CN102397837B - 一种小型超声波换能器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种小型超声波换能器的制造方法，包括：素子粘合工序；素子电极制作工序；底座粘合工序；辐射板粘合工序；外壳装配工序。素子电极制作工序包括：a)预烘：将素子置于一托板上，利用滴胶机将导电胶滴在该素子的压电陶瓷片朝上的一面，将第一引线的一端与该导电胶粘接在一起，然后将素子和托板一起放入一烘箱内进行预烘； b)固化：将素子和托板从烘箱内取出，使压电陶瓷片的另一面朝上，利用滴胶机将导电胶滴在压电陶瓷片的另一面上，将第二引线的一端与该导电胶粘接在一起，然后将素子和托板置于烘箱内，使滴在压电陶瓷片两个面上的导电胶均还原固化。本发明制造的超声波换能器，其外径可缩小至6mm，尤其适合信号小、指向性要求高的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型超声波换能器的制造方法。
背景技术
超声波换能器的工作原理是，利用压电陶瓷片将电能转换成一定频率的超声波振动后传递给导波板，再通过辐射板将这种振动传播出去；或者，通过辐射板将感应到的空气中的超声波振动通过导波板传递到压电陶瓷片，由压电陶瓷片转换成电能信号。
在现有技术中，该类超声波换能器的素子电极都是利用烙铁焊接工艺制成，由于焊点的尺寸较大，导致现有超声波换能器的外形尺寸也比较大，目前所能制造出的最小尺寸的该类超声波换能器的外径也有10mm，因此难以用在便携式电子产品上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种制造超声波换能器的方法，其利用滴胶的方式来制作超声波换能器的电极，从而缩小了超声波换能器的外形尺寸。
本发明所采用的技术方案是：一种小型超声波换能器的制造方法，包括：
素子粘合工序；
素子电极制作工序；
底座粘合工序；
辐射板粘合工序；
外壳装配工序；
其中，素子电极制作工序包括：
a) 预烘：将素子置于一托板上，利用滴胶机将导电胶滴在该素子的压电陶瓷片朝上的一面, 将第一引线的一端与该导电胶粘接在一起，然后将素子和托板一起放入一烘箱内进行预烘；
b) 固化: 将素子和托板从烘箱内取出，待冷却后倒置素子，使该素子的压电陶瓷片的另一面朝上，利用滴胶机将导电胶滴在该素子的压电陶瓷片的另一面上，将第二引线的一端与该导电胶粘接在一起，然后将素子和托板置于烘箱内，使滴在压电陶瓷片两个面上的导电胶均还原固化。
在本发明中，是利用滴胶机将导电胶滴在素子的压电陶瓷片上来制造电极，所形成的电极尺寸要大大小于采用烙铁焊接方式制作的电极。采用本发明制造的超声波换能器，其外径可缩小至6mm，尤其适合信号小、指向性要求高的场合。
附图说明
图1是利用本发明的制造方法制造的超声波换能器的剖面结构示意图。
图2 是本发明的素子在电极制作工序时的剖面结构示意图。
图3是本发明的素子在电极制作工序时的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
图1是利用本发明的制造方法制造的超声波换能器的剖面结构示意图。本发明的超声波换能器的制造方法包括：
第一步，素子粘合工序：
将压电陶瓷片3与导波板2粘接成素子。通常可使用UV胶进行粘接。
第二步，素子电极制作工序：该素子电极制作工序包括以下步骤：
a) 预烘：将素子置于一托板上，利用滴胶机将导电胶滴在该素子的压电陶瓷片3朝上的一面, 将第一引线的一端与该导电胶粘接在一起，然后将素子和托板一起放入一烘箱内进行预烘，使该导电胶的表面实现固化。烘箱的预烘温度为110℃～130℃，预烘时间为15分钟～60分钟，该预烘温度和预烘时间可根据所采用的不同导电胶而变化；
b) 固化: 将素子和托板从烘箱内取出，待冷却后倒置素子，使该素子的压电陶瓷片的另一面朝上，利用滴胶机将导电胶滴在该素子的压电陶瓷片的另一面上，将第二引线的一端与该导电胶粘接在一起，然后将素子和托板置于烘箱内，使滴在压电陶瓷片3两个面上的导电胶均还原固化。烘箱的固化温度为110℃～130℃，固化时间为60分钟～120分钟，该固化温度和固化时间可根据所采用的不同导电胶而变化。
在一种实施方式中，结合图2所示，在预烘步骤中压电陶瓷片3朝上的一面是紧贴该素子的导波板2的那一面，滴胶机是借助一设置在导波板2边缘的缺口21将导电胶81滴在压电陶瓷片表面。压电陶瓷片3的横截面为圆形，固化步骤中滴在压电陶瓷片另一面上的导电胶82与预烘步骤中滴在压电陶瓷片一面上的导电胶81在压电陶瓷片另一面的正投影位于压电陶瓷片3的同一直径上。并且，在固化步骤中，第二引线92与第一引线91相互平行地放置，如图3所示。采用这种实施方式，能够简化工装，提高生产效率。
在预烘步骤中滴在压电陶瓷片一面上的导电胶81的中心线以及在固化步骤中滴在压电陶瓷片另一面上的导电胶82的中心线与压电陶瓷片3边缘之间的距离D均为0.5～1mm。直接将导电胶设置在压电陶瓷片边缘容易引起短路，而将导电胶与压电陶瓷片的边缘保持在上述的距离范围内，既避免了短路问题，又能够改善超声波传感器的灵敏度。第一引线91和第二引线92可采用镀锡铜线，导电胶可采用导电银胶。当采用导电银胶时，优选的预烘温度为120℃，预烘时间为20分钟，固化温度为120℃，固化时间为60分钟。
第三步，底座粘合工序：
在底座4上对称滴上2滴硅胶6，通过工装板将其与素子粘接固定，形成超声波传感器的母体。待硅胶在空气中固化4-8小时后，将粘接好的母体从工装板中取出，将第一引线和第二引线的另一端分别与底座4的两根引脚41、42绕丝电连接。
第四步，辐射板粘合工序：
利用工装板定位，用环氧胶将辐射板1固定在母体上，然后将装配了辐射板的母体放入到烘箱内，对环氧胶进行高温还原。烘箱的温度为110℃～130℃，烘制时间为1小时～3小时，优选地，烘箱的温度为130℃，烘制时间为2小时。必要时，还通过在辐射板内滴胶调试，调整母体的频率。
第五步，外壳装配工序：
将外壳5套在母体外，用环氧胶将外壳5与底座4粘接固定。外壳5可采用金属或塑料材料，以对整个器件起保护作用。
在本发明中，电极的大小可通过调节滴胶机的压力来控制。采用本发明制造的超声波换能器，其外径可缩小至6mm，尤其适合信号小、指向性要求高的场合。因其体积更小，十分适合小型超声波信号传输和采集仪器，同时还可广泛应用于测距、报警、定向传声等小型电子设备上。
Claims (8)
1.一种小型超声波换能器的制造方法，包括：
素子粘合工序；
素子电极制作工序；
底座粘合工序；
辐射板粘合工序；
外壳装配工序；
其特征在于，所述素子电极制作工序包括：
a) 预烘：将素子置于一托板上，利用滴胶机将导电胶滴在该素子的压电陶瓷片朝上的一面, 将第一引线的一端与该导电胶粘接在一起，然后将素子和托板一起放入一烘箱内进行预烘；
b) 固化: 将素子和托板从所述烘箱内取出，待冷却后倒置所述素子，使该素子的压电陶瓷片的另一面朝上，利用滴胶机将导电胶滴在该素子的压电陶瓷片的另一面上，将第二引线的一端与该导电胶粘接在一起，然后将素子和托板置于烘箱内，使滴在压电陶瓷片两个面上的导电胶均还原固化。
2.如权利要求1所述的小型超声波换能器的制造方法，其特征在于，在所述的预烘步骤中，预烘温度为110℃～130℃，预烘时间为15分钟～60分钟。
3.如权利要求2所述的小型超声波换能器的制造方法，其特征在于，在所述的固化步骤中，固化温度为110℃～130℃，固化时间为60分钟～120分钟。
4.如权利要求1所述的小型超声波换能器的制造方法，其特征在于，在所述的预烘步骤中，所述素子的压电陶瓷片朝上的一面是紧贴该素子的导波板的那一面，所述滴胶机是借助一设置在所述导波板边缘的缺口将导电胶滴在压电陶瓷片表面。
5.如权利要求1所述的小型超声波换能器的制造方法，其特征在于，在所述预烘步骤中滴在压电陶瓷片一面上的导电胶的中心线以及在所述固化步骤中滴在压电陶瓷片另一面上的导电胶的中心线与该压电陶瓷片边缘之间的距离为0.5～1mm。
6.如权利要求1所述的小型超声波换能器的制造方法，其特征在于，所述压电陶瓷片的横截面为圆形；
所述固化步骤中滴在压电陶瓷片另一面上的导电胶与所述预烘步骤中滴在压电陶瓷片一面上的导电胶在压电陶瓷片另一面的正投影位于压电陶瓷片的同一直径上。
7.如权利要求6所述的小型超声波换能器的制造方法，其特征在于，在所述固化步骤中，第二引线与所述第一引线相互平行地放置。
8.如权利要求1所述的小型超声波换能器的制造方法，其特征在于，所述第一引线和第二引线均为镀锡铜线；所述导电胶为导电银胶。
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