DE102004059524A1

DE102004059524A1 - Method for producing an ultrasonic transducer

Info

Publication number: DE102004059524A1
Application number: DE102004059524A
Authority: DE
Inventors: Achim Wiest; Andreas Berger; Patrick Oudoire
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-06-14
Also published as: WO2006061329A2; EP1819455A2; WO2006061329A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers (2). Die Erfindung besteht darin, dass auf mindestens einer Oberfläche (1) des Ultraschallwandlers (2) mittels Laserstrahlung eine wählbare Struktur aufgebracht wird, und dass die bearbeitete Oberfläche (1) mit einer Beschichtung (5) versehen wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche (1).The invention relates to a method for producing an ultrasonic transducer (2). The invention consists in that a selectable structure is applied to at least one surface (1) of the ultrasound transducer (2) by means of laser radiation, and that the machined surface (1) is provided with a coating (5). Furthermore, the invention relates to a method for processing a surface (1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche. Bei der Oberfläche kann es sich beispielsweise um ein Metall, um eine Keramik oder um eine Plastik handeln.The The invention relates to a method of manufacturing an ultrasonic transducer. Furthermore, the invention relates to a method for processing a surface. At the surface For example, it can be a metal, a ceramic or a metal to trade a plastic.

Oberflächen lassen sich mittels Sandstrahlung oder auch mittels Laserstrahlung bearbeiten. Damit ist es möglich, die Oberfläche zu reinigen oder auch, ihr eine gewisse Rauhigkeit zur verleihen, um anschließend eine Beschichtung, z.B. einen Lack besser aufbringen zu können und um das Haftverhalten der Beschichtung zu verbessern. Die Rauhigkeit dient dazu, dass z.B. der Lack im flüssigen Zustand in die Strukturen fließt und sich dann im ausgehärteten Zustand mechanisch viel schwerer von dieser trennen lässt. Dies gilt ebenfalls für einen Kleber, um Oberflächen von Bauteilen miteinander zu verbinden.Leave surfaces to work by means of sandblasting or by means of laser radiation. In order to Is it possible, the surface to clean it or to give it some roughness, afterwards a coating, e.g. to be able to apply a paint better and to improve the adhesion of the coating. The roughness serves to that e.g. the paint in the liquid State flows into the structures and then hardened Mechanically much more difficult to separate from this state. This also applies to an adhesive to surfaces to connect components together.

Bei den bisher standardisierten Verfahren mit Sandstrahlen ist ein Nachteil, dass die Oberfläche zusätzlich vor dem Sandstrahlen gewaschen und getrocknet werden muss, da oft das Strahlmittel mehrfach verwendet wird. Weiterhin liegt nach dem Sandstrahlen ein Abfall aus Strahlmittel und Oberflächenteilchen vor, der of als Sondermüll entsorgt werden muss.at the hitherto standardized method with sandblasting is a disadvantage that the surface in addition must be sandblasted and dried, as often the Blasting agent is used several times. Furthermore, after sandblasting a waste of blasting agent and surface particles before, the of hazardous waste must be disposed of.

Von der Anmelderin werden Durchflussmessgerät hergestellt und vertrieben. Diese Durchflussmessgeräte enthalten Ultraschall-Sensoren, die aus mehreren Komponenten bestehen, welche wiederum über diverse Klebeschichten zusammengefügt werden. Um eine solide und belastbare Klebeschicht zu erhalten, müssen die beteiligten Oberflächen entsprechend vorbehandelt werden. Für die Messung mit Ultraschall gilt weiterhin, dass die Oberflächen sehr genau bearbeitet und eng toleriert werden müssen. Eine wichtige Größe ist dabei die Beschaffenheit der Oberfläche im Schallstrahl, da von diesen Flächen die „Qualität" und die Strahlungscharakteristik der Sensoren abhängt.From the applicant flowmeter are manufactured and sold. These flowmeters contain ultrasonic sensors, which consist of several components, which in turn over various adhesive layers are joined together. To be a solid and To obtain a resilient adhesive layer, the surfaces involved must be appropriate pretreated. For the measurement with ultrasound continues to apply that the surfaces are very must be precisely worked and closely tolerated. An important factor is here the texture of the surface in the sound beam, because of these surfaces the "quality" and the radiation characteristic of the Sensors depends.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen anzugeben, so dass sich reproduzierbare und eng tolerierte Ergebnisse zeigen. Dies insbesondere im Hinblick auf die Herstellung von Ultraschallwandlern, die eine gleich bleibende Strahlungscharakteristik aufweisen sollen.Consequently the object of the invention is to provide a method of processing indicate surfaces, so that reproducible and narrowly tolerated results show. This in particular with regard to the production of ultrasonic transducers, the should have a constant radiation characteristic.

Die Erfindung löst die Aufgabe bezüglich des Verfahrens zur Herstellung eines Ultraschallwandlers durch ein Verfahren, wobei auf mindestens einer Oberfläche des Ultraschallwandlers mittels Laserstrahlung eine wählbare Struktur aufgebracht wird, und wobei die bearbeitete Oberfläche mit mindestens einer Beschichtung versehen wird. Bei der Oberfläche kann es sich um die einer Piezokeramik oder eines Metalls handeln, an welchem eine Piezokeramik zu Schallwandlung aufgebracht werden soll. Durch das gezielte Aufbringen einer Struktur oder eines Musters wird eine gleichmäßige Oberflächenstruktur erzielt, so dass auch die Beschichtung mit einer gleichmäßigen Eigenschaft aufgebracht werden kann. Weiterhin ist die Strukturierung der Oberfläche für alle Ultraschallwandler im Wesentlichen gleich, so dass sich auch die Wandler untereinander nicht unterscheiden und entsprechend gegeneinander austauschbar sind. In der Struktur oder dem Muster, welches der Struktur zugrunde liegt, sind vorzugsweise Vertiefungen oder Abfolgen von Vertiefungen vorgesehen. In diese Vertiefungen dringt anschließend das Beschichtungsmaterial ein und wird durch die passende Ausgestaltung der Vertiefungen mechanisch festgehalten.The Invention solves the task concerning the method for producing an ultrasonic transducer by a Method, wherein on at least one surface of the ultrasonic transducer by laser radiation a selectable Structure is applied, and wherein the machined surface with at least one coating is provided. At the surface can it is a piezoceramic or a metal act on which a piezoceramic is to be applied to sound conversion. By the targeted application of a structure or a pattern a uniform surface structure is achieved, so that even the coating applied with a uniform property can be. Furthermore, the structuring of the surface for all ultrasonic transducers essentially the same, so that the transducers themselves not distinguish and accordingly mutually interchangeable are. In the structure or pattern underlying the structure are preferably recesses or sequences of depressions intended. The coating material then penetrates into these recesses and is mechanically held by the appropriate design of the wells.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Beschichtung um einen Lack oder um einen Kleber handelt. Üblich ist die Verwendung von Epoxydharzen als Klebstoff. Der Ultraschallwandler kann somit leicht und sicher auf einen entsprechenden Träger aufgebracht werden. Die Beschichtung sollte beim Ultraschallwandler vorzugsweise gute akustische Eigenschaften aufweisen, so z.B. Email. Ein Kleber als Beschichtung dient dazu, dass ein Bauteil auf die Oberfläche aufgebracht wird oder dass die Oberfläche des Ultraschallwandlers an einem Bauteil angebracht wird.A Embodiment provides that the coating is a Paint or an adhesive. Usual is the use of Epoxy resins as an adhesive. The ultrasonic transducer can thus easily and securely applied to an appropriate carrier. The Coating should preferably have good acoustic properties in the case of the ultrasound transducer have, e.g. E-mail. An adhesive as a coating serves that a component on the surface is applied or that the surface of the ultrasonic transducer is attached to a component.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Struktur derartig gewählt wird, dass die Haftung der Beschichtung unterstützt wird. Je nach der Beschaffenheit des Beschichtungsmaterial kann es möglich sein, dass Vertiefungen tiefer oder weniger tief ausgestaltet werden können, weil ggf, ausreichend Oberfläche für die Trocknung oder das Applizieren eines Trocknungsmittels – z.B. Erwärmung – vorhanden sein muss. Je nach der Beschichtung bzw. je nach der Art der Aushärtung ist also die Struktur zu wählen. Handelt es sich beispielsweise bei der Beschichtung um einen Kleber zur Verbindung zweier Oberflächen, so kann es sinnvoll sein, weniger tiefe Vertiefungen zu erzeugen, damit mehr Kleber zwischen den Oberflächen zur Verfügung steht. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Struktur bzw. die Vertiefungen der Struktur dazu führt, dass sich die Beschichtung quasi in die Oberfläche verkrallt, indem beispielsweise die Vertiefen nach unten, also von der Oberfläche weg, breiter werden.A Embodiment provides that the structure is selected in such a way that the adhesion of the coating is supported. Depending on the condition Of the coating material, it may be possible that depressions deeper or less deep can be designed, because if necessary, sufficient surface for drying or applying a desiccant - e.g. Warming - must be present. Depending on the coating or, depending on the type of curing so the structure to choose. For example, if the coating is an adhesive for connecting two surfaces, so it may make sense to create less deep wells, so that more glue is available between the surfaces. However, it may also be advantageous if the structure or the Deepening of the structure leads to that the coating virtually digs into the surface, for example by the deepening, ie away from the surface, becomes wider.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Beschichtung bei Unterdruck auf die Oberfläche aufgebracht wird, und/oder dass die Beschichtung bei einem höheren Druck als bei der Aufbringung ausgehärtet wird. Während des Aufbringens der Beschichtung herrscht also ein Unterdruck und beim Aushärten ein höherer Druck, vorzugsweise sogar ein Überdruck. Kurz: Um die Kavitäten/Vertiefungen mit der Beschichtung zu füllen, wird mit Vakuum/Unterdruck und beim Aushärten mit Überdruck gearbeitet. Um Lufteinschlüsse in der Klebe-/Beschichtungsschicht zu vermeiden, muss bei kleineren Abmessungen der Vertiefungen evtl. mit einem Vakuum das Werkstück vorbereitet werden. Ist der Druck entsprechend abgesenkt worden, d.h. unter dem atmosphärischen Druck, so kann mit der Beschichtung begonnen werden. Während dem Aushärten wird der Druck wieder erhöht und somit werden die Kavitäten mit der Beschichtungsmasse gefüllt und die eingeschlossene Luft wird komprimiert. Durch die Komprimierung ist der negative Einfluss der Luft/des Gases auf die zu erzielende Haftung der Beschichtung an der Oberfläche vermindert.One embodiment provides that the coating is applied to the surface under reduced pressure is applied, and / or that the coating is cured at a higher pressure than during application. During the application of the coating so there is a negative pressure and curing a higher pressure, preferably even an overpressure. In short: In order to fill the cavities / depressions with the coating, work is carried out with vacuum / negative pressure and during curing with overpressure. In order to avoid air pockets in the adhesive / coating layer, the workpiece may need to be prepared with a vacuum if the dimensions of the recesses are smaller. If the pressure has been lowered accordingly, ie below the atmospheric pressure, then the coating can be started. During curing, the pressure is increased again and thus the cavities are filled with the coating material and the trapped air is compressed. Compression reduces the negative impact of the air / gas on the adhesion of the coating to the surface.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass auf die Beschichtung mindestens ein Bauteil aufgebracht wird, und dass die Struktur derartig gewählt wird, dass eine akustische Anpassung des aufgebrachten Bauteils und/oder die Reflektion von Ultraschall durch diese bearbeitete Oberfläche gezielt verändert wird. Wie in der Einleitung bereits beschrieben, bestehen Ultraschallsensoren aus mehreren Bauteilen, die üblicherweise mittels Klebung miteinander verbunden werden. Für die Qualität des Sensors ist es nun erforderlich, dass die Oberfläche gut zueinander passen bzw. dass durch den Oberflächenkontakt bereits physikalische Effekte erzielt werden. Dazu gehört zum einen eine akustische Anpassung zwischen den Bauteilen oder zum Beispiel auch die Reflektion von Ultraschall an diesem Übergang. Dementsprechend ist dann die Struktur zu wählen, um diese Effekte zu erzielen.A Embodiment provides that on the coating at least one Component is applied, and that the structure is chosen such that an acoustic adaptation of the applied component and / or the Reflection of ultrasound targeted by this machined surface is changed. As already described in the introduction, ultrasonic sensors exist made of several components, usually be bonded together by gluing. For the quality of the sensor it is now necessary that the surface fit together well that by the surface contact already physical effects are achieved. This includes, on the one hand an acoustic adjustment between the components or for example also the reflection of ultrasound at this transition. Accordingly is then choose the structure to achieve these effects.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Struktur derartig gewählt wird, dass die Reflektion von Ultraschall durch diese bearbeitete Oberfläche gezielt verändert wird. Diese Ausgestaltung setzt kein Bauteil voraus, beinhaltet also, dass es sich bei der Beschichtung z.B. um einen Lack handelt.A Embodiment includes that the structure is chosen such that the reflection of ultrasound targeted by this machined surface changed becomes. This embodiment requires no component, includes so that in coating e.g. is a paint.

Eine Wahlmöglichkeit für die Struktur besteht darin, dass eine gleichmäßige Höhe der Beschichtung erzielt wird. Zumindest ist das Muster so zu wählen, dass eine minimale Höhe der Beschichtung mit wenig Beschichtungsmaterial zu erreichen ist. Das Muster/die Struktur ist also so zu wählen, dass sich keine Überhöhungen ergeben. Vorzugsweise weisen die Vertiefungen negative Flanken aufweisen. Die Vertiefungen öffnen sich also nach innen und somit wird das Beschichtungsmaterial durch die Oberfläche quasi zurückgehalten.A choice for the Structure is that achieves a uniform height of the coating becomes. At a minimum, the pattern should be chosen such that a minimum height of the coating can be achieved with little coating material. The pattern / the Structure is so to choose that there are no elevations. Preferably, the depressions have negative flanks. Open the wells So inward and thus the coating material is through the surface almost withheld.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Verfahren zur Bearbeitung von einer Oberfläche dadurch, dass eine Struktur vorgegeben wird, und dass die Struktur mittels Laserstrahlung auf die Oberfläche aufgebracht wird. Die Erfindung besteht also darin, dass die Oberfläche gezielt derartig bearbeitet wird, dass sich ein Muster oder eine Strukturierung ergibt. Durch die Struktur bzw. durch ein der Struktur zugrunde liegendes Muster ist somit die gesamte bearbeitete Oberfläche gleichmäßig ausgestaltet und es gleichen sich auch unterschiedliche Oberflächen, die mit dem gleichen Verfahren bearbeitet worden sind. Somit ist also die Konstanz der Bearbeitung nicht nur für ein Objekt, sondern auch für eine ganze Serie vorgegeben. Dieses Verfahren ist somit eine allgemeine Ausgestaltung, die oben bei der Herstellung des Ultraschallwandlers angewendet wird. Von daher lassen sich auch alle Ausgestaltungen und Besonderheiten des im Folgenden beschriebenen Verfahrens beim oben beschriebenen Herstellungsverfahren anwenden und umsetzen. Umgekehrt lassen sich auch die Ausgestaltungen und Ausführungen für das obige Herstellungsverfahren, insoweit es sich auf die Oberflächenbearbeitung bezieht, bei diesem Verfahren hier anwenden.The Invention solves the task with a method of working from a surface thereby that a structure is given, and that the structure by means of Laser radiation applied to the surface becomes. The invention is therefore that the surface targeted is processed so that a pattern or a structuring results. Based on the structure or on the structure lying pattern is thus the entire machined surface evenly designed and there are also different surfaces, which with the same procedure has been processed. So that is the Constancy of editing not just for an object, but also for one whole series given. This method is thus a general embodiment, those applied above in the manufacture of the ultrasonic transducer becomes. Therefore, all configurations and special features are also possible the method described below in the above-described Apply and implement manufacturing process. Conversely, it is possible also the embodiments and embodiments for the above manufacturing method, insofar as it concerns the surface treatment applies to this method here.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass die Struktur mittels fokussierter Laserstrahlung auf die Oberfläche aufgebracht wird. Über die Fokussierung bzw. über die Steuerung des Fokus ist es möglich, die gewünschten Strukturen auf der Oberfläche zu erzeugen.A Embodiment of the method includes that the structure means Focused laser radiation is applied to the surface. About the focus or over controlling the focus it is possible the desired Structures on the surface to create.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Struktur mittels Laserstrahlung, deren Strahlachse außerhalb der Senkrechten zur Oberfläche liegt, auf die Oberfläche aufgebracht wird. Da somit die Laserstrahlung unter einem Winkel, der nicht senkrecht zur Oberfläche steht, aufgebracht wird, lassen sich Flanken in der Struktur erzeugen. Dieses Verfahren ist somit – wie das gesamte hier beschriebene Verfahren zum Aufbringen einer Struktur auf einer Oberfläche – auch bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers anwendbar.A Embodiment of the method provides that the structure by means of Laser radiation whose beam axis outside the perpendicular to surface lies on the surface is applied. Since thus the laser radiation at an angle, not perpendicular to the surface is applied, can create flanks in the structure. This method is thus - like the entire method for applying a structure described here on a surface - even at the above-described method for producing an ultrasonic transducer applicable.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass die Struktur mittels Laserstrahlung, deren Strahlachse um eine Drehachse rotiert, auf die Oberfläche aufgebracht wird.A Embodiment of the method includes that the structure means Laser radiation whose beam axis rotates about an axis of rotation on the surface is applied.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass auf die Oberfläche nach dem Aufbringen der Struktur mindestens eine Beschichtung aufgebracht wird. Die Oberfläche wird also nicht nur gesäubert, sondern sie wird für einen folgenden Prozess vorbereitet. Damit ist verbunden, dass es sich bei der Beschichtung um einen Lack oder um einen Kleber handelt. Für eine solche Beschichtung ist es zum einen erforderlich, dass die Oberfläche gereinigt wird. Zum anderen sollte jedoch auch dafür Sorge getragen werden, dass die Anhaftung der Beschichtung an der Oberfläche unterstützt wird. Dies besonders bei Beschichtungen, die nicht auf chemischer oder Kontaktbasis arbeiten. Und für diesen Zweck wird die Struktur passend gewählt. Vorteilhafterweise liegt der Struktur ein periodisches Muster zugrunde. Durch die Periodizität wird die Gleichmäßigkeit der bearbeiteten Oberfläche realisiert. Im einfachsten Fall kann es sich bei dem Muster um eine Vertiefung handeln, die im gleichen Abstand wiederholt wird. Die Struktur weist weiterhin vorteilhafterweise eine Abfolge von Vertiefungen auf. Vertiefungen haben für eine anschließende Beschichtung den Vorteil, dass das Beschichtungsmaterial hineinfließt und dadurch die mechanische Verbindung verstärkt wird.An embodiment of the method provides that at least one coating is applied to the surface after application of the structure. The surface is thus not only cleaned, but it is prepared for a subsequent process. This implies that the coating is a paint or an adhesive. For such a coating, it is first necessary that the surface is cleaned. To the however, care should be taken to ensure that the coating adheres to the surface. This is especially true for non-chemical or contact-based coatings. And for this purpose the structure is chosen appropriately. Advantageously, the structure is based on a periodic pattern. Due to the periodicity, the uniformity of the machined surface is realized. In the simplest case, the pattern may be a depression which is repeated at the same distance. The structure furthermore advantageously has a sequence of depressions. Recesses have the advantage for subsequent coating that the coating material flows in and thereby the mechanical connection is enhanced.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Muster derartig gewählt wird, dass die Haftung der Beschichtung unterstützt wird. Die Haftkraft der Beschichtung soll also erhöht werden. Je nach der Beschaffenheit des Beschichtungsmaterial kann es möglich sein, dass Vertiefungen tiefer oder weniger tief ausgestaltet werden können, weil ggf. ausreichend Oberfläche für die Trocknung oder das Applizieren eines Trocknungsmittels – z.B. Erwärmung – vorhanden sein muss. Je nach der Beschichtung bzw. je nach der Art der Aushärtung ist also die Struktur zu wählen. Handelt es sich beispielsweise bei der Beschichtung um einen Kleber zur Verbindung zweier Oberflächen, so kann es sinnvoll sein, weniger tiefe Vertiefungen zu erzeugen, damit mehr Kleber zwischen den Oberflächen zur Verfügung steht. Diesem Zweck dienen besonders negative Flanken in den Vertiefungen. Die Vertiefungen öffnen sich also von der Oberfläche weg. Damit wird ein Verkrallen der Beschichtung in der Oberfläche ermöglicht.A Embodiment provides that the pattern is selected in such a way that the adhesion of the coating is supported. The adhesion of the Coating should therefore be increased become. Depending on the nature of the coating material can it possible be that depressions are made deeper or less deep can, because if necessary sufficient surface for the Drying or applying a desiccant - e.g. Heating - available have to be. Depending on the coating or depending on the type of curing is So choose the structure. For example, if the coating is an adhesive for connecting two surfaces, so it may make sense to create less deep wells, so that more glue is available between the surfaces. This purpose is served especially by negative flanks in the depressions. Open the wells so from the surface path. This allows a clawing of the coating in the surface.

Realisieren lassen sich die Verfahren mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der oben beschriebenen Ausgestaltungen, wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche einen Laser steuert. Die Steuereinheit ist entsprechend so ausgestaltet, dass in sie ein Muster eingebbar ist oder dass in ihr mehrere auswählbare Muster hinterlegt sind.realize let the methods with a device for carrying out the Method according to at least one of the embodiments described above, wherein a control unit is provided which controls a laser. The control unit is designed accordingly that in it a pattern can be entered or that there are several selectable patterns in it are deposited.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:

1: den schematischen Aufbau einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 : the schematic structure of a plant for carrying out the process according to the invention,

2, 2a: eine schematische Darstellung einer nach dem konventionellen Verfahren mit einem Sandstrahl bearbeiteten Oberfläche, auf welcher ein Bauteil befestigt ist, 2 . 2a FIG. 2 is a schematic representation of a surface sandblasted on the conventional method on which a component is mounted. FIG.

3, 4 und 5: schematische Darstellungen von drei unterschiedlichen Strukturen, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben, und 3 . 4 and 5 : schematic representations of three different structures which result from the process according to the invention, and

6, 6a, 6b: schematische Darstellung des Aufbringens der Struktur mit einem rotierenden Laser, sowie die sich daraus ergebenden Strukturen (Schnitt in 6a und Draufsicht in 6b). 6 . 6a . 6b : Schematic representation of the application of the structure with a rotating laser, as well as the resulting structures (section in 6a and top view in 6b ).

1 zeigt einen Schritt der Herstellung eines Ultraschallwandlers 2. Die Oberfläche 1 – z.B. eine Metalloberfläche aus Stahl oder Edelstahlfläche; bzw. speziell für den Ultraschallwandler 2 eine Piezokeramik – des Ultraschallwandlers 2 wird mit einem Laser 21 bearbeitet, der von der Steuereinheit 20 gesteuert wird. In der Steuereinheit 20 ist beispielsweise eine aufzubringende Struktur bzw. ein der Struktur zugrunde liegendes Muster hinterlegt, welche vom Laser 21 auf der Oberfläche 1 aufgebracht werden soll. Der Ausschnitt A wird in den folgenden Figuren näher gezeigt und beschrieben. Die Dichte der Struktur, also beispielsweise der Aussparungen/Kavitäten auf der Oberfläche und auch die Größe der einzelnen Muster ist je nach Frequenz- bzw. Wellenlänge des Ultraschall-Sensors zu wählen. 1 shows a step of manufacturing an ultrasonic transducer 2 , The surface 1 - For example, a metal surface made of steel or stainless steel surface; or especially for the ultrasonic transducer 2 a piezoceramic - the ultrasonic transducer 2 is done with a laser 21 edited by the control unit 20 is controlled. In the control unit 20 For example, a structure to be applied or a pattern underlying the structure deposited by the laser 21 on the surface 1 should be applied. The detail A is shown and described in detail in the following figures. The density of the structure, so for example, the recesses / cavities on the surface and the size of the individual patterns is to choose depending on the frequency or wavelength of the ultrasonic sensor.

In der 2 und der Vergrößerung des Ausschnitts A in 2a ist dargestellt, wie er sich nach der Beschichtung einer z.B. mit Laserstrahl nach dem Stand der Technik bearbeiteten Oberfläche 1 ergeben würde. Die gestrichelte Linie bezeichnet das Oberflächenniveau, wie es vor der Behandlung gegeben ist. Nach der Behandlung durch den Laserstrahl zeigen sich Vertiefungen 10 und auch Erhöhungen auf der Oberfläche 1. Die Struktur ist unregelmäßig. Weiterhin ist die Höhe der Beschichtung 5 relativ zum ursprünglichen Oberflächenniveau. In dieser Figur 2 ist auch schematisch ein Bauteil 30 dargestellt, welches über die Beschichtung 5 mit der bearbeiteten Oberfläche 1 verbunden ist. Zu erkennen ist, dass die Beschichtung 5 unterschiedliche Dicken aufweist.In the 2 and the enlargement of the section A in 2a is shown as it after the coating of a machined example with laser beam according to the prior art surface 1 would result. The dashed line indicates the surface level as given before the treatment. After treatment by the laser beam, depressions appear 10 and also elevations on the surface 1 , The structure is irregular. Furthermore, the height of the coating 5 relative to the original surface level. In this figure 2 is also schematically a component 30 represented, which about the coating 5 with the machined surface 1 connected is. It can be seen that the coating 5 has different thicknesses.

Die 3 zeigt demgegenüber eine Ausgestaltung der Struktur, wie sie erfindungsgemäß auf die Oberfläche 1 aufgebracht werden kann. Hier weist die Oberfläche 1 einen Wechsel von Vertiefungen oder Kavitäten 10 und Erhöhungen auf. Das Muster der Struktur als Wechsel von Vertiefung 10 und Erhöhung oder als Bereich ohne Vertiefung ist im Wesentlichen periodisch. Durch die Vertiefungen 10 kann das Beschichtungsmaterial gleichmäßig eindringen und die mechanische Belastbarkeit wird erhöht, indem sich die Beschichtung quasi in der Oberfläche 1 verkrallt. Die Oberfläche 1 ist weiterhin so gleichmäßig ausgestaltet, dass eine gleichmäßige Höhe oder zumindest eine Mindesthöhe der Beschichtung garantiert werden kann, ohne dass ein Übermaß an Beschichtungsmaterial von Nöten wäre.The 3 In contrast, shows an embodiment of the structure, as according to the invention on the surface 1 can be applied. Here is the surface 1 a change of wells or cavities 10 and increases. The pattern of the structure as a change of depression 10 and increase or as area without recess is essentially periodic. Through the depressions 10 the coating material can penetrate evenly and the mechanical load capacity is increased by the quasi-coating in the surface 1 digs. The surface 1 is also designed so uniform that a uniform height or at least a minimum height of the coating can be guaranteed without an excess of coating material would be necessary.

Der Ausschnitt A, der in der 4 dargestellt ist, zeigt eine einfachere Ausgestaltung des Musters oder der Mikrostrukturierung, die mit dem Laser aufgebracht wird. Weiterhin sind hier schematisch die Laserstrahlen 22 dargestellt. Indem der Fokus 23 der Laserstrahlen 22 jeweils oberhalb der Oberfläche 1 gehalten wird, ergeben sich Vertiefungen 10 mit einer negativen Flanke, d.h. die Vertiefungen werden in Richtung des Werkstückes 2 breiter. Somit kann die Beschichtung in die Vertiefungen 10 eindringen und sich quasi festkrallen, so dass eine höhere mechanische Belastbarkeit gegeben ist.The detail A, in the 4 shows a simpler embodiment of the pattern or the microstructure, which is applied with the laser. Furthermore, here are the laser beams schematically 22 shown. By the focus 23 the laser beams 22 each above the surface 1 is held, resulting in depressions 10 with a negative flank, ie the depressions are in the direction of the workpiece 2 wider. Thus, the coating in the wells 10 penetrate and quasi cling, so that a higher mechanical strength is given.

Die 5 zeigt die Vertiefungen 10 in der Oberfläche 1 beispielsweise eines Metalls, wie sie sich durch das dosierte Beschießen mit Laserstrahlen 22 ergeben. Der Fokus 23 der Laserstrahlen 22 liegt innerhalb der bearbeiteten Oberfläche, so dass die Kavitäten 10 eine negative und eine positive Flanke erhalten. Die negative Flanke bewirkt eine sehr gute mechanische Verankerung von Klebern als Beschichtung 5. Die positive Flanke dient in Verbindung mit einem angepassten Öffnungswinkel der akustischen Impedanzanpassung zwischen einem aufgeklebten Bauteil 30 und der bearbeiteten Oberfläche 1. Im Fall einer Beschichtung z.B. durch einen Lack kann so die Reflexion an dieser Oberfläche 1 gezielt reduziert werden.The 5 shows the pits 10 in the surface 1 for example, of a metal, as reflected by the metered bombardment with laser beams 22 result. The focus 23 the laser beams 22 lies within the machined surface, leaving the cavities 10 receive a negative and a positive edge. The negative edge causes a very good mechanical anchoring of adhesives as a coating 5 , The positive edge serves in conjunction with an adapted opening angle of the acoustic impedance matching between a glued component 30 and the machined surface 1 , In the case of a coating, for example by a lacquer, so the reflection on this surface 1 be specifically reduced.

Der Effekt der Impedanzanpassung wird durch den kontinuierlichen Übergang von der Impedanz des Klebers 5 in die des Werkstoffs der Oberfläche 1 unterstützt. Mit dem kontinuierlichen Übergang ist die Flächendichte von 100% Klebstoff zu 100% Werkstoff der Oberfläche in der Richtung senkrecht zur Oberfläche gemeint.The effect of impedance matching is due to the continuous transition from the impedance of the adhesive 5 in the material of the surface 1 supported. By the continuous transition is meant the areal density of 100% adhesive to 100% material of the surface in the direction perpendicular to the surface.

In der 6 ist ein Laser 21 zum Aufbringen der Struktur auf die Oberfläche 1 dargestellt. Die Strahlachse 24 der Laserstrahlen 22, die der Laser 21 erzeugt, ist dabei gegenüber der Senkrechten auf der Oberfläche 1 geneigt, d.h. die Laserstrahlen 22 treten unter einem Winkel zur Senkrechten in die Oberfläche ein. Weiterhin ist durch den Pfeil angedeutet, dass der Laser rotiert, so dass die Laserstrahlen 22 konzentrische Muster, bzw. eine aus konzentrischen Ringen bestehende Struktur auf der Oberfläche 1 erzeugen. In der 6a ist ein Schnitt durch den Bereich A dargestellt. Die Vertiefungen 10 in der Oberfläche 1 liegen jeweils schräg zu der Senkrechten. Die konzentrischen Ringe wiederum sind in der Draufsicht auf die Oberfläche 1 in der 6b dargestellt.In the 6 is a laser 21 for applying the structure to the surface 1 shown. The beam axis 24 the laser beams 22 that the laser 21 is generated, is opposite to the vertical on the surface 1 inclined, ie the laser beams 22 enter the surface at an angle to the vertical. Furthermore, indicated by the arrow that the laser rotates, so that the laser beams 22 concentric patterns, or a concentric ring structure on the surface 1 produce. In the 6a is a section through the area A shown. The wells 10 in the surface 1 each lie obliquely to the vertical. The concentric rings in turn are in plan view of the surface 1 in the 6b shown.

11: Oberflächesurface
22: Ultraschallwandlerultrasound transducer
55: Beschichtungcoating
1010: Vertiefungdeepening
2020: Steuereinheitcontrol unit
2121: Laserlaser
2222: Laserstrahlenlaser beams
2323: Fokus der Laserstrahlenfocus the laser beams
2424: Strahlachsebeam axis
3030: Bauteilcomponent

Claims

Method for producing an ultrasonic transducer ( 2 ), wherein on at least one surface ( 1 ) of the ultrasonic transducer ( 2 ) is applied to a selectable structure by means of laser radiation, and wherein the machined surface ( 1 ) with at least one coating ( 5 ).

Process according to claim 1, wherein in the coating ( 5 ) is a varnish or an adhesive.

Process according to claim 1, wherein the structure is chosen such that the adhesion of the coating ( 5 ) is supported.

Process according to claim 1, wherein the coating ( 5 ) at negative pressure on the surface ( 1 ), and / or wherein the coating ( 5 ) is cured at a higher pressure than when applied.

Process according to claim 1, wherein the coating ( 5 ) at least one component ( 30 ) is applied, and wherein the structure is selected such that an acoustic adaptation of the applied component ( 30 ) and / or the reflection of ultrasound through this machined surface ( 1 ) is changed specifically.

Method according to claim 1, wherein the structure is chosen such that the reflection of ultrasound by this machined surface ( 1 ) is changed specifically.

Method for processing a surface ( 1 ), wherein a structure is given, and wherein the structure by means of laser radiation to the surface ( 1 ) is applied.

The method of claim 7, wherein the structure by means of Focused laser radiation is applied to the surface.

A method according to claim 7, wherein the structure by means of laser radiation whose beam axis ( 24 ) is outside the perpendicular to the surface, is applied to the surface.

A method according to claim 7, wherein the structure by means of laser radiation whose beam axis ( 24 ) is rotated about a rotation axis, is applied to the surface.

Method according to claim 7, wherein on the surface ( 1 ) after application of the structure at least one coating ( 5 ) is applied.

Process according to claim 11, wherein the structure is chosen such that the adhesion of the coating ( 5 ) is supported.