压电材料层经导电薄膜3与所述基座连接，该导电薄膜的特性使得整个组件粘合在一起。该复合导电薄膜可由环氧树脂和金属粒子(银、铜、镍等)的混合物构成，根据所需声学特性，填充物含量的体积百分比为50％-80％。由于该薄膜的阻抗非常接近基座的阻抗、厚度(约20-100μm)比压电材料生成的超声波的波长小得多，因此对声探针的声学特性没有影响。然后比方说使用环氧树脂类粘胶把声匹配片粘合到压电材料层表面上。下一步，用一金刚石锯切割预先生成的该组件，获得宽度约为100-150μm的基本转换器Til。在同一步骤中，进行细切割形成宽度约为40-70μm的压电子元件Tilk。如图2所示，切割终止在基座中，而细切割终止在复合材料薄膜的厚度中，因此其上有声匹配元件的同一元件Til的压电子元件Tilk之间保持电连接。下部声匹配片的底面上镀金属，以确保声探针的周边接地。双向声探针的例子由包括电路的基座、复合导电薄膜和压电材料层构成的组件一般与单向声探针所述相同。为了在这类声探针中生成一接地平面，可使用本申请人法国专利申请No.2756447所述方法或在转换器元件与声匹配片之间结合一接地平面。确切说，在本专利技术范围内，在制成基座/复合导电薄膜/压电层组件后，使用一金刚石锯沿互相垂直的两轴线进行切割和细切割形成元件Tij和Tijk。如此形成的该组件被导电接地电极M所覆盖，该电极被固定、粘结约束并一般地是作为金属或金属化聚合物薄膜。然后粘合两声匹配材料片L1和L2；第一片为约5-12兆瑞利(megarayleigh)的高阻抗，第二片为约2-4兆瑞利的较低阻抗。然后切割声匹配片但不切割接地电极M。可用激光进行这一切割。所使用的激光比方说可为二氧化碳红外激光或准分子型或三元或四元YAG型UV激光。从而形成图3所示两维声探针。权利要求1.一种声探针，包括基本压电转换器(Tij)和包含有金属印制线(Pij)的电路，以便将至少一个金属印制线连接到至少一个基本转换器，每一基本转换器由机械上分开、连接到同一印制线的压电子元件(Tijk)构成，其特征在于，该声探针还包括位于该电路与基本转换器之间的一复合导电材料薄膜，同一基本转换器(Tij)的压电子元件(Tijk)在机械上由一直伸展到所述薄膜的间隙分开。2.按权利要求1所述的声探针，其特征在于，它包括一称为“基座”的声支撑件，复合材料薄膜的声特性与该基座相同。3.按权利要求1或2所述的声探针，其特征在于，复合材料薄膜包括导电粒子，导电粒子的大小比该声探针生成的超声波的波长小得多。4.按权利要求1-3之一所述的声探针，其特征在于，该复合导电薄膜是一种由包括导电粒子的环氧树脂型或聚酰亚胺型有机材料制成。5.按权利要求4所述的声探针，其特征在于，该导电粒子为银、铜或镍之类金属的粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声探针，包括基本压电转换器（Ｔｉｊ）和包含有金属印制线（Ｐｉｊ）的电路，以便将至少一个金属印制线连接到至少一个基本转换器，每一基本转换器由机械上分开、连接到同一印制线的压电子元件（Ｔｉｊｋ）构成，其特征在于，该声探针还包括位于该电路与基本转换器之间的一复合导电材料薄膜，同一基本转换器（Ｔｉｊ）的压电子元件（Ｔｉｊｋ）在机械上由一直伸展到所述薄膜的间隙分开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：努西图安源，尼古劳斯谢赖什，
申请(专利权)人：汤姆森无线电报总公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]