[发明专利]基于菲涅尔波带式压电复合材料的自聚焦式超声换能器

权利要求书

1.基于菲涅尔波带式压电复合材料的自聚焦式超声换能器，包括菲涅尔波带式压电复合材料，其特征在于，所述菲涅尔波带式压电复合材料上方设置有匹配层（4），所述菲涅尔波带式压电复合材料下方设置有金属导线（9），所述金属导线（9）的下方为背衬（6），所述背衬（6）的下方的两侧为底部托盘（7），所述两个底部托盘（7）为绝缘的环氧树脂（8），且在所述菲涅尔波带式压电复合材料和所述背衬（6）的两侧也为所述绝缘的环氧树脂（8），所述超声换能器的外部为导电外壳（5）。

2.根据权利要求1所述的基于菲涅尔波带式压电复合材料的自聚焦式超声换能器，其特征在于，所述菲涅尔波带式压电复合材料包括压电陶瓷（1），环氧树脂（2）和金属导电电极（3），所述压电陶瓷（1）和所述环氧树脂（2）相邻连接，且所述压电陶瓷（1）和所述环氧树脂（2）的上下两面连接有所述金属导电电极（3）。

3.根据权利要求1所述的基于菲涅尔波带式压电复合材料的自聚焦式超声换能器，其特征在于，所述菲涅尔波带式压电复合材料的制作方法为：

步骤1）根据负式和正式菲涅尔波带压电复合材料的结构特点，分别利用如下公式（1）和（2）计算菲涅尔波带压电复合材料各个环尺寸和位置的关系：

负式菲涅尔波带压电复合材料：

                    （1）

正式菲涅尔波带压电复合材料：

             （2）

其中n=0，1，2，3….，F为聚焦换能器的焦距，λ为超声波在传播介质中的波长，修正因子；

步骤2）利用MEMS光刻技术计算将上诉的菲涅尔波带结构图形通过光刻胶附着到所述压电陶瓷（1）或压电单晶材料上表面上，所述压电陶瓷（1）为PZT，BaTiO₃等，所述压电单晶材料为PIN-PMN-PT，PMN-PT等；

步骤3）利用电镀、溅射等方法在压电材料表面制备好刻蚀用的金属掩模如：镍，铝等；接着用丙酮、超声清洗仪或等离子去胶机去除剩余的光刻胶；利然后用RIE、ICP等离子干法刻蚀或湿法刻蚀技术，按照掩模板的形状刻蚀陶瓷至一定的深度；

步骤4）在刻蚀好的所述压电陶瓷（1）当中灌注入啊啊环氧树脂（2）如TEK 301-2等；等啊啊环氧树脂（2）固化后，利用研磨抛光机将压电复合材料的上下表面磨至所需的厚度；

步骤5）利用蒸镀、E-beam或溅射等方法在加工好的压电复合材料表面镀上一层薄的所述金属导电电极（3）如金，镍，铝，钼等；如果一次在一大片压电陶瓷材料上制作出多个菲涅尔波带复合材料，可以用划片机、切割机等将之切割分开；此外，为了更好的将超声能量耦合入传播介质中，可以在菲涅尔波带复合材料的上表面镀相应的所述匹配层（4）如Parylene等和在背后粘上所述背衬（6）如银胶，环氧钨粉等。