DE3019410A1

DE3019410A1 - Verfahren zum herstellen einer ultraschallwandleranordnung

Info

Publication number: DE3019410A1
Application number: DE19803019410
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Phys. Dr. 8552 Höchstadt Diepers; Albert 8520 Buckenhof Paulus; Bertram 8520 Erlangen Sachs
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-05-21
Filing date: 1980-05-21
Publication date: 1981-11-26
Also published as: JPS5720099A; CA1157966A

Description

Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallwandleran-
ordnung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallwandleranordnung mit mehreren Wandlerelementen, die mit elektrischen Anschlußleitern versehen sind.
In der medizinischen Diagnostik sowie in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung werden Bilder aus dem Inneren eines zu untersuchenden Körpers mit Hilfe von Ultraschallimpulsen hergestellt, die von an der Oberfläche des Körpers angeordneten Ultraschallwandlern ausgestrahlt werden. Ein elektrischer Generator erzeugt regelbare Hochfrequenzenergie und speist im Behandlungsteil eine elektromechanische Wandleranordnung, die auf piezoelektrischer oder auch auf ferromagnetischer Grundlage arbeitet. Sie wandelt die zugeführte elektrische Hochfrequenzenergie in mechanische Ultraschallenergie gleicher Frequenz um. Die Wandlerelemente der Ultraschallwandleranordnung werden mit ihrer schwingenden Fläche unter Zwischenschalten eines geeigneten Ankopplungsmittels auf die Oberfläche des zu untersuchenden Körpers aufgesetzt. Die von den Wandlern erzeugte Ultraschallenergie in Form von Longitudinal- bzw. Dichtewellen wird in den Körper eingestrahlt und führt zu periodischen Verdichtungen und Verdünnungen der Materie in der Ausbreitungsrichtung. Der Ultraschallimpuls löst an den Grenzflächen zwischen den verschiedenen Körperteilen Echos aus, die aufgrund ihrer Laufzeit nacheinander von einem Empfänger aufgenommen werden, der zugleich als Sender verwendet werden kann, und anschließend einer Elektronik zugeführt. Mit einer linearen Kette von nebeneinander angeordneten Ultraschall-Schwingern, die zyklisch nach einem vorgegebenen Zeitablauf erregt werden, ist eine parallele Abtastung des zu untersuchenden Körpers möglich. Die Schwinger des Arrays, das können beispielsweise 50 oder mehr Schwinger sein, sind zur Steuerung mit einem elektrischen Anschlu8-leiter verbunden, beispielsweise verlötet.
Die Ultraschall-Schwinger eines solchen Arrays können durch sogenannte Feinteilung noch akustisch in Wandlerelemente aufgetrennt werden, deren Breite im allgemeinen wesentlich kleiner ist als ihre Hohe. Die Anordnung wird deshalb auch als Wandlerkamm bezeichnet. Die Breite dieser Wandlerelemente ist vorzugsweise wesentlich kleiner als die Hälfte der Wellenlänge und bei Arrays für höhere Frequenzen, beispielsweise oberhalb 5 MHz, mit Wandlerelementen, deren Breite weniger als 100 /um betragen kann, ist eine Kontaktierung durch Anlöten eines elektrischen Anschlußleiters, z.B. eines Drahtes, nur noch mit einem verhältnismäßig großen Aufwand möglich. Durch elektrische Parallelschaltung und gemeinsame Steuerung können jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Schwinger zu Schwingergruppen zusammengefaßt werden. Jede Gruppenkontaktierung erhält dann einen gemeinsamen Steuerleitungsanschluß (DE-PS 28 29 570).
Eine bekannte Auaführungsform einer Ultraschallschwingeranordnung mit einer linearen Kette von nebeneinander angeordneten Ultraschallschwingern kann durch entsprechende elektronische Steuerung als Sektorscanner betrieben werden. Die Ultraschallschwinger sind hergestellt durch Auflöten eines streifenförmigen Grundkörpers aus Piezomaterial auf eine Kontaktfolie aus Kupfer mit einer Dicke von 50 /um. Die gegenüberliegende Flachseite der Metallfolie ist auf einem Dämpfungskörper befestigt.
Durch Sägespalte kann der Piezokörper mit der Metallfolie in die getrennten Ultraschallschwinger aufgeteilt werden oder der Piezokörper wird mit einer bereits vorgefertigten Metallfolie verbunden, die durch entsprechende Ausschnitte bereits die erforderliche Struktur aufweist. Die an den Enden der Ultraschallschwinger überstehenden Teile der Metallfolie können mechanisch getrennt und jeweils mit einem elektrischen Steuerleiter verlötet werden (Europäische Offenlegungsschrift 5071).
Das nachträgliche Auftrennen der Randzonen in einzelne Kontaktfahnen kann zu Quer-Rissen und vollständigen Abrissen der Kontaktfolie führen. Außerdem neigen diese Kontaktfahnen aus Kupfer oder anderen Metallen aufgrund der Reaktion mit den Loten in der Umgebung der Lötstelle zur Versprödung und können brechen. Bei Verwendung einer vorgefertigten Metallfolie, die durch Photoätztechnik mit der erforderlichen Struktur versehen ist, kann beim Auflöten der Folie auf den Piezokörper eine Dehnung der Folie auftreten, die bereits bei der Dimensionierung einer Fotoätzmaske zur Festlegung der Eontaktfahnenabstände berUcksichtigt werden muß und einen zusätzlichen Aufwand erfordert. Die Sägespalte zwischen den Ultraschallschwingern sind auf die Spalte zwischen den Kontakttahnen zu setzen, was ebenfalls eine hohe Präzision in der Maskendimensionierung zum Ätzen der Kontaktfahnen, in der Löttechnik und der Sägetechnik mit genauer Zuordnung erfordert. Außerdem sind Metallfolien mit verhältnismäßig großer Dicke von beispielsweise 50 /um aus Akustischen Gründen wegen zu geringer Ankopplung an den Dämpfungskörper, wegen störender akustischer Reflexionen und zu großer Steifigkeit für höhere Frequenzen, beispielsweise oberhalb 2 MHz, nicht verwendbar.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Herstellen einer Ultraschallwandleranordnung mit einer großen Zahl von Ultraschallschwingern zu vereinfachen, insbesondere soll auch noch eine Kontaktierung von feingeteilten Ultraschallschwingern mit sehr geringer Breite der Wandlerelemente möglich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verfahrensschritte nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
Bei der Herstellung des Ultraschallwandlerkamms mit Wandlerelementen, die zwischen einem Anpassungskörper und einem Dämpfungskörper angeordnet sind, kann als Unterlage zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit für den anschließenden Feinteilungsvorgang, der im allgemeinen durch mechanische Zerteilung erfolgt, der Dämpfungskörper verwendet werden. Bei der Unterteilung des Piezokörpers wird sowohl der Piezokörper mit seinen Metallauflagen auf beiden Flachseiten als auch die mit ihm verbundene Kontaktfolie oder wenigstens die Metallauflage dieser Kontaktfolie aufgetrennt. Aus den an den Schmalseiten des Piezokörpers überstehenden Teilen der Kontaktfolie werden vorzugsweise anschließend Kontaktfahnen gebildet, deren Breite in Längsrichtung des Piezokörpers etwa der Breite eines Wandlerelementes oder der gesamten Breite der gemeinsam gesteuerten Wandlerelemente eines Ultraschallschwingers beträgt. Die Kontaktfolie kann aus einer durchgehenden Kunststoffolie bestehen, die mit einer Metallauflage versehen ist. Ihre Dicke ist wesentlich geringer als die Wellenlänge und beträgt bei einer Frequenz von wenigstens 2 MHz beispielsweise höchstens 10 /um. Die Metallauflage befindet sich auf der dem Piezokörper zugewandten Flachseite und ihre Dicke beträgt ebenfalls nicht mehr als 10 /um, vorzugsweise höchstens 1 /um. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, diese Kontaktfolie oder ihre elektrisch leitende Auflage vor ihrer Befestigung am Piezokörper beispielsweise durch Photoätztechnik oder durch Stanzen als Muster mit Ausschnitten zu gestalten, aus denen nach der Befestigung am Piezokörper die Anschlußfahnen hergestellt werden.
In einer besonderen Ausführungsform der Wandleranordnung können die auf den beiden gegenüberliegenden Schmalseiten des Piezokörpers überstehenden Teile der Kontaktfolie als Kontaktfahnen gestaltet sein, von denen nur eine mit einer elektrischen Steuerleitung verbunden wird und die andere auf eine vorbestimmte Länge derart gekürzt wird, daß sie nur noch elektrisch leitende Brücken für die Wandlerelemente jeweils eines Ultraschallschwingers bildet. In dieser Ausführungsform erhält jedes der Wandlerelemente an seinen beiden Enden eine Kontaktierung.
Auf der gegenUberliegenden freien Flachseite des Piezokörpers werden im allgemeinen alle Wandlerelemente mit einem gemeinsamen Anschlußleiter versehen, der in Form eines Bandes aus elektrisch leitendem Material alle Wandlerelemente überbrücken kann. Dieser gemeinsame Anschlußleiter kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Wandleranordnung ebenfalls als Flächenkontakt ausgebildet sein, insbesondere dadurch, daß auch auf dieser Flachseite die elektrisch leitende Oberfläche einer Folie befestigt wird, die ebenfalls wenigstens zum Teil aus elektrisch leitendem Material besteht, und deren an den Schmal seiten des Pieokörpers überstehende Teile als Leiterfahnen ausgebildet und mit dem Gegenpol der Steuerspannung verbunden werden. Sie bilden dann eine käfigartige-Abschirmung für die Steueranschlüsse der Wandlerelemente. Die unlösbare Verbindung der Kontaktfolie an der unteren Flachseite des Piezokörpers und mit der Abschirmfolie an der oberen Flachseite des Piezokörpers können zweckmäßig in einem gemeinsamen Arbeitsgang hergestellt werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 eine Teilansicht einer Ultraschallwandleranordnung schematisch veranschaulicht ist, mit deren Hilfe die Verfahrensschritte der Erfindung erläutert werden. Eine besondere AusfUhrungsform einer mit den Verfahrensschritten der Erfindung hergestellten Wandleranordnung ist in Figur 2 dargestellt. In Figur 3 ist eine besondere Ausführungsform einer Ultraschallwandleranordnung veranschaulicht.
In der Ausführungsform nach Figur 1 enthält eine Ultraschallwandleranordnung eine lineare Anordnung von Wandlerelementen 2, die zwischen einem Dämpfungskörper 4 und einem Anpassungskörper 5 in der Längsausdehnung der Wandleranordnung und in Richtung ihrer Breite hintereinander angeordnet sind. Mehrere einander benachbarte und elektrisch parallelgeschaltete und somit gemeinsam gesteuerte Wandlerelemente 2 bilden jeweils einen Schwinger, die mit 6, 7, 8 und 9 bezeichnet sind. In der praktischen Ausführungsform der Wandleranordnung können beispielsweise jeweils 8 Wandlerelemente, von denen in der Figur zur Vereinfachung nur 4 dargestellt sind, einen Schwinger bilden. Die Wandlerelemente 2 können vorzugsweise durch sogenannte Feinteilung eines streifen- oder quaderförmigen Piezokörpers 10 hergestellt sein. An den beiden Seitenflächen des Dämpfungskörpers 4 ist jeweils eine Leiterplatte 12 bzw. 13 befestigt, deren Oberfläche mit elektrischen Leitern versehen ist, von denen in der Figur lediglich vier angedeutet und mit 14 bis 17 bezeichnet sind. Diese Leiter dienen als Steuerleitungen für die Wandlerelemente 2 und sind jeweils mit einer Kontaktfahne 24 bzw. 26 bzw. 27 bzw. 28 verbunden, die aus einem an den Stirnflächen der Wandlerelemente 2 aus der Anordnung herausragenden Teil einer Kontaktfolie 20 hergestellt sind. Am gegenüberliegenden Ende der Wandlerelemente 2 ist an deren Unterseite in gleicher Weise eine Kontaktfolie 22 angebracht, die mit Kontaktfahnen versehen ist, von denen in der Figur nur die erste sichtbar und mit 25 bezeichnet ist. Die gemeinsame elektrische Rückleitung für die Stromversorgung der Wandlerelemente 2 bildet ein Leiter 30 aus elektrisch leitendem Material, von dem in der Figur nur die Stirnfläche sichtbar ist und der über einen in der Figur nicht dargestellten Leiter einer der Leiterplatten 12 und 13 mit dem Gegenpol der Stromversorgung verbunden ist.
Zur Herstellung der Wandleranordnung wird zunächst der auf seiner oberen und unteren Flachseite jeweils mit einer Metallauflage 18 bzw. 19 versehene Piezokörper 10 mit der elektrisch leitenden Oberflächenschicht einer Kontaktfolie mit einer Dicke von höchstens 10 um unlösbar verbunden, die wenigstens zum Teil aus Metall besteht und vorzugsweise geteilt sein kann, so daß sie nur die Randbereiche des Piezokörpers 10 abdeckt. Durch diese Teilung werden bei höheren Frequenzen, insbesondere 5 NHz und mehr, Reflexionen an den Grenzflächen der Kontaktfolie, welche die Pulsform ungünstig beeinflussen können, vermieden. Die Kontaktfolien 20 und 22 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere Poly-(diphenyloxid-pyromellithimid) (Polyimid, Kapton) oder auch aus einerPolyesterfolie auf zur Basis Äthylenglykol und Terephthalsäure (Mylar), die eine hohe mechanische Festigkeit haben und zugleich für eine verhältnismäßig hohe Temperaturbelastung während der nachfolgenden Metallisierungs- und Lötprozesse geeignet sind. Die Dicke der Kontaktfolie beträgt vorzugsweise wesentlich weniger als die Wellenlänge ) der Ultraschallfrequenz und kann für Polyimid beispielsweise etwa 7,5 jum und für Mylar beispielsweise nur etwa 2 lum betragen.
Zur Vorbereitung ihrer elektrisch leitenden Verbindung mit dem Piezokörper wird die in der Ausführungsform nach Figur 2 geteilte Kontaktfolie zunächst mit einer Metallauflage 21 und 23 versehen, deren Dicke 1 jum nicht wesentlich überschreitet. Die dünne Metallauflage 21 bzw. 23 der Kontaktfolie 20 bzw. 22 kann vorzugsweise aus wenigstens zwei Schichten bestehen, von denen die erste als Haftschicht 32 bzw. 35 dient und vorzugsweise aus Chrom oder auch aus Titan bestehen kann. Die Dicke der Chromschicht 32 bzw. 35 beträgt höchstens 1 lum, vorzugsweise etwa 0,02 ium. Die zweite Schicht hat eine gute elektrische Leitung und soll außerdem eine gute Haftung an der Materialverbindung zum Piezokörper 10 vermitteln. Diese Eigenschaft hat vorzugsweise Nickel; es sind aber auch Kupfer oder Silber sowie Gold und Platin geeignet. Die Dicke der Nickelschicht beträgt vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,2 /um.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, noch eine mittlere Schicht 34 bzw. 37 einzufügen, deren Material nur wenig und langsam mit einem Lot 42 bzw. 44 reagiert, das zur Verbindung der Kontaktfolie 20 bzw. 22 mit dem Piezokörper 10 vorgesehen ist. In Verbindung mit einer ersten Schicht 32 bzw. 35 aus Chrom kann die Lotstopschicht 34 bzw. 37 beispielsweise aus Platin und die dritte Schicht 33 bzw. 34 beispielsweise aus Gold bestehen. In diesem Fall kann die Dicke der Chromschicht 32 bzw. 35 vorzugsweise höchstens 0,05 /um und die Dicke der Platinschicht 34 bzw. 37 beispielsweise etwa 0,1 /um und die Dicke der Goldschicht 33 bzw. 36 beispielsweise etwa 0,2 /um betragen, so daß die gesamte Dicke der Metallauflage nicht wesentlich mehr als 0,35 jum beträgt.
Die Metallisierung 21 bzw. 23 kann vorzugsweise durch Sputtern aufgetragen werden. Dabei erhält man eine gute Haftung, die wegen der nachfolgenden Feinteilung des Piezokörpers 10 erforderlich ist. Dem Sputtern kann vorzugsweise ein Sputterätzprozeß vorausgehen, wodurch die Oberfläche der Kontaktfolie 20 bzwf 22 von Adsorptionsschichten und Staub gereinigt und zusätzlich aktiviert wird, was die Haftung der Metallauflage 21 bzw. 23 begünstigt. Die Metallauflage 21 bzw. 23 kann jedoch auch durch Ionenplattierung oder durch Aufdampfen hergestellt werden. Auch in diesem Fall wird die Kontaktfolie 20 bzw. 22 zunächst durch Ionenplattieren bzw.
Aufdampfen mit einer Haftschicht 32 bzw. 35 versehen.
Die Haftung kann noch dadurch verbessert werden, daß vor dem Aufbringen der Haftschicht 32 bzw. 35 die Oberfläche der Kontaktfolie 20 bzw. 22 in einem Sauerstoffplasma angeätzt wird.
Die unlösbare Verbindung der Kontaktfolie 20 bzw. 22 mit dem Piezokörper 10 muß frei von Lunkern sein, damit nach der Feinteilung des Piezokörpers 10 bei einer geringen Breite der dann entstehenden Wandlerelemente 2 von beispielsweise weniger als 100 /um eine Ablösung der Wandlerelemente 2 von der Kontaktfolie 20 bzw. 22 verhindert wird. Die Lotschichten 42 und 44 können deshalb vorzugsweise als Lot-Legierung oder auch als Mehrschichtfolge aus den Komponenten des Lotes aufgetragen werden, wie es in Figur 2 angedeutet ist. Als Lotschicht 42 bzw. 44 kann vorzugsweise dann ein Material mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt verwendet werden, wenn der Piezokörper 10 bereits polarisiert ist, damit eine vollständige oder auch nur teilweise Depolarisation vermie- den wird. Die Schichten können deshalb beispielsweise aus einem Indium-Zinn-Lot (InSn) zu gleichen Teilen bestehen, das vorzugsweise als Mehrschichtfolge, beispielsweise in vier Schichten, in einer Gesamtstärke von beispielsweise etwa 3 /um aufgedampft wird. Die Gesamtschichtstärke der Lotschichten 42 und 44 ist abhängig von der Oberflächenrauhigkeit des Piezokörpers 10 und kann etwa im Bereich von 0,5 und 6 jum liegen. Die Lotschichten 42 und 44 können mit der Metallschicht 18 des Piezokörpers 10 verbunden werden.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, im Bereich der herzustellenden Verbindung zwischen Piezokörper 10 und Kontaktfolien 20 bzw. 22 die Metallschicht 18 vorher mit einer als Lot geeigneten Auflage 46 bzw. 48 zu versehen.
Diese Lotauflagen 46 und 48 können zweckmäßig ebenfalls aufgedampft werden. Die Lötung selbst kann mit Flußmittelhilfe an Luft ausgeführt oder auch als Vakuumlötung ohne Flußmittel durchgeführt werden.
Die so hergestellte Baueinheit aus dem Piezokörper 10 und den Kontaktfolien 20 und 22 wird dann zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit ftr die nachfolgende Unterteilung des Piezokörpers 10 auf einer mechanisch stabilen Unterlage befestigt, die vorzugsweise der Dämpfungskörper 4 der Ultraschallwandleranordnung sein kann.
Diese Verbindung kann beispielsweise mit Hilfe eines Leitklebers 52 hergestellt werden.
Anschließend werden die Stdndlerelemente 2 durch Unterteilung des Piezokörpers 10 hergestellt. Diese Unterteilung erfolgt beispielsweise durch Einsaugen, wobei die Sägeschnitte von der Metallauflage 19 durch den Piezokörper 2 hindurch so tief geführt werden, daß auch noch elektrisch leitende Teile der Kontaktfolie 20 bzw. 22, d.h. die Metallauflagen 21 und 23, aufgetrennt werden.
Die Säge spalte reichen noch in den überstehenden Teil der Kontaktfolie hinein, jedoch nicht bis zu ihrem äußeren Rand.
Dann wird auf der Oberseite der Wandlerelemente 2 der gemeinsame Rückleiter 30 für die Steuerung der Wandlerelemente 2 befestigt, beispielsweise mit einer Schicht eines Leitklebers 54 festgeklebt. Der Anpassungskörper 5 kann ebenfalls mit einem Kleber 58 an der Metallschicht 19 des Piezokörpers 10 befestigt werden. Die Schichtdicken sind zur Verdeutlichung in der Figur wesentlich vergrößert dargestellt.
Die Kontaktfahnen 24 und 26 bis 28 und die Brücken 25 werden durch Auftrennen der überstehenden Teile der Kontaktfolie 20 bzw. 22 nach der Befestigung der Kontaktfolie mit dem Piezokörper 10 auf dem Dämpfungskörper 4 oder auch nach der Befestigung dieser Baueinheit am Anpassungskörper 5 hergestellt.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Kontaktfolie bereits vor der Befestigung ihrer Metallauflage am Piezokörper 10 als Profilkörper mit den Kontaktfahnen 24 und 26 bis 28 bzw. Kontaktbrücken 25 zu gestalten. Nach der Fertigstellung der Baueinheit aus Kontaktfolie, Piezokörper und Dämpfungskörper braucht man die Kontaktfahnen dann nur noch mit einem entsprechenden Steuerleiter zu verbinden.
Zur besseren Handhabung der Anordnung während der Herstellung der Anschlußfahnen 24 bis 28 kann es zweckmäßig sein, die Kontaktfahnen für benachbarte Schwinger jeweils abwechselnd auf gegenüberliegenden Schmalseiten des Piezokörpers 10 anzubringen. Der erste Schwinger 6 erhält dann nach Figur 2 seine Kontaktfahne 24 auf der rechten Seite der Anordnung, während die Kontaktfolie 22 an der gegenüberliegenden Schmalseite lediglich die Kontaktbrücke 25 für die Wandlerelemente 2 dieses Schwingers 6 bildet. Der folgende Schwinger 7 erhält dann seine Kontaktfahne 29 auf der linken Schmalseite des Piezokörpers 10 und wird mit einem Steuerleiter der Steuerplatte 13 verbunden, während die Kontaktfahne auf der rechten Schmalseite bis auf eine in Figur 2 nicht sichtbare Kontaktbrücke gekürzt wird.
Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Wandleranordnung besteht darin, daß nach Figur 3 die zwischen dem Dämpfungskörper 4 und dem Anpassungskörper 5 angeordneten Wandlerelemente 2 auch auf ihrer Oberseite in ihren äußeren Oberflächenbereichen mit einer vorzugsweise geteilten Abschirmfolie 60 bzw. 62 verbunden werden, die wenigstens in ihren an den Wandlerelementen 2 befestigten Oberflächenbereichen aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Metall, bestehen. Diese Metallauflagen 61 bzw. 63 können beispielsweise in gleicher Weise aufgebaut und hergestellt sein wie die Metallauflagen 21 und 23 der Kontaktfolien 20 bzw. 22.
Auch diese Metallauflagen 61 und 63 können in ihren zur Befestigung an den Wandlerelementen 2 vorgesehenen Oberflächenbereichen mit einer Lotauflage 66 bzw. 68 versehen sein, die in einem Lötvorgang an der Metallauflage 19 befestigt werden. Die Metallauflage 19 kann jedoch vorzugsweise ebenfalls vorher mit einer Lotauflage 70 bzw. 72 versehen sein, die aus dem gleichen Material wie die Lotauflagen 46 und 48 bestehen und ebenfalls vorzugsweise aufgedampft sein können.
Die Abschirmleiter 60 und 62 bilden eine gemeinsame Leitungsverbindung für den Gegenpol der Steuerspannung der Wandlerelemente 2. Ihre an den seitlichen Stirnflächen der Wandlerelemente 2 überstehenden Teile werden ebenfalls als Leiterfahnen 74 bzw. 75 ausgebildet, die mit einem gemeinsamen Leiter der Leiterplatten 12 und 13 verbunden werden. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die überstehenden Teile der Kontaktfolie nicht in Leiterfahnen aufzuteilen, sondern als gemeinsame brückenförmige Verbindung aller Wandlerelemente zu gestalten und an einer Stelle mit dem gemeinsamen Gegenpol zur Steuerspannung zu verbinden. Diese Abschirmfolien 60 und -62 mit ihren Kontaktfahnen 74 und 75 werden über die Kontaktfahnenreihe der Kontaktfolien 20 und 22 entlanggeführt und schirmen diese gegen hochfrequente Einstreuungen von außen ab. Der gemeinsame Verbindungsleiter 30 nach den Figuren 1 und 2 für die Oberseite der Wandlerelemente 2 ist dann nicht erforderlich.
In der Ausführungsform nach Figur 3 mit den Kontaktfolien 20 und 22 sowie den Abschirmfolien 60 und 62 kann der Piezokörper 10 nach der Metallisierung seiner Flachseiten vorzugsweise zunächst sowohl mit den Kontaktfolien 20 und 22 als auch mit den Abschirmfolien 60 und 62 verbunden und dann auf dem Därnpfungskörper 4 befestigt werden. Anschließend kann dann die Herstellung der Wandlerelemente 2 durch Feinteilung des Piezokörpers 10 vorgenommen werden, wobei die über den Rand des Piezokörpers 10 überstehenden Teile der oberen und unteren Kontaktfolien nach unten zum Dämpfungskörper 4 hin abgebogen und provisorisch zum Beispiel mit einem Kunststoffklebestreifen festgehalten werden, damit beim Feinteilen, z.B. durch Sägen, ein völliges Durchsägen bis zum äußeren Rand der überstehenden Teile vermieden wird.
26 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

PatentansDrUche= Q Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallwandleranordnung mit Wandlerelementen, die mit Kontaktfahnen einer Kontaktfolie versehen sind, g e k e n n -z e i c h n e t durch die Merkmale, daß a) wenigstens eine Flachseite einer als Kontaktfolie dienenden Kunststoffolie mit einer Metallauflage (21, 23) versehen wird, und daß b) wenigstens eine Flachseite eines streifenförmigen Piezokörpers (10) mit einem Oberflächenbereich der Metallauflage (21, 23) der Kontaktfolie unlösbar verbunden wird, c) deren andere Flachseite auf einem Dämpfungskörper (4) befestigt wird, und daß dann d) die Unterteilung des Piezokörpers (10) vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine geteilte Kontaktfolie (20 22) verwendet wird, deren Folienteile lediglich in ihrem Randbereich mit Jeweils einem.Randbereich des Piezokörpers (10) verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktfolie aus Poly-(diphenyloxid-pyromellithimid) oder aus einer Polyesterfolie auf der Basis Äthylenglykol und Terephtalsäure verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der AnsprUche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Kontaktfolie mit einer Dicke von höchstens 10 /um verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktfolie (20, 22) mit einer Metallauflage (21 bzw.

23) versehen wird, deren Dicke höchstens 10 lum, vorzugsweise höchstens 1 /um, insbesondere höchstens 0;3 /um, beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß die- Metallauflage (21, 23) durch Ausschnitte als Muster gestaltet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit Wandlerelementen, von. denen jeweils mehrere eine elektrisch gemeinsam gesteuerte Wandlergruppe bilden, d a -du rc h ge k-e n n z e i chn e t , daß nach der Feinteilung Folienteiles die an wenigstens einer der Schmalseiten-des Piezokörpers (10) überstehen, in Kontaktfahnen (25 bis 28) für die Wandlergruppen (6 bis 9) aufgetrennt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a -d u r c- h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die an einer der Schmalseiten des Piezokrpers (10) überstehenden Folienteile in Kontaktfahnen (24 und 26 bis 28) für die Wandlergruppen (6 bis 9) aufgetrennt werden, und daß die an der anderen Schmalseite überstehenden Folienteile in BrUckenkontakte (25) für die Wandlerelemente jeweils einer Wandlergruppe aufgetrennt werden.
9. Verfahren nach einem .er Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die andere Flachseite des Piezokörpers (10) mit der Metallauflage (62, 63) einer Abschirmfolie (60 bzw. 62) verbunden wird, deren an den Schmalseiten des Piezokörpers (10) überstehende Teile als Kontaktfahnen (74, 75) gestaltet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Verbindung des Piezokörpers (10) mit der Kontaktfolie (20, 22) und der Abschirmfolie (60, 62) in einem gemeinsamen Arbeitsgang vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß auf die Kontaktfolie eine Metallauflage aus mehreren Schichten aufgebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n-z e i c h n e t , daß die erste Schicht als Haftschicht (32 bzw. 35) aus Chrom und eine weitere Schicht (33 bzw. 36) aus Nickel aufgebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n nz e i c h n e t , daß-die erste Schicht als Haftschicht (32 bzw. 35) aus Chrom und eine weitere Schicht (33 bzw. 36) aus Gold oder Kupfer oder Silber oder Platin aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Dicke der Haftschicht höchstens 0,05 /um und die Dicke- der weiteren Schicht höchstens 0,2 ./um beträgt.
15. Verfahren nach Anspruch 11, d a u r c -h g e -k e n n z e i c hn e t , daß eine Metallauflage (21, 23) aus drei Sch-ichten (3< bis 34 bzw. 35 bis 37) dadurch aufgebracht wird, daß zwiæchen der Haftschicht (32 bzw. 35) und der weiteren Schicht (33 bzw. 36) noch eine Lotstop schicht (34 bzw. 37) eingefügt wird,
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e-i c h n e t , daß die Metallauflage (21, 23) durch Sputtern hergestellt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Oberfläche der Kontaktfolie (20, 22) vor dem Sputtern einem Sputterätzprozeß unterzogen wird.

18, Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallauflage durch Ionenplattieren oder Aufdampfen hergestellt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß vor dem Aufbringen der Haftschicht (32 bzw. 35) die Oberfläche der Kontaktfolie (20 bzw. 22) in umgebendem Sauerstoffplasma angeätzt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallauflage (21, 23) der Kontaktfolie (20 bzw. 22) in dem für die Verbindung mit dem Piezokörper vorgesehenen Oberflächenbereich mit einer Lotauflage (42 bzw. 44) versehen wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Lotauflage (42, 44) aufgedampft wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 und 20, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Mehrschichtfolge der Lotauflage (42 bzw. 44).

23. Verfahren nach Anspruch 22, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß vier Schichten aufgebracht werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Indium-Zinn-Lot (InSn) verwendet wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gesamtdicke der Lotauflage (42, 44) höchstens 6 /um, insbesondere höchstens 3 /um, beträgt.

26. Verfahren nach einem der Ansprlibhe 1 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Herstellen der Verbindung der Kontaktfolie (20, 22) mit dem Piezokörper (10) der zur Verbindung vorgesehene Oberflächenbereich des Piezokörpers (10) mit einer Lotauflage (46, 48) versehen wird.