CN206602129U - 一种二维阵列超声换能器的电极引线装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种二维阵列超声换能器的电极引线装置,包括电极本体、引线插针和背衬,电极本体包括第一公共电极隔离层、压电晶片和第二公共电极隔离层,第一公共电极隔离层的上层连接压电晶片的下层,压电晶片的上层连接第二公共电极隔离层的下层,电极本体上设有背衬,背衬内镶嵌有引线插针,引线插针设于第二公共电极隔离层的上层上。采用上述技术方案提供了一种二维阵列超声换能器的电极引线装置,适用于不同频率的二维阵列超声换能器,保证了阵元的一致性,提高了二维阵列超声换能器的成品率和制作效率。而且换能器的稳定性好,适合批量化生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及压电超声换能器,特别涉及一种二维阵列超声换能器的电极引线装置。
背景技术
二维阵列超声换能器目前有两种排列方式,一种是在压电晶片的同一面上纵横两个方向分割成M×N个电极,另一面作为公共电极,形成阵元总数量为M×N的二维阵列;另一种是在压电晶片一面纵向分割成M个电极,另一面横向分割成N个电极,再在压电晶片的每一面粘接虚拟公共电极,形成阵元总数量为M×N的二维阵列,此种方法相对于第一种方法的优点是把M×N个阵元的二维阵列引线从M×N个变为M+N个,大大减少了引线的数量,这是一种确实可行的解决方案,但现有电极引线方法一般为焊接或者粘接柔性线路板(FPC),但两种方法都存在一定的问题。
1、焊接的方法不适用于频率较高的超声换能器,比如15MHz超声换能器,其压电晶片厚度只有0.1mm,在焊接过程中,压电晶片很容易去极化,产生失效。
2、焊接的方法不适于阵元间距小于0.3mm的超声换能器,比如长宽各为0.3mm的阵元,但较小的焊点直径都接近0.3mm,如果有如些大的焊点在压电晶片表面,其性能将急剧下降。
采用粘接FPC的方式虽然解决了焊接的问题,但对于高频探头来说,前端FPC的厚度要小于四分之一波长,比如15MHz超声换能器,超声波通过FPC,其四分之一波长约为0.05mm,而现有最薄的FPC厚度约为0.1mm,FPC的厚度也将影响超声换能器的性能。
实用新型内容
为了解决上述问题,本实用新型提供一种二维阵列超声换能器的电极引线装置及方法,保证了阵元的一致性,提高了二维阵列超声换能器的成品率和制作效率,适用于不同频率的超声换能器。
本实用新型中的一种二维阵列超声换能器的电极引线装置,包括电极本体、引线插针和背衬,所述电极本体包括第一公共电极隔离层、压电晶片和第二公共电极隔离层,所述第一公共电极隔离层的上层连接压电晶片的下层,所述压电晶片的上层连接第二公共电极隔离层的下层,所述电极本体上设有背衬,所述背衬内镶嵌有引线插针,所述引线插针设于第二公共电极隔离层的上层上。
上述方案中,所述引线插针包括第一引线插针、第二引线插针和第三引线插针,所述第一引线插针设于4个边角上,所述第二引线插针设于第二公共电极隔离层上层的前面和后面,所述第三引线插针设于第二公共电极隔离层上层的左面和右面。
上述方案中,所述电极本体中的第一公共电极隔离层、压电晶片和第二公共电极隔离层的材料为镍、镍铬合金、金中的其中一种。
本实用新型的优点和有益效果在于:本实用新型提供一种二维阵列超声换能器的电极引线装置,适用于不同频率的二维阵列超声换能器,保证了阵元的一致性,提高了二维阵列超声换能器的成品率和制作效率。而且换能器的稳定 性好,适合批量化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为压电晶片的结构示意图;
图3为压电晶片的分割示意图;
图4为第一公共电极隔离层的分割示意图;
图5为第二公共电极隔离层的分割示意图;
图6为背衬的结构示意图。
图中:1、第一公共电极隔离层 101、第八电极 102、第二无电极区域 103、第九电极 104、第三无电极区域 105、第十电极 106、第十一电极 107、第四无电极区域
2、压电晶片 201、第一电极 202、第二电极 203、第一无电极区域 204、第三电极205、第四电极 206、第五电极 207、第六电极 208、第七电极 209、第一分隔槽
3、第二公共电极隔离层 301、第十二电极 302、第十三电极 303、第十四电极304、第十五电极 305、第十六电极 306、第十七电 极 307、第五无电极区域 308、第十八电极 309、第十九电极 3010、第二十电极 3011、第二十一电极 3012、第二分隔槽
4、背衬 5、引线插针 501、第一引线插针 502、第二引线插针 503、第三引线插针
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案,而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示,本实用新型是一种二维阵列超声换能器的电极引线装置,包括电极本体、引线插针5和背衬4,电极本体包括第一公共电极隔离层1、压电晶片2和第二公共电极隔离层3,第一公共电极隔离层1的上层连接压电晶片2的下层,压电晶片2的上层连接第二公共电极隔离层3的下层,电极本体上设有背衬4,背衬4内镶嵌有引线插针5,引线插针5设于第二公共电极隔离层3的上层上。其中,引线插针5包括第一引线插针501、第二引线插针502和第三引线插针503,第一引线插针501设于4个边角上,第二引线插针502设于第二公共电极隔离层3上层的前面和后面,第三引线插针503设于第二公共电极隔离层3上层的左面和右面。优选的,电极本体中的第一公共电极隔离层1、压电晶片2和第二公共电极隔离层3的材料为镍、镍铬合金、金中的其中一种。
一种二维阵列超声换能器的电极引线方法,包括以下步骤:
S1:如附图2(1)所示,准备长方体压电晶片,设压电晶片2平行于X轴的棱的长度均为L+2c,L≥2.0mm,0.1mm≤c≤1.0mm,平行于Y轴的棱的长度均为W,W≥2.0mm,平行于Z轴的棱的长度均为T,T≥0.01mm。
S2:在压电晶片2上下表面、四个侧面都镀上一层电极,形成长方体压电晶片的六个面电极全部导通,其中电极材料为金,电极厚度为300nm至800nm。
S3:如附图2(2)所示,沿Y轴切割已镀电极的压电晶片,去除两端沿X轴长度各为c,得到如附图2(3)所示压电晶片,压电晶片沿X轴的棱的长度为L,沿Y轴的棱的长度为W。
S4:采用蚀刻或激光切割的方法按附图3(1)分割压电晶片左右两个侧面电极。第二电极202中相临电极中心间距为a,a≥0.05mm,第二电极202共有2M条所述M≥4,第一电极201宽度各为d,宽度0.3mm≤d≤1.0mm。第二电极202之相临电极间有第一分割槽209。第一分割槽209宽度为a的十分之一。压电晶片的前后两个侧面为第一无电极区域203。
S5:采用蚀刻或激光切割方法按附图3(2)分割压电晶片下表面电极。第三电极204中宽度为d,第四电极205中相临电极中心间距a,宽度a≥0.05mm,第四电极205共有M条,第四电极205之相临电极间有第一分割槽209。
S6:采用蚀刻或激光切割的方法按附图3(3)分割压电晶片上表面电极。第五电极206的长度宽度分别为d,第六电极207中相临电极中心间距为a,第六电极207共有2M条,第六电极207通过第二电极202与第四电极205连通。第七电极208中相临电极中心间距为b,b≥0.05mm,第七电极208有N条,N≥4。第七电极208之相临电极间有第一分割槽209。
S7:准备与压电晶片2同等长度宽度的第一公共电极隔离层1及第二公共电极隔离层2,在第一公共电极隔离层1及第二公共电极隔离层2的上下表面、四个侧面都镀上一层电极,形成六个面电极全部导通,其中电极材料为金,电极厚度为300nm至800nm。
S8:采用蚀刻的方法按附图4(1)分割第一公共电极隔离层前后左右四个 侧面电极。第八电极101长宽均为d,旁边为第二无电极区域102。
S9:采用蚀刻的方法按附图4(2)分割第一公共电极隔离层下表面电极。第九电极103长宽各为d,第十电极105与第九电极103连通,并设有第三无电极区域104。
S10:采用蚀刻的方法按附图4(3)分割第一公共电极隔离层上表面电极。第十一电极106的长宽各为d,第十一电极106通过第八电极101与第九电极103、第十电极105连通。中间设有第四无电极区域107。
S11:采用蚀刻的方法按附图5(1)分割第二公共电极隔离层前后左右四个侧面电极,第十二电极301长宽均为d,第十三电极302中相临电极中心间距为b,第十三电极302共有2N条,第十四电极303中相临电极中心间距为a,第十四电极303共有2M条,第十四电极303间设有第二分割槽3012。
S12:采用蚀刻的方法按附图5(2)分割第二公共电极隔离层下表面电极,第十五电极304长宽均为d,第十六电极305中相临电极中心间距为b,第十三电极302共有2N条,第十七电极306中相临电极中心间距为a,第十七电极306共有2M条,第十七电极306间设有第二分割槽3012,中央设有第五无电极区域307。
S13:采用蚀刻的方法按附图5(3)分割第二公共电极隔离层上表面电极,第十八电极308长宽均为d,第二十一电极3011与第十八电极308连通。第十九电极309中相临电极中心间距为b,第十九电极309共有2N条,第二十电极3010中相临电极中心间距为a,第二十电极3010共有2M条,第二十电极3010间设有第二分割槽3012,第十九电极309通过第十三电极302与第十六电极305连通,第二十电极3010通过第十四电极303与第十七电极306连通。
S14:如附图6所示,背衬4中预先镶嵌引线插针,4条第一引线插针501 为公共电极引线,M条引线插针为第二引线插针502,前后两个方向交错排列,N条引线插针为第三引线插针503,左右两个方向交错排列。
S15:如附图1所示,第一公共电极隔离层1上表面与压电晶片2下表面进行粘接,压电晶片2上表面与第二公共电极隔离层3下表面进行粘接,第二公共电极隔离层3上表面与背衬4进行粘接,完成M×N个阵元的二维阵列超声换能器的电极连接。
本实用新型所列的实施例,只是用于帮助理解本实用新型,不应理解为对本实用新型保护范围的限定。为了便于描述本实用新型,对各部件的方位进行了约定,所述“上表面”为平行于X-Y轴所形成的平面,靠近Z轴正方向;所述“下表面”为平行于X-Y轴所形成的平面,靠近Z轴向方向;所述“前侧面”为平行于Z-Y轴所形成的平面,靠近X轴正方向;所述“后侧面”为平行于Z-Y轴所形成的平面,靠近X轴负方向;所述“左侧面”为平行于Z-X轴所形成的平面,靠近Y轴负方向;所述“右侧面”为平行于Z-X轴所形成的平面,靠近Y轴正方向。需要理解的是,“上表面”“下表面”“前侧面”“后侧面”“左侧面”“右侧面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种二维阵列超声换能器的电极引线装置,其特征在于,包括电极本体、引线插针和背衬,所述电极本体包括第一公共电极隔离层、压电晶片和第二公共电极隔离层,所述第一公共电极隔离层的上层连接压电晶片的下层,所述压电晶片的上层连接第二公共电极隔离层的下层,所述电极本体上设有背衬,所述背衬内镶嵌有引线插针,所述引线插针设于第二公共电极隔离层的上层上。
2.根据权利要求1所述的一种二维阵列超声换能器的电极引线装置,其特征在于,所述引线插针包括第一引线插针、第二引线插针和第三引线插针,所述第一引线插针设于4个边角上,所述第二引线插针设于第二公共电极隔离层上层的前面和后面,所述第三引线插针设于第二公共电极隔离层上层的左面和右面。
3.根据权利要求1所述的一种二维阵列超声换能器的电极引线装置,其特征在于,所述电极本体中的第一公共电极隔离层、压电晶片和第二公共电极隔离层的材料为镍、镍铬合金、金中的其中一种。
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