DE69424067T2

DE69424067T2 - Ultraschallwandlerarray und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69424067T2
Application number: DE69424067T
Authority: DE
Inventors: Stephen Joseph Douglas; P. Michael Finsterwald; Ricky Gail Just
Original assignee: Parallel Design Inc
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2014-01-22
Also published as: EP0739656A2; EP0739656B1; US5423220A; CN1117275A; JPH08506227A; CN1046058C; DE69410078D1; DK0739656T3; KR100299277B1; US6038752A; US5637800A; DE69424067D1; EP0681513B1; EP0681513A1; US6014898A; JP2002084597A; EP0739656A3; JP3210671B2; DE69410078T2; AU6028294A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Ultraschallwandlerarrays und insbesondere ein Array mit einer Vielzahl von individuellen, akustisch isolierten Elementen, die gleichförmig entlang einer Achse, die geradlinig oder gekrümmt oder beides zugleich ist, verteilt sind.
Ultraschallwandlerarrays sind wohlbekannt im Stand der Technik und haben viele Anwendungen, unter anderem bei diagnostischen medizinischen Bildgebungsverfahren, Flüssigkeitsflußmessung und dem zerstörungsfreien Prüfen von Werkstoffen. Solche Anwendungen erfordern typischerweise eine hohe Empfindlichkeit und ein breitbandiges Frequenzspektrum zur Erzielung eines optimalen Auflösungsvermögens.
Ein Ultraschallwandlerarray beinhaltet typischerweise eine Vielzahl von individuellen Wandlerelementen, die gleichförmig entlang einer Arrayachse, die geradlinig (beispielsweise ein lineares Array), oder gekrümmt (beispielsweise ein konkaves oder konvexes Array) angeordnet sind. Die Wandlerelemente beinhalten jeweils eine piezoelektrische Schicht. Die Wandlerelemente beinhalten ferner eine oder mehrere darüberliegende akustische Abgleichschichten, typischerweise jeweils mit einer Viertelwellenlänge-Dicke. Das Array ist elektrisch betrieben durch die Variation der Übermittlungszeit zwischen benachbarten Wandlerelementen, um einen fokussierten Schallstrahl in einer Abbildungsebene zu erhalten. Eine gesteigerte Wandlerleistungsfähigkeit wird durch das elektrische Abstimmen der einzelnen Wandlerelemente zu einem Sende-/Empfänger- Schaltkreis erzielt, in dem die einzelnen Wandlerelemente akustisch an den Körper, der geprüft werden soll, abgeglichen werden und durch das akustische Isolieren der einzelnen Wandlerelemente voneinander. Die akustischen Abgleichsschichten werden gewöhnlich genommen, um den Transfer der Schallenergie von den piezoelektrischen Elementen in den Körper, der geprüft werden soll, zu verbessern.
Zusätzlich zum elektronischen Fokussieren innerhalb der Abbildungsebene ist es ferner notwendig, ein Fokussieren außerhalb der Ebene bereitzustellen. Dies wird typischerweise mechanisch erzielt durch die Benutzung von piezoelektrischen Schichten, die konkave Oberflächen aufweisen, oder durch die Benutzung flacher piezoelektrischer Schichten in Verbindung mit einer akustischen Linse.
Ein bekanntes Wandlerarray, das mechanisches Fokussieren beinhaltet, wird mit einem plankonkaven piezoelektrischen Substrat hergestellt. Die Kavität, die durch die konkave Oberfläche vorgegeben ist, wird mit einer Polymermischung aufgefüllt, wie z. B. einer Wolfram-Epoxid-Mischung, und dann eingeebnet. Ein Epoxid-Schicht-Substrat oder ein geeignetes Viertelwellenlängenabgleichsschichtsubstrat wird dann auf die flache Oberfläche der Füllschicht befestigt, um den Transfer der akustischen Energie von dem Bauelement zu verbessern. Einzelne Wandlerelemente werden durch das Schneiden der entstandenen gesandwichten Substrate mit einer Trennsäge hergestellt. In dem Schneidverfahren wird das Viertelwellenlängenabgleichsschichtsubstrat nicht geschnitten oder nur teilweise durchgeschnitten, so daß die einzelnen Wandlerelemente verbunden bleiben. Als Ergebnis dieser Konstruktion liegt ein Array vor, das mechanisch fokussiert ist und gleichzeitig eine flache Oberfläche an seiner Vorderseite aufweist. Nachdem elektrische Verbindungen zu den einzelnen Wandlerelementen hergestellt sind und das Array zu seiner gewünschten Konfiguration ausgebildet ist, beispielsweise linear, konkav oder konvex, wird eine Trägerschicht aufgebracht, um die Wandlerelemente aufzunehmen und die akustische Energie, die von dem piezoelektrischen Substrat übermittelt wird, zu absorbieren oder zu reflektieren.
Ein Nachteil dieses Arrays ist, daß es eine unerwünscht schmale Frequenzbandantwort liefert und eine niedrige Empfindlichkeit aufweist. Im Einzelnen hindert die ungleichförmige Dicke der Füllschicht die Übermittlung der akustischen Energie über einen breiten Frequenzbereich von dem piezoelektrischen Material in den Körper, der geprüft werden soll. Ferner steigert die schmale Frequenzbandantwort die Pulslänge der übermittelten akustischen Welle und begrenzt daher die axiale Auflösung des Arrays. Ein anderer Nachteil ist, daß die angrenzende akustische Abgleichsschicht unerwünschte Übersprechungen zwischen den Elementen anzeigt.
Eine andere gängige Konstruktionstechnik zum Herstellen von Wandlerelementen ist in dem US-Patent No. 4,734,963 von Ishiyama beschrieben. Bei dieser Technik wird eine flache Platte von einem piezoelektrischen Material benutzt und eine flexible Leiterplatte mit einem Schaltkreis wird an einen Teil der rückseitigen Oberfläche der flachen Platte gebondet. Des Weiteren werden wiederum flache Viertelwellenlängenabgleichsschichten mit gleichförmiger Dicke auf die Front der flachen piezoelektrischen Platte befestigt. Eine flexible Trägerplatte wird auf die rückseitige Oberfläche der piezoelektrischen Platte aufgebracht und nimmt einen Teil der angebrachten flexiblen Leiterplatte auf. Die einzelnen Wandlerelemente werden durch Durchschneiden der flachen piezoelektrischen Platte und der dazugehörigen flachen akustischen Abgleichsschichten mit einer Trennsäge durch die flexible Trägerplatte hergestellt. Die flexible Trägerplatte wird dann entlang einer Achse ausgebildet, die geradlinig, konkav oder konvex und zu einer Rückhalteplatte gebogen sind. Eine Linse aus einem Silikonelastomer wird an die vorderseitige Oberflä che der Viertelwellenlängenabgleichsschichten angebracht, um die gewünschte mechanische Fokussierung der einzelnen Elemente zu bewirken.
Ein Nachteil dieser Konstruktion ist, daß die Empfindlichkeit der Wandlerelemente negativ durch die Ineffizienz der Silikonlinse beeinträchtigt wird, was zu frequenzabhängigen Verlusten, die in dem Bereich, der gewöhnlicherweise für abbildende Arrays benutzt wird (3,5 bis 10 Mhz) hoch sind, führt. Die Herstellbarkeit wird ferner negativ durch die Erfordernis einer präzisen Justierung der Silikonlinse hinsichtlich der einzelnen Elemente des Arrays beeinträchtigt.
Eine weitere Konstruktionstechnik wird im US-Patent No. 5,042,492 von Dubut beschrieben, der eine konkave Anordnung von piezoelektrischen Elementen benutzt, die entlang ihrer vorderseitigen Oberflächen zu einer kontinuierlichen, deformierbaren akustischen Übergangsschicht befestigt sind. Diese letztere Schicht beinhaltet ein Metallisierungsblatt, das elektrisch die vorderseitigen Oberflächen der piezoelektrischen Elemente verbindet. Die rückseitigen Oberflächen der piezoelektrischen Elemente sind einzeln verbunden mit separaten Anschlußdrähten. Ein Nachteil dieser Konstruktion ist, daß dieses Metallisierungsblatt und das Blatt selber kontinuierlich über die piezoelektrischen Elemente verläuft und dabei die Wandlerleistungsfähigkeit negativ beeinträchtigt. Zusätzlich ist die einzelne Befestigung von Anschlußdrähten an die piezoelektrischen Elemente zeitaufwendig und birgt die Gefahr in sich, das Material dabei zu beschädigen.
Demzufolge besteht immer noch ein Bedürfnis für ein verbessertes Array von Ultraschallwandlerelementen, wobei jedes Element eine piezoelektrische Schicht aufweist, die mechanisch fokussiert ist ohne die Notwendigkeit einer akustischen Linse und die an eine oder mehrere gleichförmig dicke, ähn lich fokussierte Viertelwellenlängenschichten befestigt ist. Die einzelnen Wandlerelemente inklusive der dazugehörigen piezoelektrischen Schichten und Abgleichsschichten sollten ferner mechanisch voneinander entlang der Arrayachse isoliert sein, um unabhängige Wandlerelemente auszubilden, die entlang eines linearen oder gekrümmten Pfades ausbildbar sind. Ferner besteht ein Bedürfnis für ein Array, das reduzierte laterale Resonanzmoden aufweist und eine reduzierte akustische Bulk- Impedanz der piezoelektrischen Schichten aufweist. Ferner ist das Bedürfnis, die Zeit, die notwendig ist um die einzelnen Anschlüsse und/oder Masseanschlußdrähte an die Wandlerelemente zu verbinden sowie die Beschädigung, die während der Herstellung der elektrischen Verbindungen an dem Wandlerarray entsteht, zu minimieren. Mit der vorliegenden Erfindung wird dieses Bedürfnis gestillt.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 oder 15 gelöst. Die Unteransprüche beinhalten weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Das Ultraschallwandlerarray der vorliegenden Erfindung kann in der Form einer Sonde zum Gebrauch mit einer Ultraschallvorrichtung ausgebildet sein. Das Array beinhaltet eine Vielzahl von einzelnen Wandlerelementen, wobei jedes Wandlerelement eine piezoelektrische Schicht mit einer konkaven vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche und eine akustische Abgleichsschicht, die eine konkave vorderseitige Oberfläche, eine rückseitige Oberfläche und gleichförmige Dicke aufweist, aufweist. Mit dem Ausdruck "konkav" werden hier auch Einkerbungen umfaßt, die von gekrümmten Segmenten oder geraden Segmenten oder einer Kombination davon vorgegeben werden. Die rückseitige Oberfläche der akustischen Abgleichs schicht ist auf die konkave vorderseitige Oberfläche der piezoelektrischen Schicht angebracht. Die vor der vorderseitigen Oberfläche der piezoelektrischen Schicht und die vorderseitige und rückseitigen Oberflächen der akustischen Abgleichsschicht sind dazu geeignet, die jeweiligen Wandlerelemente in eine Abbildungsebene mechanisch zu fokussieren. Das Array beinhaltet weiter eine Trägervorrichtung, die die Wandlerelemente in einer räumlichen getrennten Beziehung voneinander trägt und die Wandlerelemente entlang einer Arrayachse, die in der Abbildungsebene angeordnet ist, justiert.
In einem separaten Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die vorderseitige Oberfläche der piezoelektrischen Schicht eine Reihe von Schlitzen beinhalteten, die in der Richtung der Arrayachse angeordnet sind. Die Schlitze dienen zur Minimierung der lateralen Resonanzmoden und zum Reduzieren der akustischen Bulk-Impedanz der piezoelektrischen Schicht. Des Weiteren gestatten die Schlitze, sofern eine konkave Gestalt zum mechanischen fokussieren gewünscht ist, daß die piezoelektrische Schicht leicht in eine konkave Form gebracht werden kann.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Verbindung der einzelnen Wandlerelemente des Arrays. Im einzelnen wird während des Herstellungsprozesses ein piezoelektrisches Substrat, das eventuell auf ein akustisches Abgleichsschichtsubstrat aufgebracht und geschnitten wird, um einzelne Wandlerelemente herzustellen, metallisiert und die rückseitige Oberfläche davon wird mit Isolationsschnitten versehen, um eine Elektrode, die die vorderseitige Oberfläche umhüllt, und eine isolierte Elektrode auf der rückseitigen Oberfläche herzustellen. Vor dem Schneiden der kombinierten piezoelektrisch/akustischen Abgleichsschichtsubstrate in die einzelnen Wandlerelemente kann eine flexible Leiterplatte mit einem Schaltkreis auf die Elektrode auf der rückseitigen Oberfläche gelötet werden. Masseanschlüsse können auf, die vorderseitige Oberfläche einhüllende Elektrode gelötet werden. Das Schneiden des piezoelektrischen Substrats zu dieser Zeit wird dann dazu führen, daß jedes Wandlerelement seinen eigenen Elektrodenanschluß und, Masseverbindung aufweist. Im Fall, wo die konkaven vorderseitigen Oberflächen geschlitzt sind, wie oben erwähnt, so daß eine Diskontinuität in der Elektrode, die die vorderseitige Oberfläche umhüllt, vorliegt, wird eine Schicht von einem geeigneten leitfähigen Material, so z. B. Kupfer, zwischen das piezoelektrische Substrat und das akustische Abgleichsschichtsubstrat gelegt, um eine elektrische Verbindung über die Schlitze zu der Masseverbindung zu gewährleisten.
Ein anderes Merkmal der Erfindung ist, daß die einzelnen Wandlerelemente für sich selbst unterteilt werden können, während die elektrische Verbindung dazu aufrechterhalten wird. So eine Struktur reduziert weiter laterale Resonanzmoden und die Zwischenelementübersprechung.
Das verbesserte Verfahren zum Herstellen des Ultraschallwandlerarrays, das oben beschrieben ist, beinhaltet das Bereitstellen eines piezoelektrischen Substrats mit einer vorderseitigen konkaven Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche und das Aufbringen einer oder mehrerer akustischer Abgleichsschichten von im wesentlichen gleichförmiger Dicke auf die konkave vorderseitige Oberfläche des piezoelektrischen Substrats, um eine Zwischenanordnung herzustellen. Die Zwischenanordnung wird auf eine flexible Frontträgerplatte aufgebracht und eine Reihe von im wesentlichen parallelen Schnitten werden vollständig durch die Zwischenanordnung und in die flexible Frontträgerplatte gemacht. Die Schnitte bilden eine Reihe von einzelnen Wandlerelementen, die entlang einer Arrayachse justiert sind, wobei jede eine piezoelektrische Schicht und eine oder mehrere akustische Abgleichs schicht aufweist. Daraufhin wird die Zwischenanordnung in ihren parallelen Schnitten in die gewünschte Form gebracht, in dem die Schichten gegen die Federspannung der flexiblen Frontträgerplatte um eine Arrayachse in der Abbildungsebene gebogen wird. Die so ausgebildete Zwischenanordnung wird dann auf ein Trägermaterial über die rückseitige Oberfläche des piezoelektrischen Substrats befestigt und die temporäre Frontträgerplatte wird entfernt, wobei das Ultraschallwandlerarray gespannt wird.
Ein weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt zu dem oben beschriebenen Verfahren ist es, eine Reihe von parallelen Schnitten, die in der Hauptsache durch das piezoelektrische Substrat gehen, zu machen, um die eingangs erwähnten Schlitze in die konkave vorderseitige Oberfläche des piezoelektrischen Substrats einzubringen. Ferner ist ein weiterer bevorzugter Verfahrensschritt die Verwendung eines thermoplastischen Klebers zwischen der flexiblen Frontträgerplatte und der oder den akustischen Abgleichsschichten, wobei der thermoplastische Kleber seine Klebkraft oberhalb einer vorbestimmten Temperatur verliert und die Trägerplatte freigibt.
Das obige Verfahren kann ferner durch das Auffüllen der Schnitte und der Schlitze mit einem Material, das eine niedrige akustische Impedanz aufweist, verbessert werden, um die Resonanzqualität des Arrays weiter zu verbessern. Weitere Weiterbildungen können durch das Aufbringen einer elastomeren Füllschicht auf der freiliegenden konkaven Oberfläche der akustischen Abgleichsschichten, nachdem die flexible Frontträgerplatte entfernt worden ist, erzielt werden, so daß die einzelnen Wandlerelemente elektrisch isoliert werden und die akustische Kopplung verbessert wird.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh rungsformen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei die Zeichnungen die Grundzüge der vorliegenden Erfindung beispielsweise veranschaulichen.
Fig. 1 ist eine isometrische Ansicht, zum Teil im Querschnitt, einer bevorzugten Ausführungsform eines Ultraschallwandlerarrays, das nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Ein Bereich des Arrays ist der Anschaulichkeit halber nicht gezeigt.
Fig. 2A ist ein vergrößerter Querschnitt des in der Fig. 1 nicht gezeigten Bereichs des Arrays, der die Wandlerelemente im Detail zeigt. Die Fig. 2B ist eine abgewandelte Form eines Teils des Arrays aus der Fig. 2A, und zeigt Wandlerunterelemente.
Fig. 3 ist eine Ansicht im Querschnitt des piezoelektrischen Substrats der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Ansicht im Querschnitt des piezoelektrischen Substrats aus der Fig. 3 mit einer Reihe von Sägeschnitten.
Fig. 5 ist eine Ansicht im Querschnitt des akustischen Abgleichsschichtensubstrats der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6A und 6B sind Endansichten, die die Formgebungsschritte der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Fig. 7 ist eine Ansicht im Querschnitt des piezoelektrischen Substrats und der akustischen Abgleichsschichtsubstrate, die auf die flexible Formträger platte gemäß der vorliegenden Erfindung befestigt sind.
Fig. 8 ist eine Ansicht im Querschnitt der Frontträgerplatte der dazugehörigen Wandlerelemente mit flexiblen Leiterplattenanschlüssen, die an ein konvexes Formwerkzeug befestigt sind gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 ist eine Ansicht im Querschnitt eines Wandlerelements und dazugehöriger Anschlußelemente, die von einer dielektrischen Deckschicht und einem Trägermaterial umhüllt sind gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Ein Ultraschallwandlerarray 10, das nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, ist in der Fig. 1 gezeigt. Das Array beinhaltet eine Vielzahl von einzelnen Ultraschallwandlerelementen 12, die innerhalb eines Gehäuses 14 gehäust sind. Die einzelnen Elemente sind elektrisch an Anschlüsse 16 einer flexiblen Leiterplatte und an Masseanschlüsse 18, die in ihrer Position durch ein polymeres Trägermaterial 80 gehalten werden, verbunden.
Eine dielektrische Deckschicht 20 ist um das Array und das Gehäuse ausgebildet.
Jedes einzelne Ultraschallwandlerelement 12 besteht aus einer piezoelektrischen Schicht 22, einer ersten akustischen Abgleichsschicht 24 und einer zweiten akustischen Abgleichsschicht 26, was auch aus der Fig. 2A hervorgeht. Die einzelnen Elemente werden mechanisch in eine gewünschte Abbil dungsebene, die durch die x-y-Achsen vorgegeben wird, infolge der konkaven Gestalt der piezoelektrischen und daran angrenzenden akustischen Abgleichsschichten fokussiert. Die einzelnen Elemente sind ferner voneinander mechanisch isoliert entlang der Arrayachse A, die sich in der Abbildungsebene befindet, was durch die Mittelpunkte der Sehnen, die sich zwischen den Enden der einzelnen Wandlerelemente befinden, definiert wird. Die vorderseitigen Oberflächen der piezoelektrischen Schicht 22 und der akustischen Abgleichsschichten 24, 26 sind in Richtung einer Achse B, die senkrecht zu der Arrayachse A verläuft, konkav ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Arrayachse A eine konvexe Gestalt, um ein Sektorscanning zu ermöglichen. Es wird aber aus dem folgenden deutlich, daß diese Arrayachse genausogut geradlinig oder gekrümmt oder auch eine Kombination aus geradlinigen Teilen und gekrümmten Teilen aufweisen kann.
Das Array von einzelnen Ultraschallwandlerelementen kann in der folgenden bevorzugten Weise hergestellt werden. Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, wird ein Teil eines piezoelektrischen Keramikmaterials zurückgedünnt und in eine quaderförmige Form geschnitten, um ein Substrat 30 mit einer vorderseitigen Oberfläche 32 und einer rückseitigen Oberfläche 34 auszubilden. Ein besonders geeignetes piezoelektrisches Keramikmaterial ist beispielsweise das unter der Bezeichnung 3203HD von Motorola Ceramic Products vertriebene Material. Dieses Material hat eine hohe Dichte und Stärke, die die Schneideschritte erleichtern, ohne daß die einzelnen Elemente zerbrochen werden.
Das piezoelektrische Substrat 30 wird ferner durch das Aufbringen einer Metallisierungsschicht 36 behandelt, so daß zuerst die Oberflächen mit einer 5%igen Fluorsäurelösung behan delt wird und dann elektrodenloses Nickelplattieren vorgenommen wird, wobei allgemein bekannte Plattiermaterialien und Vorrichtungen verwendet werden können. Andere Verfahren können anstatt des Plattierens des piezoelektrischen Substrats genommen werden, wie z. B. das Abscheiden von Chrom, Nickel, Gold oder anderen Metallen unter Vakuum. Das Plattiermaterial wird auf allen Oberflächen des piezoelektrischen Substrats aufgebracht. In der bevorzugten Ausführungsform wird danach eine Kupferschicht (die ungefähr 2 um dick ist) auf die erste Nickelschicht (die ungefähr 1 um dick ist) elektroplattiert und dann mit einer dünnen elektroplattierten Goldschicht (die dünner als 0,1 um ist) versehen, um einen Korrosionsschutz bereitzustellen.
Die Metallisierungsschicht 36 wird isoliert, um zwei Elektroden auszubilden, in dem zwei Sägeschnitte 38 durch die rückseitige Oberfläche 34 des piezoelektrischen Substrats vorgenommen werden. Eine Wafertrennsäge wird zu diesem Zweck eingesetzt. Die zwei Sägeschnitte geben eine Elektrode 40 auf der rückseitigen Oberfläche und eine davon separate vorderseitige Oberflächenelektrode 42 vor. Die Elektrode auf der vorderseitigen Oberfläche beinhaltet umhüllende Enden 44, die von der vorderseitigen Oberfläche 32 bis auf die rückseitige Oberfläche 34 des piezoelektrischen Substrates reichen. Die umhüllenden Enden 44 erstrecken sich ungefähr 1 mm über die jeweilige Seite der rückseitigen Oberfläche.
Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, wird das metallisierte und isolierte piezoelektrische Substrat 30 zum Schneiden durch Umdrehen und Befestigen der rückseitigen Oberflächenelektrode 34 auf einen Träger 46, beispielsweise einen isolierenden Polyesterfilm, vorbereitet. Ein thermoplastischer Kleber kann benutzt werden, um das piezoelektrische Substrat auf dem Trägerfilm zu befestigen. Unter der Benutzung einer Wafertrennsäge werden eine Reihe von Sägeschnitten 48 vorgenommen, die in der Hauptsache durch das piezoelektrische Substrat 30 gemacht werden, wobei nur ein kleiner Betrag, z. B. 50 um, von ungeschnittenem Substratmaterial zwischen einem inneren Ende 49 und den Sägeschnitten und der rückseitigen Oberfläche 34 des Substrats übriggelassen werden. Alternativ dazu werden die Sägeschnitte durch das Substrat 30 und die Elektrode auf der rückseitigen Oberfläche aber nicht vollständig durch diese rückseitige Elektrode gemacht. Sobald eine genügende Anzahl von Schnitten über das Stück und mit einem kleinen Abstand dazwischen gemacht werden, wird das Substrat flexibel, so daß es später gekrümmt oder in eine konkav gewünschte Form gebracht werden kann, wie es im folgenden im Detail beschrieben wird. Alternativ kann das Substrat linksseitig flach ausgebildet sein.
Ein anderer Zweck der Sägeschnitte 48 ist es, die lateralen Resonanzmoden in dem fertig gestellten Bauelement zu minimieren. Zu diesem Zweck werden die Sägeschnitte mit einem wenig harten, "lassy" Epoxidmaterial verfüllt. Zusätzlich können die Schnitte so ausgebildet werden, daß ein rechtwinkliger Raum zwischen ihnen, eine andere räumliche Trennung oder alternativ dazu eine zufällige räumliche Trennung vorliegt, um unerwünschte Resonanzmoden in der Nähe der Betriebsfrequenz des Wandlerarrays zu unterdrücken.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Periodizität der Sägeschnitte ungefähr halb so groß wie die Dicke des Substrats, wobei die Dicke des Substrats von der vorderseitigen zu der rückseitigen Oberfläche gemessen wird. Falls jedoch das Substrat zu dünn ist, um dies zuzulassen, werden die Sägeschnitte zufällig angeordnet, wobei die Abstände zwischen benachbarten Sägeschnitten in der Länge von einem vorbestimmten Maximum von ungefähr der zweifachen Dicke des Substrats zu einem vorbestimmten Minimum von ungefähr einer Hälfte des Substrats variiert. Ein Blatt, das eine Dicke von ungefähr 0,0025 bis 0,005 cm (0,001-0,002 inches) aufweist, kann dazu verwendet werden.
Für einen Fachmann ist es geläufig, daß das Substrat auch auf andere Arten und Weisen in eine konkave Gestalt gebracht werden kann, beispielsweise durch Verformen oder Wärmebehandlungen oder andere bekannte Verfahren, obwohl hier ein spezielles bevorzugtes Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Substrats beschrieben wurde. Der Begriff "konkav" beinhaltet hier auch Einkerbungen, die von gekrümmten Segmenten oder geradlinigen Segmenten oder einer Kombination davon vorgegeben werden. Es versteht sich auch von selbst, daß eine Vielzahl von piezoelektrischen Materialien bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, unter anderem Bleizinkonat, Bariumtitanat, Bleimetaniobat und Bleititanat, und auch piezoelektrische Kunststoffe (z. B. PVDF-Polymere und PVDF-TrFe-Copolymere), aber auch Verbundmaterialien (z. B. 1- 3-PZT-Polymerverbundmaterialien, PZT-Pulver, die in einer Polymermatrix dispergiert sind (0-3-Verbundmaterialien) und Mischungen von PZT und PVDF oder PVDF-TrFe) oder weichere Ferroelektrika (z. B. PMN : PT).
Das Verfahren zum Ausbilden der akustischen Abgleichsschicht wird nun unter Zuhilfenahme der Fig. 5 beschrieben. Im Einzelnen sind die ersten und zweiten akustischen Abgleichsschichten 24, 26 jeweils gezeigt. Die akustischen Abgleichsschichten können aus einem Polymer oder aus einem Polymerverbundmaterial mit gleichförmiger Dicke, die ungefähr gleich zu einer Viertelwellenlänge, die durch die Geschwindigkeit des Schalls in dem jeweiligen Material vorgegeben ist, wenn das Material auf dem piezoelektrischen Substrat 30 befestigt ist, bestehen. Die akustische Impedanz dieser Viertelwellenlängenschichten wird so gewählt, daß sie einen Zwischenwert zwischen dem des piezoelektrischen Substrats und dem des Körpers oder Mediums, das mit Ultraschall beaufschlagt werden soll, liegt. Z. B. ist die akustische Bulk-Impedanz in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei dem piezoelektrischen Material ungefähr 290 · 10&sup6; N Δ/m³ (29 MRayls). Die akustische Impedanz der ersten Viertelwellenlängenabgleichsschicht 24 ist ungefähr 65 · 10&sup6; N Δ/m³ (6,5 MRayls) Die akustische Impedanz kann durch eine Epoxidauffüllung mit Lithiumaluminiumsilikat erzielt werden. Die Impedanz der zweiten Viertelwellenlängenschicht 26 ist ungefähr 25 · 10&sup6; N Δ/m³ (2,5 MRayls) und kann durch eine ungefüllte Epoxidschicht erreicht werden.
In der bevorzugten Ausführungsform wird eine flache, polierte Bearbeitungsoberfläche (nicht gezeigt) aus Titan als Träger benutzt, um die akustischen Abgleichsschichten herzustellen. Als erster Schritt wird eine Kupferschicht 52 oder ein anderes elektrisch leitfähiges Material, mit ungefähr einer Dicke von 1 um auf die flache Oberfläche der Titanbearbeitungsplatte elektroplatiert. Die erste akustische Abgleichsschicht aus Epoxidmaterial wird dann auf die Kupferschicht gegossen, mit der sie sich während des Aushärtens verbindet. Diese Epoxidschicht wird dann auf eine gleichförmige Dicke gedünnt, die ungefähr einer Viertelwellenlänge bei der gewünschten Betriebsfrequenz entspricht, wie sie über die Schallgeschwindigkeit in dem Material gemessen wird. Die zweite akustische Abgleichsschicht wird auf ähnliche Weise gegossen und auf ungefähr eine Viertelwellenlänge in der Dicke zurückgedünnt, wie sie über die Schallgeschwindigkeit in dem Material gemessen wird. Um die Verbindung zwischen der Kupferschicht und der ersten akustischen Abgleichsschicht zu verbessern, wird eine Zinnschicht (nicht gezeigt) auf die Kupferschicht elektroplatiert.
Nachdem das Schleifen der zweiten akustischen Abgleichsschicht beendet ist, werden die Abgleichsschichten mit der damit verbundene Kupferschicht von der Titanplatte gelöst, um eine Lamination der zwei akustischen Abgleichsschichten und der Kupferschicht zu erzielen. Auf diese Weise wird ein akustisches Abgleichsschichtensubstrat 54 ausgebildet, das eine elektrisch leitfähige Oberfläche auf zumindest einer seiner Oberflächen aufweist.
In der bevorzugten Ausführungsform werden zwei akustische Abgleichsschichten und eine Kupferschicht wie oben beschrieben verwendet. Es wird aber angemerkt, daß mehr als zwei Abgleichsschichten verwendet werden können und daß es verschiedene Mittel gibt, mit welchen diese Viertelwellenlängenschichten ausgebildet werden können. Alternativ kann ein elektrisch leitfähiges Material, das eine geeignete akustische Impedanz aufweist, wie z. B. Graphit, silbergefülltes Epoxid und Kohlenstofffasern verwendet werden, um die erste Abgleichsschicht herzustellen, und die Kupferschicht kann dabei weggelassen werden. Es ist auch möglich, eine einzelne Abgleichsschicht mit einer akustischen Impedanz von ungefähr 40 · 10&sup6; N Δ/m³ (4 MRayls) zu benutzen, beispielsweise anstatt mehrfacher Abgleichsschichten. Die Viertelwellenlängenmaterialien können auch durch Aufspritzen auf die Oberfläche des piezoelektrischen Substrats oder alternativ dazu durch Gießen- und Schleifverfahren hergestellt werden.
Des Weiteren wird ein bevorzugtes Verfahren zum Konkavausbilden des piezoelektrischen Substrats 30 und des akustischen Abgleichsschichtensubstrat 54 nun beschrieben. Wie aus der Fig. 6A hervorgeht, ist dort eine Presse mit einer konkaven Grundfläche 56 und einem Pressenstempel 58 gezeigt. Das akustische Abgleichsschichtensubstrat 54 wird zwischen die Grundform und den Pressenstempel gebracht, wobei die Kupferschicht 52 zu der Grundform 56 gerichtet ist. Da das piezoelektrische Substrat 30 mit der Kupferschicht in eine darauffolgenden Pressoperation verbunden wird, wird ein Kunststoff klemmstück 62 zwischen die Kupferschicht und die Grundform gebracht, um jegliche Abweichungen auszugleichen.
Zur gleichen Zeit, zu der das akustische Abgleichsschichtensubstrat in die konkave Grundform gepreßt wird, wird vorübergehend eine flexible Frontträgerplatte 64 auf die Front der zweiten akustischen Abgleichsschicht 26 aufgebracht. Die Trägerplatte 64 hat eine konvexe Oberfläche 66, die zu der zweiten akustischen Abgleichsschicht zeigt. Die Krümmung der konvexen Oberfläche ist ähnlich zur Krümmung, die in das akustische Abgleichsschichtensubstrat eingepreßt wird. Eine thermoplastische Klebeschicht 67 kann verwendet werden, um die Verbindung zwischen der Trägerplatte 64 und dem Substrat 54 aufrechtzuerhalten, so daß bei Temperaturen unterhalb 120º beispielsweise die Trägerplatte mit den Abgleichsschichten verbunden bleibt. Die Trägerplatte hat auch eine flache Oberfläche 68 um zeitweise mit einem Abtrennstift 70 verbunden zu werden. Ein Sprühkleber kann verwendet werden, um die Trägerplatte mit dem Abtrennstift zu verbinden, wobei letzterer lösbar mit dem Pressstempel 58 verbunden ist.
Nach dem ersten Pressvorgang, wobei das akustische Abgleichsschichtsubstrat 54 konkav ausgebildet wird und zeitweise mit der flexiblen Frontträgerplatte 64 verbunden wird, wird die Presse für eine zweite Pressoperation verwendet, in dem das piezoelektrische Substrat 30, das immer noch mit dem Träger 46 verbunden ist, zwischen das gepreßte akustische Abgleichsschichtensubstrat und die Grundform 56 plaziert wird, was auch aus der Fig. 6B hervorgeht. Ein dünnes Kunststoffklemmstück 60 kann zwischen das piezoelektrische Substrat und die Grundform gebracht werden, um Abweichungen in der Krümmung der Grundform auszugleichen.
Zu derselben Zeit, zu der das piezoelektrische Substrat 30 konkav ausgebildet wird, wird das akustische Abgleichsschich tensubstrat 54 mit der flexiblen Frontträgerplatte dauerhaft mit dem piezoelektrischen Substrat verbunden, wobei ein geeigneter Kleber 71 verwendet wird. Wenn gewünscht, kann eine Zinnschicht (nicht gezeigt) auf die Kupferschicht elektroplatiert werden, um die Verbindung zu verstärken. In der bevorzugten Ausführungsform werden beide Pressvorgänge bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt, beispielsweise findet das Verpressen in einem Ofen statt.
Nach dem Pressen werden die erzeugten verbundenen und ausgebildeten piezoelektrischen akustischen Abgleichschichtensubstrate aus der Presse entfernt. Der Trägerfilm 46 wird dann entfernt und die Ecken werden getrimmt, um eine Zwischenvorrichtung 72 auszubilden, was aus der Fig. 7 hervorgeht. Die Pressoperation, die gerade beschrieben wurde, erzeugt ein mechanisch fokussiertes piezoelektrisches Substrat mit dazugehörigen akustischen Abgleichschichten.
Wie aus den Fig. 7 und 8 hervorgeht, können die elektrischen Verbindungen durch Verlöten der zwei kupfernen Massenfolienstreifen 18 mit der umhüllenden vorderseitigen Elektrode 42, die an jedem einzelnen Isolationsschnitt 38 auf dem konkav ausgebildeten piezoelektrischen Substrat 30 vorliegt, ausgebildet werden. Die Anschlüsse 16 der flexiblen Leiterplatte werden dann auf die rückseitige Elektrode 40 gelötet, die an jeden einzelnen Isolationsschnitt angrenzt und gegenüber den Massefolienstreifen des konkav ausgeprägten piezoelektrischen Substrats vorliegen.
Vor dem Sägen werden die Anschlüsse 16 und die Massefolie 18 übergefaltet, so daß sich diese hinunter über die flexible Frontträgerplatte 64 erstrecken und eine Wafertrennsäge wird über die Zwischenvorrichtung 72 befestigt (wobei der Abtrennstift 70 noch befestigt ist). Die einzelnen Wandlerelemente 12 des Arrays werden durch das Herstellen einer Reihe von pa rallelen Sägeschnitten 82 ausgebildet, die orthogonal zu der Abbildungsebene vorliegen, wobei durch die Anschlüsse 16 der flexiblen Leiterplatte und die Massefolien 18, das piezoelektrische Substrat 30 und das akustische Abgleichsschichtensubstrat 54 aber nicht vollständig durch die flexible Frontträgerplatte 64 gesägt wird. Auf diese Weise werden die einzelnen Wandlerelemente und die dazugehörigen Anschlußvorrichtungen voneinander isoliert. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Räume zwischen den Sägeschnitten 48 in dem piezoelektrischen Substrat (s. Fig. 4) und die Räume zwischen den Sägeschnitten 82 in der Zwischenvorrichtung 72 gleichförmig und bilden gleichermaßen eine Vielzahl von piezoelektrischen Stäben 90 in dem Array (s. Fig. 2A).
Durch das Falten der Anschlüsse und der Massefolien vor dem Sägen nach unten wird erzielt, daß die Anschlüsse und die Massefolien nur teilweise durchgeschnitten werden, so daß die Unversehrtheit der flexiblen Leiterplatte und der Masseverbindungen gewährleistet ist (s. beispielsweise Fig. 2A). In der Fig. 7 werden zwei Anschlüsse 16 gezeigt. In diesem Fall sind alternierende Wandlerelemente an die Anschlüsse auf einer Seite gebunden, wo hingegen die dazwischen auftretenden Wandlerelemente mit den Anschlüssen auf der anderen Seite verbunden sind. Eine zusätzliche Massefolie ist aber überflüssig.
In einer alternativen Ausführungsform, die in der Fig. 2B gezeigt ist, weist das Ultraschallwandlerarray einige Wandlerelemente auf, wobei jedes Element aus zwei Unterelementen 12A, 12B zusammengesetzt ist, die zueinander elektrisch parallel verbunden sind. So ein Array wird dadurch hergestellt, daß die Zwischenvorrichtung so gesägt wird, daß die Säge Schnitte nicht nur zwischen den Signalleitern 72 auf den Anschlüssen 16 der flexiblen Leiterplatte gemacht werden, sondern auch durch die Signalleiter selbst. Die Unterelemente helfen dabei laterale Resonanzmoden und Zwischenelementübersprechung zu reduzieren. Alternativ dazu kann ein Wandlerelement aus mehr als zwei Unterelementen zusammengesetzt sein.
Bezugnehmend auf die Fig. 8, wird nach dem Sägen der Abtrennstift 70 entfernt und die flexible Frontträgerplatte 64 und die dazugehörigen einzelnen Wandlerelemente 12 können entlang der gewünschten Arrayachse durch Biegen und vorübergehendes Befestigen auf eine Konvexträgerplatte auf ein konvexes, konkaves oder geradliniges Formwerkzeug 76 geformt werden. Das Gehäuse 14 aus einem geeigneten Material, beispielsweise Aluminium, wird dann um die besagte Frontträgerplatte und die dazugehörigen Wandlerelemente montiert. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Sägeschnitte 82 mit einem niedrigimpedanten akustischen Abgleichsmaterial, wie z. B. einem niedrigen Polyurethan (nicht gezeigt) verfüllt, um die Resonanzqualität zu verbessern.
Wie aus der Fig. 8 hervorgeht, wird das Polymerträgermaterial 80 (s. auch Fig. 1) in die Kavität, die durch das Gehäuse 14 und die Frontträgerplatte 64 vorgegeben wird gegossen, um die Wandlerelemente und die dazugehörigen elektrischen Anschlußvorrichtungen einzuschließen. So ein Trägermaterial weist idealerweise eine niedrige akustische Impedanz, beispielsweise < 20 · 10&sup6; N Δ/m³ (2 MRayls) auf und kann aus einem Polymer, das mit einem Plastik oder kleinen Glaskugeln gefüllt ist zusammengesetzt sein, um die akustische Impedanz zu reduzieren. Alternativ dazu kann aber auch eine hochimpedante akustische Verbindung benutzt werden, um die Frequenzbandbreite der Wandlerelemente unter Einschränkung der Empfindlichkeit zu verbessern.
Um ein vollständiges Produkt herzustellen, wird die flexible Frontträgerplatte 64 durch Erwärmen des Wandlerarrays auf eine Temperatur, die höher als 120ºC ist, und durch Ablösen der Trägerplatte bereitgestellt, um die konkave Oberfläche der zweiten Abgleichsschicht 26 freizulegen. Die Wandlerelemente bleiben fest in dem Gehäuse durch das Polymerträgermaterial 80. Wie aus der Fig. 9 hervorgeht, wird das Array dann in eine Form (nicht gezeigt) eingebracht, welche mit einem Polyurethanpolymer benetzt ist, um eine dielektrische Deckschicht 20 auszubilden, die die konkave Oberfläche der zweiten Abgleichsschicht 26 ausfüllt und versiegelt und eine äußere Oberfläche, beispielsweise eine flache oder eine konvexe Oberfläche, vorzugeben, die so gewählt ist um eine verbesserte akustische Kopplung an den Gegenstand zu gewährleisten, der geprüft werden soll. Die Schallgeschwindigkeit in der Deckschicht wird nahezu auf die des Mediums eingestellt, in dem der Schall sich ausbreiten soll oder in das Medium, das geprüft werden soll, um die Defokussiereffekte zu minimieren. Eine akustische Impedanz von 16 · 10&sup6; N Δ/m³ (1,6 MRayls) gewährleistet einen guten Abgleich zwischen der Viertelwellenlängenschicht und einem Medium, wie z. B. Wasser oder einem menschlichen Körper.
Es wird aus der vorgehenden Beschreibung verständlich, daß die vorliegende Erfindung ein Ultraschallwandlerarray bereitstellt, das einzelne Wandlerelemente, die mechanisch unter Zuhilfenahme von konkaven piezoelektrischen Elementen und ähnlich konkav ausgebildeten, eine gleichförmige Dicke aufweisenden akustischen Abgleichsschichten fokussiert sind, aufweist, ohne die Notwendigkeit einer akustischen Linse. Die einzelnen Wandlerelemente sind akustisch voneinander entlang der Arrayachse isoliert und voneinander räumlich über Schnitte getrennt, die hauptsächlich durch das piezoelektrische Substrat und die Abgleichsschichten gehen, um unabhängige Elemente auszubilden.
Natürlich versteht es sich von selbst, daß Abwandlungen der vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiele Fachleuten na heliegen werden. Dementsprechend darf der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht von den einzelnen Ausführungsbeispielen, die oben erörtert wurden, begrenzt werden, sondern sollte nur über die dazugehörigen Patentansprüche und deren Äquivalente bestimmt werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallwandlerarray (10) mit folgenden Schritten:

- Bereitstellen eines flachen piezoelektrischen Substrats (30) mit einer vorderseitigen Oberfläche, die durch eine vorderseitige Elektrode (42) überdeckt ist, und einer rückseitigen Oberfläche, die von einer rückseitigen Elektrode (40) überdeckt ist;

- Schneiden einer Reihe von im wesentlichen parallelen Schlitzen (48) im wesentlichen durch das piezoelektrische Substrat von der vorderseitigen Oberfläche des Substrats her;

- Aufbringen einer akustischen Abgleichschicht (24) von im wesentlichen gleichförmiger Dicke auf die geschlitzte vorderseitige Oberfläche des piezoelektrischen Substrats (30), um eine Zwischenanordnung herzustellen, wobei die akustische Abgleichschicht Mittel (24, 52) beinhaltet, um einen elektrisch leitfähigen Pfad über die Reihe von Schlitzen der piezoelektrischen Schicht herzustellen;

- Befestigen der Zwischenanordnung auf eine Frontträgerplatte (64);

- Schneiden einer Reihe von im wesentlichen parallelen Schnitten (82) im wesentlichen durch das piezoelektrische Substrat (30) und die akustische Abgleichschicht (24) der Zwischenanordnung von der rückseitigen Oberfläche des piezoelektrischen Substrats her, wobei die Reihe von parallelen Schnitten (82) in Ebenen gemacht wird, die im wesentlichen senkrecht zu der Reihe der parallelen Schlitze (48) sind, die vorher im wesentlichen durch das piezoelektrische Substrat gemacht wurden, und die Reihe von parallelen Schnitten eine Vielzahl von einzelnen Wandlerelementen (12) bilden;

- Aufbringen eines Trägermaterials (80) auf die rückseitige Oberfläche des piezoelektrischen Substrats der Zwischenanordnung und

- Entfernen der Frontträgerplatte (64), um ein Ultraschallwandlerarray (10) zu erzielen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem weiteren Schritt:

- Formen des geschlitzten piezoelektrischen Substrats in einer Presse, so daß die vorderseitige Oberfläche des Substrats konkav ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schneiden der Reihe von im wesentlichen parallelen Schlitzen (48) durch das piezoelektrische Substrat vollständig durch die vorderseitige Elektrode erfolgt und das Aufbringen einer akustischen Abgleichschicht (24) und elektrischer Verbindungspfadmittel (52) das Ausbilden einer dünnen, metallischen Elektrodenschicht (52) auf der Unterseite der akustischen Abgleichschicht und das Aufbringen der akustischen Abgleichschicht auf das piezoelektrische Substrat beinhaltet, wobei die Elektrodenschicht der akustischen Abgleichschicht die vorderseitige Elektrode des piezoelektrischen Substrats elektrisch kontaktiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Frontträgerplatte (64) flexibel ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Schneiden der Reihe von im wesentlichen parallelen Schnitten (82) das vollständige Durchschneiden durch die Zwischenanordnung in die Frontträgerplatte (64) beinhaltet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, welches ferner das Ausbilden der Zwischenanordnung in die gewünschte Form durch Biegen des Substrats und der Abgleichschicht gegen die Federspannung der flexiblen Frontträgerplatte beinhaltet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Herstellen der Zwischenanordnung das Befestigen der akustischen Abgleichschicht auf die Frontträgerplatte mit einem thermoplastischem Kleber (67), der seine Klebkraft oberhalb einer vorbestimmten Temperatur verliert, beinhaltet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden weiteren Schritten:

- Anbringen flexibler, gedruckter Schaltungssignalleiter (16) an der rückseitigen Elektrode (40) auf der rückseitigen Oberfläche des piezoelektrischen Substrats und

- Anbringen eines flexiblen Massenleiters (18) an der vorderseitigen Elektrode (42) auf der vorderseitigen Oberfläche des piezoelektrischen Substrats,

- wobei der Schritt des Schneidens der Reihe von im wesentlichen parallelen Schnitten (82) das Schneiden der Signalleiter (16) beinhaltet, um einen einzelnen Signalleiter für jedes Wandlerelement elektrisch zu isolieren.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit folgenden weiteren Schritten:

- Bereitstellen von Mitteln zum Fokussieren der Vielzahl von Wandlerelementen in einer Ebene senkrecht zu der Arrayachse (A-A).

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Fokussiermittel eine akustische Linse sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Fokussiermittel die Formen der vorderseitigen Oberflächen des piezoelektrischen Substrats (30) und der akustischen Abgleichschicht (24) für jedes Wandlerelement (12) sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Bereitstellen der Zwischenanordnung beinhaltet:

- Metallisieren der gesamten Oberflächen des piezoelektrischen Substrats und

- Durchschneiden der Metallisierung (36) auf der rückseitigen Oberfläche des piezoelektrischen Substrats, um die rückseitige Elektrode (40) auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats und die vorderseitige Elektrode (42) auf der vorderseitigen Oberfläche des Substrats auszubilden, wobei die vorderseitige Elektrode sich bis auf einen Bereich der rückseitigen Oberfläche erstreckt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Herstellen der Zwischenanordnung das Befestigen der akustischen Abgleichschicht auf eine konvex ausgebildete vorderseitige Oberfläche der Frontträgerplatte beinhaltet.

14. Ultraschallwandlerarray (10) mit einer Bildebene zum Testen eines Körpers mit:

- Einer Vielzahl von Wandlerelementen (12), die entlang einer Arrayachse (A-A) in der Abbildungsebene justiert sind,

- wobei jedes der Wandlerelemente eine piezoelektrische Schicht (30) mit einer vorderseitigen Oberfläche, die von einer vorderseitigen Elektrode (42) überdeckt ist, und eine rückseitige Oberfläche, die von einer rückseitigen Elektrode (40) überdeckt ist, und die vorderseitige Oberfläche durch eine Reihe von Schlitzen (48), die in Richtung der Arrayachse (A-A) angeordnet sind, durchbrochen ist, beinhaltet;

- einer ersten akustischen Abgleichschicht (24) mit einer vorderseitigen Oberfläche und gleichförmiger Dicke, die auf die vorderseitige Oberfläche der piezoelektrischen Schicht (30) befestigt ist;

- Mitteln (24, 52) zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Pfades über die Reihe von Schlitzen der piezoelektrischen Schicht (30),

- wobei die piezoelektrische Schicht und zumindest ein Bereich der ersten akustischen Abgleichschicht (24) räumlich von dem angrenzenden Wandlerelement (12) getrennt sind;

- einer Trägervorrichtung (80), die die Vielzahl von Wandlerelementen in der justierten, räumlich voneinander getrennten Lage entlang der Arrayachse (A-A) lagert und

- Mitteln zum Fokussieren jedes einzelnen Wandlerelements in einer Ebene senkrecht zur Anordnungsachse, wobei die Fokussiermittel eine akustische Linse sind.

15. Ultraschallwandlerarray nach Anspruch 14, wobei ein flexibler Signalleiter (16) an der rückseitigen Elektrode (40) jedes einzelnen Wandlerelementes angebracht ist und ein flexibler Massenleiter (18) an der vorderseitigen Elektrode (42) jedes einzelnen Wandlerelementes angebracht ist.

16. Ultraschallwandlerarray nach einem der Ansprüche 14 oder 15, mit einem dielektrischen Material, das eine äußere Deckschicht (20) für die Vielzahl von Wandlerelementen bildet.

17. Ultraschallwandlerarray nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Mittel zum Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Pfads eine elektrisch leitfähige Schicht (52) zwischen der piezoelektrischen Schicht und der akustischen Abgleichschicht jedes einzelnen Wandlerelementes beinhalten.

18. Ultraschallwandlerarray nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die erste akustische Abgleichschicht (24) jedes einzelnen Wandlerelementes (12) in dem Array von den ersten akustischen Abgleichschichten (24) der benachbarten Wandlerelemente (12) in dem Array (10) vollständig räumlich getrennt ist.