[发明专利]一种超声换能器的制造方法

说明书

本申请公开了一种超声换能器的制造方法，包括：提供空心的金属外壳、金属体、以及压电薄膜；将所述压电薄膜固定于所述金属体表面，并且将具有所述压电薄膜的所述金属体定位在所述金属外壳下方，使得所述金属体完全封闭所述金属外壳的空心底部；将所述压电薄膜的预留部分折起并贴合于所述金属外壳的内壁；将导线连接至所述压电薄膜，并且向所述金属外壳的内部灌入背衬材料；在所述背衬材料固化后，将所述金属体与所述压电薄膜脱离开；在所述金属外壳的所述压电薄膜的相对面处，将SMA连接器固定至所述金属外壳的内壁。相比于现有技术中在基底上逐层生长PVDF膜，本申请的超声换能器的制造方法更加简便可行，易操作。

技术领域

本申请涉及超声换能器技术领域，具体来说，涉及一种超声换能器的制造方法。

背景技术

随着超声技术的发展，其在高分辨超声显微成像、生物细胞研究，无损检测等领域的应用前景与价值日益剧增。超声换能器作为超声波激发和接受的载体，具备聚焦和高频率的优点。

现有的超声换能器采用PVDF(Poly Vinylidene Fluoride，即聚偏二氟乙烯膜的简称)压电膜以实现能量转换。其PVDF压电膜通常采用沉积、溅射等工艺逐层生长在基底上，生长工艺较复杂。

现有的压电材料常生长在声透镜的表面，将声透镜作为载体来制备超声换能器，但压电材料与声透镜之间的声学阻抗相差很大，所制备的超声换能器只能在窄频或单一频率下的工作。此外，声透镜与水的声阻抗也相差很大，且信号通过声透镜的传输存在衰减，这必将导致能量传输效率的降低。

发明内容

针对相关技术中的问题，本申请提出了一种超声换能器的制造方法，能够简化制造超声换能器的工艺步骤，增大超声换能器的能量传输效率。

本申请的技术方案是这样实现的：

根据本申请的一个方面，提供了一种超声换能器的制造方法，包括：

提供空心的金属外壳、金属体、以及压电薄膜；

将所述压电薄膜固定于所述金属体表面，并且将具有所述压电薄膜的所述金属体定位在所述金属外壳下方，使得所述金属体完全封闭所述金属外壳的空心底部；

将所述压电薄膜的预留部分折起并贴合于所述金属外壳的内壁；

将导线连接至所述压电薄膜，并且向所述金属外壳的内部灌入背衬材料；

在所述背衬材料固化后，将所述金属体与所述压电薄膜脱离开；

在所述金属外壳的所述压电薄膜的相对面处，将SMA连接器固定至所述金属外壳的内壁。

其中，所述压电薄膜包括依次层叠的负电极层、压电层和正电极层，所述预留部分的所述负电极层经导电银胶与所述金属外壳的内壁固定，所述SMA连接器的侧壁与所述金属外壳的内壁固定，从而使得所述SMA连接器经所述金属外壳与所述负电极层电连接。

其中，所述导线经导电银胶固定至所述压电薄膜的所述预留部分的所述正电极层。

其中，所述金属体包括具有曲面的金属球、具有曲面的金属圆柱和具有平面的金属板，并且所述金属体的表面抛光。

其中，所述压电薄膜贴合于所述金属体时，所述压电薄膜具有与所述金属体相同的曲面或平面形状，所述压电薄膜的曲面或平面形状取决于所述超声换能器所需要的中心频率、线聚焦、点聚焦、或不聚焦类型。

其中，所述压电层的材料包括PVDF膜及其聚合物；所述金属外壳包括铝、铜和不锈钢；所述负电极层的材料包括金、铬；所述正电极层的材料包括金、铬。

其中，所述背衬材料包括质量比为1:1的环氧树脂胶和钨粉，将所述环氧树脂胶与钨粉借助磁力搅拌棒来充分混合以排除所述背衬材料内的气泡。