[发明专利]超声换能器探头及其制造系统和方法

权利要求书

1.一种用于制作传感结构的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)形成包含超声换能器材料和光聚合物的功能层；

(b)将所述功能层的多个选定区域曝露至可编程光图案来固化所述功能层的所述选定区域，以便形成聚合超声换能器材料区域；

(c)重复步骤(a)和(b)；

(d)选择性地移除所述功能层的未曝露区域以获得素坯组件；以及

(e)烧结所述素坯组件以获得所述传感结构。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述超声换能器材料是指压电材料和导电材料。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述超声换能器材料包括铁电压电材料，所述铁电压电材料包括锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸锂、钛酸铋、钛酸铅、铌镁酸铅、铌锌酸铅、铌镍酸铅、铋钪氧化物或其组合。

4.如权利要求2所述的方法，其中超声换能器材料包括导电材料，所述导电材料包括铂、钯、铂-钯合金或其组合。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述功能层包括可共同沉积和共同烧结的一个或多个导电层和一个或多个压电层。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述功能层包括可共同沉积的一个或多个匹配压电层。

7.如权利要求1所述的方法，其中形成功能层的所述步骤包括以下方法，包括：刮片技术、刀片技术、刮刀技术、丝网印刷术、挤压涂覆法、狭缝式涂覆法、淋式涂覆法或其组合。

8.如权利要求1所述的方法，其中曝露所述功能层的多个选定超声换能器材料区域的所述步骤包括利用空间光调制器模块调制光强度或方向以生成预定光图案。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述空间光调制器模块包括DLP、LCD、穿过固定物理掩模的准直光束或其组合。

10.如权利要求8所述的方法，其中所述可编程光图案包括数字控制的光图案。

11.如权利要求1所述的方法，其中曝露多个选定超声换能器材料区域的所述步骤包括系统性地移动所述空间光调制器模块以曝露所述功能层的相邻区域。

12.如权利要求1所述的方法，其中曝露多个选定区域的所述步骤包括曝露非周期性地间隔的区域以获得超声换能器材料聚合区域的非周期性排列。

13.如权利要求1所述的方法，其中曝露多个选定区域的所述步骤包括曝露周期性地间隔的区域以获得超声换能器材料聚合区域的周期性排列。

14.如权利要求1所述的方法，其中曝露多个选定区域的所述步骤包括曝露并聚合独立具有不同的用户定义的形状的区域。

15.如权利要求1所述的方法，其中选择性地移除所述功能层的未曝露区域的所述步骤包括通过在超声浴中用溶剂清洗聚合零件来移除。

16.如权利要求1所述的方法，其中对所述聚合元件的阵列进行排胶和烧结的所述步骤包括加热所述聚合元件的阵列。

17.一种用于制作传感结构的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)通过刮片技术在衬底上形成包含超声换能器材料和光聚合物的功能层；

(b)利用数字控制的可编程空间光调制器模块来曝露所述功能层的多个选定区域，其中所述曝露包括系统性地移动所述数字控制的空间光调制器模块以曝露所述功能层的相邻区域，由此固化所述功能层的所述选定区域以形成聚合超声换能器材料区域；

(c)重复步骤(a)和(b)；

(d)选择性地移除所述功能层的未曝露区域以获得包括聚合超声换能器元件的阵列的素坯组件；以及

(e)烧结所述素坯组件以获得具有非周期性元件间距的超声换能器元件的阵列。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述功能层包括压电材料。

19.一种用于制造至少一个压电元件的系统，所述系统包括：

机械装置，配置成在衬底上形成功能层，其中所述功能层包括超声换能器材料和光聚合物；

空间光调制器，配置成将所述功能层的至少一个选定区域曝露至可编程光图案，由此固化所述至少一个选定区域以形成至少一个聚合超声换能器区域；以及

加热组合件，配置成烧结所述至少一个聚合超声换能器区域以获得至少一个超声换能器元件。