FR2460085A1

FR2460085A1 - Procede pour la realisation de transducteurs ultra-acoustiques a raies ou a matrice de points et transducteurs ainsi obtenus

Info

Publication number: FR2460085A1
Application number: FR8013809A
Authority: FR
Inventors: Donello Assenza; Massimo Pappalardo
Original assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Current assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1981-01-16
Also published as: NL8003428A; FR2460085B1; US4370785A; GB2052918A; US4409510A; GB2052918B; IT1162336B; IT7949520A0

Abstract

PROCEDE POUR LA REALISATION DE TRANSDUCTEURS ULTRA-ACOUSTIQUES A RAIES OU A MATRICE DE POINTS ET PRODUIT OBTENU, PROCEDE QUI COMPORTE LA FORMATION D'UNE BARRE 10 EN MATIERE PIEZO-ELECTRIQUE, AYANT UNE LARGEUR ET UNE EPAISSEUR PRESQUE EGALES L'UNE A L'AUTRE ET MUNIE DE FACES PRINCIPALES METALLISEES 2, 4, PERPENDICULAIRES A L'AXE DE POLARISATION, TANDIS QU'UNE DES FACES PRINCIPALES NON METALLISEES 1 ET 3 DE CETTE BARRE 10 EST UNIE A UNE DES FACES D'UN SUBSTRAT 5, SUR CHACUNE DE DEUX FACES PRINCIPALES OPPOSEES LIBRES DUQUEL UNE ELECTRODE 8 AU MOINS EST DEPOSEE, ET QUI SONT RELIEES RESPECTIVEMENT, A L'AIDE D'UNE RESINE 9, AVEC LES FACES METALLISEES 2 ET 4 DE LA BARRE 10, UN REVETEMENT EN RESINE EPOXYDIQUE ETANT DEPOSE SUR TOUT L'ENSEMBLE DE FACON A FORMER UNE CHEMISE 11 EN RESINE EPOXYDIQUE.

Description

A 2460085

Procédé pour la réalisation de transducteurs ultra-acousti-

ques à raies ou à matrice de points et transducteurs ainsi obtenus.

La présente invention a pour son objet un procédé pour la réa-

lisation de transducteurs ultra-acoustiques avec une disposi-

tion à raies ou à rideau de lignes parallèles, ou à matrice de points. L'invention concerne aussi les transducteurs obtenus par ce procédé et qui sont du type à éléments vibrants multi-

ples, complètement séparés et pourvus d'un désaccouplement op-

timal.

Il est bien connu que dans l'état actuel, l'effort de la tec-

hnique dans le domaine de la visualisation à ultra-sons, pour

une diagnose médicale et pour des essais d'écographie et olo-

graphie, par exemple, vise à réaliser une image en temps réel,

ou bien en un temps très bref.

Les techniques de balayage qui ont été récemment proposées sont basées, en général, sur l'utilisation de transducteurs à multi-éléments, qui sont disposès à raies ou à matrice de points. A' l'aide de ces types de transducteurs il est possible non seulement d'effectuer un balayage électronique du faisceau

acoustique, mais il est aussi possible d'obtenir sa focalisa-

tion dynamique dans le but d'augmenter la résolution de l'ima-

ge. On a déjà proposé de nombreuses techniques de balayage dans ce domaine, mais une discussion de ces techniques, m9me d'une

manière sommaire, est complètement en dehors de la présente

invention, dans laquelle on désire exclusivement illustrer un

transducteur ultra-acoustique et le procédé pour sa production.

On sait qu'un transducteur ultra-acoustique est un dispositif qui transforme l'énergie acoustique en énergie éléctrique et

"vice versa". Ces dispositifs sont basés sur des certains pro-

cédés physiques qui utilisent l'interaction entre un champ é-

-2-

lectrique ou magnétique et la matière.

Les transducteurs à multi-éléments pour une visualisation à ultra-sons tirent profit du premier type d'interaction et ceci est dé aux petites dimensions de chaque élément, qu'il faut comparer avec les longueurs d'onde en jeu, qui sont de l'ordre

des millimètres ou leur fractions.

Bien que des transducteurs à multi-éléments ont été déjà pro-

posés, qui utilisent l'effet électrostatique, dans la présente invention seront traités seulement les transducteurs qui sont

réalisés par des matières électrostrictives (à savoir, des cé-

ramiques piézo-électriques), ou bien des cristaux piézo-élec-

triques, (niobate de lithium, par exemple), car ils ont été beaucoup plus largement utilisés, à cause de leur sensibilité

plus élevée. Les deux matières montrent l'effet piézo-électri-

que qui, comme on le sait bien, provoque une déformation dans la matière, si l'on applique à celle-ci un champ électrique; par contre il va créer une quantité de charge sur sa surface,

si la matière-a subi une déformation mécanique.

Cette propriété permet, par conséquent, d'engendrer et recevoir

des ondes acoustiques. Les choix d'un de ces deux types de ma-

tières dépend de plusieurs facteurs, et notamment de la techno-

logie qui sera utilisée pour la réalisation des transducteurs.

Les techniques, à l'aide desquelles ont été fabriqués jusqu'à

présent des transducteurs à multi-éléments à raies et/ou à ma-

trice de points sont essentiellement de trois types.

En se référant à la première technique, chaque élément vibrant du transducteur est constitué par une barre mince d'une matière piézoélectrique ayant des dimensions convenables. Ces barres sont alignées sur un m9me support qui les soutient, tandis que les surfaces d'émission sont revêtues d'une plaque de résine époxydique, qui sert, soit comme adapteur d'impédance, soit comme protection des vibrateurs et, par conséquent, pour une fabrication d'un transducteur monolithe et imperméable. Cette -3technique est utilisée pour la fabrication des transducteurs

à raies ou rideau de lignes. Une autre technique qui a été lar-

gement appliquée est basée sur la réalisation d'incisions plus ou moins profondes, à savoir jusqut au 93% de l'épaisseur, dans une petite plaque en matière piézo-électrique, de façon à créer des surfaces d'émission linéaires ou ponctuelles. Aussi dans

ce cas la petite plaque est montée sur une base de support con-

venable et elle est protégée par une résine époxydique.

Enfin on a récemment proposée une technique basée sur l'effet,

connu comme trappe ou piège d'énergie acoustique. Sur une pe-

tite plaque en matière piézo-électrique est déposée et photo-

gravée une pluralité d'électrodes en forme de lignes parallè-

les. L'isolation acoustique entre les éléments différents est

obtenue, en opérant à une fréquence intermédiaire entre la fré-

quence de résonance du mode de vibration, du à la dilatation

de l'épaisseut de la zone couverte par l'électrode, et la fré-

quence de résonance rélative à la zone qui n'a pas été couver-

te, Cela produit dans la zone, qui n'est pas métallisée, un épuisement de la composante dominante du mode de vibration au

fur et à mesure qu'on s'éloigne de la zone métallisée.

Bien que cette technique peut ttre considérée intéressante, en ce qui concerne un point de vue technologique, elle est limitée par le fait que la distance entre les électrodes est

liée au degré de désaccouplement acoustique qu'on veut attein-

dre et, par conséquent, cela n'est pas un paramètre qui peut 9tre librement choisi par l'auteur du projet de ce système de visualisation.

Au point de vue technologique le problème plus difficile à 9-

tre abordé dans la réalisation d'un transducteur au moyen des techniques susmentionnées c'est la connexion des électrodes à un type quelconque de substrat, sur lequel sont fixés des

connecteurs électriques plus solides. On peut réaliser ces con-

nexions à l'aide des techniques développées pour la technologie - 4-

à pellicule épaisse ou mince. Mais un choix entre ces techni-

ques conditionne le type de la matière piézo-électrique qui

peut être utilisée. En effet, ces matières perdent leur cara-

ctéristique de piézo-électricité à une température proche à

la température limite de Curie, qui est typique de chaque ma-

tière. Seulement si on tire profit de la technique de soudure à ultrasons d'un fil, il ne sera pas nécessaire de chauffer

le substrat piézo-électrique. Mais cette technique est déli-

cate et ne présente pas une grande affidabilité. Il est enfin

lO nécessaire d'utiliser des connexions particulières entre l'é-

lectrode et le substrat, ainsi comme dans le cas d'une soudure à thermocompression. Il est évident qu'on peut utiliser une technique de connexion à fil seulement pour la réalisation

de groupes de lignes et pas pour de groupes de points copla-

naires, chaque ligne particulière étant reliée par un fil aux

respectifs pales d'un connecteur, qui sont noyés dans le sub-

strat.

Dans le tableau suivant on a reproduites toutes les caracté-

ristiques de quelques matières piézo-électriques modernes.

Toutes les matières sont céramiques, excepté le niobate de lithium, qui est, par contre, un crystal qui a été obtenu par accroissement. LiNbO3 PbNb206 PZT5A PZT7A

Constante diélé-

trique rélative 30 300 1700 425

Constante piézo-

électrique (10-12m/V) 6 85 374 150

Constante piézo-

électrique (10-3 V.m/N) 22.6 32 24.8 39.9

coefficent -

d'accouplement(%) 16 - 75.2 66 I - 5- Facteur mécanique Q - 15 75 600 Densité (g/cm3) 4.64 6.2 7.75 7.6 Température de Curie ( C) 1210 400 365 350 Les produits qu'on appelle PZT5A et le PbNb 206 ont de bonnes Les pro d u i t s qu'2 6'onapelPZ5et de PboNnes6 caractéristiques, soit en transmission, soit en réception, mais leur point de Curie est assez bas; par contre, le niobate de lithium a un point de Curie élevé, mais un bas rendement

de trasmission.

Dans les applications d'un type échographique il faut bien

choisir les matières céramiques, car il y a un grand intérè-

t à atteindre un rendement élevé, soit en trasmission, soit

en réception.

Dans les systèmes holographiques il est, par contre, possible d'utiliser le crystal de niobate de lithium, car, en général, le transducteur est utilisé seulement en réception. Lorsq'on utilise ce crystal, en conséquence de son bas point de Curie, on a utilisé des techniques de connexions plus avancées et

plus industrialisées, qui ont été développées pour la produc-

tion des circuits intégrés. Dans ce cas on utilise une constru-

ction du type à "sandwich". Elle comporte la réalisation d'un

substrat, sur lequel on peut déposer un circuit intégré, four-

nissant une préélaboration du signal, ce substrat comportant des protubérances d'une matière soudante, appliquées suivant une disposition à matrice en position opposée par rapport à

la plaque en matière piézo-électrique opportunement gravée.

Aprés un chauffage, sous vide, à une température d'environ C du substrat et de la plaque piézo-électrique et en y

exerçant une pression modérée, on obtient une très bonne con-

nexion électrique.

Comme on l'a déjà dit, cette technique, qui est beaucoup at-

trayante parce qu'elle peut etre automatisée, n'est toutefois pas appropriée pour des matières céramiques, en conséquence - 6 - de leur bas point de Curie et par ailleurs elle ne permet aucune inspection à vue, à moins qu'on utilise des viseurs

à radiations infrarouges.

Enfin chaque élément du transducteur n'est chargé d'aucune matière, qui puisse absorber, d'une manière convenable, la radiation acoustique, parce que la largeur de bande ne peut

pas 9tre élevée. Par contre, cette caractéristique est impor-

tante surtout dans les dispositifs pour une visualisation é-

chographique. La présente invention a la tache de fournir un procédé pour

la réalisation de transducteurs ultra-acoustiques et qui s'é-

loigne des procédés susmentionnés et qui peut être utilisée, soit pour la fabrication des transducteurs à multi-éléments à raies, soit pour des transducteurs à matrice de points, à l'aide d'une utilisation d'éléments vibrants complètement

séparés et en réalisant ainsi un découplement acoustique op-

timal.

Suivant l'invention la tache est acquittée à l'aide d'un pro-

cédé qui utilise l'élément piézo-électrique dans son mode de vibration en conséquence d'une dilatation de son contour et pas de son épaisseur, comme on l'a utilisée communément dans les dispositifs de la tecnique précédente. Ce mode peut ttre

isolé, en faisant un choix convenable des dimensions du vi-

brateur. En effet, dans ce but on a fait une étude expérimen-

tale sur les fréquences de résonance et des modes de vibration dans une plaque de céramique piézo-électrique du type PZT5A,

polarisée le long de son épaisseur.

Sans entrer dans le vif du sujet, on peut affirmer que le mode

de dilatation en largeur d'une plaque change presque linéai-

rement, lorsque va changer le rapport W/t, o W est la largeur de la plaque et t est son épaisseur. Pour des valeurs de ce rapport inférieures à 1, cela est le seul mode qui peut ttre excité, à l'exception du mode de dilatation en longueur, qui I - 7 - est obtenu à une fréquence plus basse, Si l'on utilise une petite barre en matière piézo-électrique ayant un rapport proche à 1, on peut isoler très bien le mode de dilatation en largeur et obtenir une résonance très nette, à savoir, dépourvue de modes non désirés autour de la fréquen-

ce de résonance de la matière. On peut remarquer que le désa-

ccouplement ainsi obtenu est tout à fait meilleur que celui

qu'on peut obtenir en utilisant le mode à épaisseur.

Le procédé pour la réalisation des transducteurs électro-acou-

stiques suivant la présente invention est donc caractérisé par les opérations suivantes:

-Réalisation d'une barre en matière piézo-électrique de n'im-

porte quelle longueur, mais qui comporte un rapport presque égal à 1 entre sa longueur et son épaisseur; -La métallisation des deux surfaces de la barre, qui sont perpendiculaires à l'axe de polarisation; - L'encollage de ladite barre le long d'une des deux surfaces non métallisées à une surface d'un substrat; -Le dépot d'au moins un électrode métallique sur les deux

surface opposées du substrat, perpendiculaires à ladite sur-

face d'union avec la barre piézo-électrique et perpendiculai-

res aux surfaces non metallisèes de la barre;

-La connexion des électrodes métalliques aux surfaces métalli-

sées de la barre piézo-électrique au moyen d'une résine épo-

xydique conductrice, appliquée sur une extremitè des électro-

des et sur les deux faces opposées du substrat perpendiculai-

res à ladite face de jonction avec la barre piézo-électrique; et -un revêtement final de l'ensemble ainsi obtenu, à savoir, la barre, le substrat et les électrodes, par une couche ou

une enveloppe en résine époxydique.

La présente invention concerne aussi un dispositif obtenu par

le procédé susmentionné, à savoir, un transducteur ultra-acout-

- 8 - stique à raies ou à matrice de points, caractérisé par une barre piézo-électrique ayant une épaisseur et une largeur

presque égales l'une à l'autre et ayant quatre faces princi-

pales, dont leurs surface sont presque égales, deux de ces faces étant métallisées, tandis qu'un substrat est uni avec une de deux faces principales non métallisées de cette barre piézo-électrique, et qui est muni d'un électrode métallique

au moins, déposé sur les deux faces opposées de celui-ci, per-

pendiculaires à la face d'union avec une des faces non meta-

llisées de ladite barre piézo-électrique et qui est relié aux

faces métallisées susdites de cette barre par une résine épo-

xydique conductrice, l'ensemble étant muni d'une chemise exté-

rieure en résine époxydique qui enveloppe complètement la bar-

re, ainsi que le dit substrat avec les électrodes.

Ce revêtement est réalisé, par exemple, par un procédé de moulage à l'aide de moules, de manière à créer sur la surface

non métallisée, qui a le rCle de surface d'émission de la cé-

ramique piézo-électrique et qui est opposée à la surface d'union avec le substrat, une couche ayant une épaisseur égale à 1/4 de la longueur d'onde du signal émis et qui sert comme adpteur

d'impédance entre la céramique et la charge.

L'élément ainsi réalisé se révéle beaucoup robuste et imper-

méable. En assemblant entre eux n de ces éléments, on peut obtenir un système linéaire de lignes, et utilisant le procédé

susmentionné on peut aisément réaliser aussi un système à ma-

trice de points.

Le procédé et les transducteurs ultra-acoustiques suivant la présente invention présentent les suivants avantages par rapport aux avantages de l'état actuel de la technique. Avant

tout, l'élément piézo-électrique vibre suivant un mode à dila-

tation du contour, qui est moins affecté par des résonances parasites par rapport au mode à épaisseur, utilisé dans les

techniques usuelles.

-9- De plus, le transducteur proposé peut ttre constitué par un

ensemble d'éléments particuliers entre lesquels on peut effec-

tuer un choix préventif sur la base de leurs caractéristiques électroacoustiques de façon à atteindre une uniformité de ces caractéristiques, qui peut être autant élevée qu'on peut dési-

rer pour son application particulière.

Cette caractéristique de la présente invention doit etre appré-

ciée convenablement, en tenant compte que les plaques de céra-

miques piézo-électriques présentent des inégalités appréciables dans le niveau de polarisation le long de leur surface. D'autre

part le rendement et la largeur de bande du transducteur dépe-

ndent d'une adésion parfaite entre l'élément piézo-électrique

et le support, sur lequel il est monté.

Soit dans les techniques, dans lesquelles le transducteur éle-

ctro-acoustique à multi-éléments forme une plaque unique, soit dans les techniques dans lesquelles celle-ci est obtenue en

montant sur un support unique plusieurs éléments piézo-électri-

ques, on peut évaluer les caractéristiques ultra-acoustiques de chaque élément, aprés que leur construction est finie, de manière que, si d'une part il est plus difficile d'atteindre

les tolérances requises, d'autre part, pour les pouvoir attei-

ndre, il y a la possibilité d'effectuer un choix sur le produit

fini. Par conséquent, le transducteur obtenu à l'aide du procé-

dé proposé permet la substitution des éléments qui, au cours du temps, pourraient présenter des défauts, et, par conséquent, d'effectuer l'entretien du transducteur, ce qui est évidemment

impossible en utilisant les autres techniques.

D'un point de vue technologique l'utilisation de connexions électriques entre les électrodes et les faces métallisées de

la petite barre piézo-électrique, qu'on peut obtenir, par exem-

ple, par un procédé sérigraphique d'application de résines con-

ductrices peut etre considérée avantageuse, soit du point de vue de ltaffidabilité, que du coCt. De plus, cette connexion

- 10 -

permet d'utiliser des céramiques piézo-électriques et non pas des crystaux, qui se révèlent moins efficaces, parce que ces résines polymérisent à des températures relativement basses

(900C).

Ainsi que dans plusieurs domaines de la technologie, dans le

domaine en question aussi on peut reconnaître une forte tendan-

ce à la miniaturisation de l'électronique, associée à chaque transducteur. Par exemple, dans les techinques de construction

à "sandwich", on utilise la surface du substrat, située au-des-

sous, pour intégrer une partie de l'électronique, nécessaire à l'élaboration du signal. Dans les systèmes à matrice de points

ayant des dimensions réduites (1 x 1 mm ou moins), cette sur-

face devient assez limitée, même si l'on utilise les techniques

actuelles d'intégration. Le transducteur ultra-acoustique sui-

vant la présent.e invention peut utiliser, par contre, un élé-

ment ayant un volume, dont la coupe est égale à celle de l'é-

lément vibrant, mais de n'importe quelle longueur et qui, par

conséquent, est pourvu d'un espace suffisant pour l'électroni-

que à intégrer. De plus, si l'on utilise un substrat de petite épaisseur par rapport à celle de l'élément piézo-électrique, on peut réaliser l'électronique nécessaire, soit à l'aide d'une

technologie à pellicule épaisse, soit à pellicule mince.

La présente invention sera décrite en détails sur la base de quelques formes de réalisation, en se réfèrant aux dessins annexés, dans lesquels:

La fig. 1 représente un diagramme, dans lequel on a re-

présentée la fréquence de résonance comme fonction du rap-

port largeur/épaisseur de la barre piézo-électrique; la fig. 2 montre un transducteur ultra-acoustique suivant la présente invention, ayant un seul électrode et encore sans aucune chemise de revêtement; la fig. 3 représente le transducteur de la fig. 2 avec sa chemise de revêtement,

- il -

la fig. 4 montre un transducteur avec une série d'électro-

des individuels, imprimés sur celui-ci; la fig. 5 représente le transducteur de la fig. 4, dans lequel la barre et les électrodes sont séparés l'un de l'autre par des entailles, pour obtenir la séparation des éléments piézo-électriques; et les figures 6 et 7 représentent en coupe deux transducteurs

ultra-acoustiques suivant l'invention, sur lesquels l'é-

lectronique nécessaire à l'élaboration du signal a été intégrée par des tecniques à pellicule épaisse et mince respectivement. Dans la fig. 1 on a représenté un diagramme qui montre les fréquences de résonance en fonction du rapport W/t, o W, comme on l'a déjà dit, indique la largeur de la plaque qui couvre la barre et t son épaisseur. Le diagramme a été normalisé en

reproduisant le long de l'axe des ordonnées le produit t.f com-

me variable, o f est la fréquence de résonance; dans ce dia-

gramme on a tracé les lignes relatives aux modes de dilatation

en largeur W (W1, W2) et en longueur L. (L1, L2).

Le diamètre des petits cercles représente la valeur rélative

des coefficients d'accouplement éléctro-acoustique des diffé-

rents modes, dont leurs pourcentages varient à partir de valeurs entre 90 et 100% pour le cercle ayant le diamètre le plus grand, jusqu'a valeurs comprises entre 0 et 10% pour le cercle ayant

le diamètre le plus petit. Les cercles en noir plus foncé re-

présentent les résonances du mode à épaisseur plus élevée.

Le procédé suivant la présente invention utilise, comme on l'a déjà dit, l'élément piézo-électrique dans son mode de vibration

par dilatation de son contour et non pas de son épaisseur, com-

me dans les dispositifs de la technique précedente. Pour at-

teindre ce but, comme on l'a déjà mentionné, il a été démontré expérimentalement que le mode de dilatation en largeur peut

etre excité, si l'on réalise des petites barres en matière pié-

- 12 -

zo-électrique ayant un rapport largeur/épaisseur presque égal à 1i

Dans ces conditions (W/t- 1) la barre en matière piézo-éle-

ctrique 10 à quatre faces principales 1,2,3 et 4 (Fig. 2), qui sont presque égales. Il a été possible de démontrer expérimen- talement que le rendement de radiation de ces quatre faces est presque égal, avec la seule différence que les surfaces 2, 4, rèliès aux électrodes, à savoir les surfaces perpendiculaires à l'axe de polarisation, émettent, en contre-phase, par rapport

O10 aux surfaces 1 et 3, qui ne comprennent pas les électrodes.

On peut donc tirer de ces résultats la conclusion très impor-

tante, pour ce qui se rapporte à la technologie du transducteur,

que pour l'émission acoustique une de deux surfaces non metal-

lisées peut 9tre utilisée, par exemple la surface indiquée par 1. L'autre surface 3 des deux surfaces non métallisées 1 et 3, de la barre en matière piézo-électrique O10 sera encollée à une

face d'un substrat 5 ayant la mime épaisseur.

Sur les deux surfaces opposées 6 et 7 du substrat 5, perpendi-

culaires à la face d'union avec la barre 10 les électrodes 8 sont déposés, ayant chacun une forme à rayure, comme on l'a représenté à la Fig. 2. Les contacts entre les électrodes 8

et les surfaces métallisées 2 et 4 du vibrateur ou barre piézo-

électrique O10 sont réalisés à l'aide d'un respectif dépôt de résine époxydique conductrice 9, ayant une épaisseur de O,1

mm, obtenu par une technique sérigraphique. Les résines époxy-

diques conductrices modernes ont des caractéristiques 1électri-

ques très bonnes et polymérisent à des températures rélative-

ment basses (900C); par conséquent elles permettent d'utiliser des céramiques piézo-électriques, qui, comme on l'a déjà dit, ont un meilleur facteur d'accouplement électromécanique. Comme

* substrat 5 on peut utiliser le produit, connu sous la dénomi-

nation "Vetronite", soit parce que cette matière forme un moyen

- 13 -

très convenable pour soutenir le transducteur, soit parce qu'on peut facilement déposer sur cette matière les électrodes, au

moyen des techniques normales des circuits imprimés* La "Vetro-

nite" constitue aussi un excellent support, soit parce qu'elle comporte une impédance acoustique proche à celle d'une cérami- que piézoélectrique, soit parce qu'elle est une matière très absorbante, De plus, lorsqu'on réalise l'encollage entre la

céramique et le substrat 5 par des résines époxydiques, on ob-

tient un contact parfait entre les deux matières, étant donné que la "Vetronite" est constituée par des fibres de verre, liées exactement par le m8me type de résine, Le dispositif ainsi réalisé sera complètement revêtu par une chemise 11 (Fig.3) en résine époxydique ayant une épaisseur de 0,2 mm, comme par exemple, la résine, nommée "Araldite", comportant éventuellement une charge des poudres de matières

ayant une impédance acoustique élevée (tungstène, aluminium).

Ce revêtement est réalisé par un procédé de moulage au moyen de moules, Chaque moule est réalisée de façon à former sur la

surface d'émission de la céramique une plaque 12 ayant une é-

paisseur égale à 1/4 de la longueur d'onde du signal émis, et qui sert comme dispositif pour adapter l'impédance entre la céramique et la charge. L'élément ainsi obtenu est très robuste et imperméable. Par assemblage de n de ces éléments (Fig. 4) on obtient un système à raies ou lignes parallèles. A' l'aide du procédé susmentionné on peut facilement réaliser aussi un

systeme à matrice de points. Si l'on va imprimer sur le subs-

trat une série d'électrodes, comme on a représenté à la fig. 4, on peut, après la réalisation de l'élément susmentionné, effectuer des saignées 15 à travers la barre et partiellement entre les électrodes lesquelles ont le but non seulement de séparer des éléments piézo-électriques lOa mécaniquement, mais de réaliser aussi leur isolation électrique nécessaire (Fig. ).

- 14 -

Dans ce dernier cas le substrat 5 peur Etre utilisé pour ré-

aliser aussi quelques connexions électriques entre les éléments, si elles sont requises de l'auteur du projet. De plus il faut noter qu'on peut obtenir les éléctrodes hors de la masse du transducteur et, par conséquent, de réaliser de acheminements

à matrice particuliers.

Enfin, comme on l'a déjà laissé entendre, la surface du subs-

trat 5 peut être utilisée pour y intégrer une partie de 1'élé-

ctronique nécessaire pour l'élaboration du signal. Dans figures 6 et 7 on a représenté deux transducteurs ultra-acoustiques, dont l'éléctronique requise a été intégrée respectivement avec des techniques à pellicule épaisse ou à pellicule mince. Dans

les deux cas on utilise un substrat 5 ayant un'épaisseur in-

férieure à celle de l'élément piézo-électrique lOa, mais sur

lequel l'on applique, une pellicule épaisse 13 avec les élec-

trodes actifs et passifs 14 (Fig. 6), ou bien une pellicule

mince 13a (Fig. 7) avec les électrodes actifs et passifs 14a.

- 15 -

Claims

Revendications

1-Procédé pour la réalisation de transducteurs ultra-acousti-

ques à raies ou à matrice de points caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes:

-réalisation d'une petite barre (10) en matière piézo-électri-

que, ayant n'importe quelle longueur, mais ayant un rapport, presque égal à 1, entre sa largeur et son épaisseur;

-métallisation de deux faces (2 et 4), entre les faces princi-

pales (1, 2, 3, 4) de cette barre (10), et qui sont perpendi-

culaires à l'axe de polarisation; iO -encollage de cette barre (O10) le long de la face (3) des deux faces non métallisées (1 et 3) de cette barre à une face d'un substrat (5); -dép8t d'un électrode métallique (8) au moins sur chacune des

deux faces principales opposées (6 et 7) du substrat (5), per-

pendiculaires à ladite face d'union avec la petite barre piézo-

électrique (O10); -connexion des électrodes métalliques (8) aux faces métallisées

(2 et 4) de la barre piézo-électrique (10) au moyen d'une ré-

sine époxydique conductrice (9), appliquée sur les plans des

deux faces opposées (6 et 7) du substrat (5), qui sont perpen-

diculaires à la face d'union avec la barre piézo-électrique (10O) et sur les faces métallisées (2 et 4) de cette barre; et -revêtement final de l'ensemble obtenu, constitué par la barre (10O), le substrat (5) et les électrodes (8), par une chemise

époxydique (11), formante une plaque avant de la face (1) d'é-

mission de la barre.

2-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que

la matière piézo-électrique formante la barre (10) est une cé-

ramique piézo-électrique.

3-Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en

ce que ladite céramique piezo-électrique est choisie entre les

- 16 -

produits comprenant le métaniobate de plomb (PbNb206) ou bien

les produits connus sous les dénominations PZT5A et PZT74.

4-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière piézo-électrique, composant la petite barre (10) est un crystal piézoélectrique.

-Procédé suivant les revendications 1 et 4, caractérisé en

ce que le crystal piézo-électrique est niobate de lithium (LiNbO 3).

6-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dépôt de la résine époxydique conductrice (9) sur les faces O10 (2 et 4) de la barre (O10) et les électrodes (8) du substrat, à fin d'obtenir la connexion aux faces métallisées de la barre

piézo-électrique avec les électrodes (8) est obtenu par un pro-

cédé sérigraphique.

7-Procédé suivant la revendication 1, caratérisé en ce que le

substrat (5) est constitué par "Vetronite".

8-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que

la chemise époxydique (11) pour le revêtement complet du tra-

nsducteur est-composée d"'Araldite".

9-Procédé suivant les revendications 1 et 8, caractérisé en

ce que la chemise de revêtement (11) comprend une charge de

poudres de matières ayant un'impédance acoustique élevée.

lO-Procédé suivant les revendications 1, 8 et 9, caractérisé

en ce que les dites matières ayant un'impédance acoustique

élevée sont consituées par des poudres de tungstène.

ll-Procédé suivant les revendications 1, 8 et 9, caractérisé

en ce que les dites matières à impédance acoustique élevée

sont des poudres d'aluminium.

12-Procédé suivant les revendications 1 et 8, caractérisé en

ce que la chemise de revêtement (11) est réalisée par une opé-

ration de moulage avec des moules, de façon à créer sur toute la surface d'emission 1 de la barre piézo-électrique (10) une plaque (12) ayant un'épaisseur égal à 1/4 de la longueur d'onde du signal émis en vue d'adapter l'impédance entre la barre (10) j

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et la charge, 13-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que

sur le transducteur fini l'on réalise des entailles (15) à tra-

vers la barre O10 et entre les électrodes (8), perpendiculaires

aux plans du substrat (5), sur lequel on ira déposer les éle-

ctrodes (8), pour obtenir la séparation mécanique des éléments

piézo-électriques (10a) et pour leur isolation électrique.

14-Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le substrat (5) a un épaisseur inférieure à celle de la barre O10 piézo-électrique (lOa) et sur ce substrat (5) l'électronique

(14 ou 14a), nécessaire pour l'élaboration du signal, est in-

tegrée suivant la technologie à pellicule épaisse (13) ou à

pellicule mince 13a respectivement.

-Transducteur ultra-acoustique à raies ou à matrice de points

caractérisé en ce qu'il comprend une petite barre piézo-élec-

trique (O10) ayant un'épaisseur et un largeur presque égales entre elles et comportant quatre faces principales (1, 2, 3, et 4), dont les aires sont presque égales, deux (2 et 4) de ces faces opposées étant métallisées et les autres (1 et 3) ne sont pas métallisées, un substrat (5) étant relié à l'une

des deux faces, (1 et 3) non métallisées de la barre piézo-é-

lectrique (O10) et étant muni d'au moins un électrode métallique

(8), déposé sur chaque de deux faces (6 et 7) opposées du sub-

strat (5), perpendiculaires à la face d'union avec la face non métallisée de la barre piézo-électrique (O10), et qui est relié respectivement à l'une des faces métallisées (2 et 4) de cette barre (O10) à l'aide d'une résine époxydique conductrice (9), une chemise extérieure de revêtement (11) en résine époxydique enveloppant complètement la barre (O10) et le substrat (5) ainsi

que les électrodes (8) appliqués ci-dessus.

16-Transducteur ultra-acoustique suivant la revendication 15,

caractérisé en ce que la barre piézo-électrique (O10) est con-

stituée par une céramique piézo-électrique.

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17-Transducteur ultra-acoustique suivant les revendications

et 16, caractérisé en ce que la céramique piézo-électrique est choisie dans le groupe contenant métaniobate de plomb,

(PbNb203), PZT5A et PZT7A.

18-Transducteur ultra-acoustique suivant la revendication 15,

caractérisé en ce que la barre piézo-électrique (10) est con-

stituée par un crystal piézo-électrique.

19-Transducteur ultra-acoustique suivant les revendications

et 18, caractérisé en ce que le crystal piézo-électrique

l0 est niobate de lithium (LiNbO3).

-Transducteur ultra-acoustique suivant la revendication 15,

caractérisé en ce que le substrat (5) est constitué par "Vetro-

nite". 21-Transductetr ultra-acoustique suivant la revendication 15, caractérisé en ce que la résine époxydique formant la chemise

de revêtement extérieur (11) est "Araldite".

22-Transducteur ultra-acoustique suivant les revendications

et 21 caraetérisé en ce que la chemise de revêtement (11) comporte une charge constituée par des poudres de matières ayant

une impédance acoustique élevée.

23-Transducteur ultra-acoustique suivant les revendications

, 21 et 22, caractérisé en ce que les matières à impédance

acoustique élevée sont des poudres de tungstène.

24-Transducteur ultra-acoustique suivant les revendications

15, 21 et 22, caractérisé en ce que les matières à impédance

acoustique élevée sont des poudres d'aluminium.

-Transducteur ultra-acoustique suivant la revendication 15,

caractérisé en ce que la chemise (11) de revêtement en corre-

spondance de la face émittante libre de la barre piézo-électri-

que forme une plaque (10) qui a une épaisseur égale à 1/4 de

la longueur d'onde du signal émis.

26-Transducteur ultra-acoustique suivant la revendication 15,

caractérisé en ce qu'il comporte des entailles (15) de sépara-

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tion realisés à travers la barre piézo-électrique (10) et le substrat (5) entre les électrodes (8), et perpendiculaires aux

plans du substrat (5), sur léquels les électrodes (8) sont dé-

posés. 27-Transducteur ultra-acoustique suivant la revendication 15,

caractérisé en ce que l'électronique (14 ou 14a) pour l'élabo-

ration des signaux est intégrée sur le substrat (5)du transdu-

cteur ayant une épaisseur inférieure à celle de la barre piézo-

électrique (lOa).