[發明專利]一種壓電振子制備方法及應用該方法制備的壓電振子

有效

• 申請號: 201310015757.3
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103078600A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 周丹;歐陽波
• 申請（專利權）人: 深圳市理邦精密儀器股份有限公司
• 主分類號: H03H3/007
• 分類號: H03H3/007;H03H9/02
• 代理公司: 深圳市港灣知識產權代理有限公司 44258
• 代理人: 孫強

技術領域

本發明涉及壓電超聲換能技術領域，具體涉及一種壓電振子的制備方法。

本發明還涉及一種應用該壓電振子制備方法制備的壓電振子。

背景技術

壓電振子是壓電超聲換能器中的關鍵部件，壓電超聲換能器可通過壓電振子的逆壓電效應和壓電效應產生和接收超聲波信號。現有技術中1-3型復合結構的壓電振子具有比較優異的性能，其基本結構為壓電陶瓷柱或壓電單晶柱排列在聚合物基體中，該結構的壓電振子具有優良的壓電各向異性、較低的聲阻抗和機械品質因子、較高的機電耦合系數和壓電常數，適合于生物醫學圖像診斷、工業無損檢測、水下聲納等領域的超聲換能器，實現換能器的大帶寬和高靈敏度。

目前，已有不少研發和應用涉及1-3型復合結構壓電振子的技術，然而，現有的技術一般都需要在復合結構壓電振子的表面制備電極，復合結構壓電振子是由無機非金屬壓電材料和有機聚合物材料復合而成的，在性質完全不同的兩種材料表面同時制備附著力良好且均勻一致的金屬電極一直是工藝上的難點，容易帶來工藝上的不穩定性，這在一定程度上限制了1-3型復合結構的應用。

發明內容

為克服上述缺陷，本發明的目的即在于提供一種具有普通復合材料的聲阻抗低、機電轉換性能高等優點的，且避免了在性質完全不同的兩種材料表面同時制備附著力良好且均勻一致的金屬電極的壓電振子制備方法。

本發明的目的還在于提供一種應用該壓電振子制備方法制備的具有平整度高，在受熱和外力沖擊下不易變形等優點，從而獲得較優的聲學性能和壓電性能的壓電振子。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明的一種壓電振子的制備方法，包括：

準備壓電塊材，所述壓電塊材的上下端面平整且平行；

在壓電塊材的上下端面制備電極并對該電極進行極化；

對壓電塊材按第一方向線進行切割，得到多個第一方向槽，其中，所述第一方向槽的深度小于壓電塊材的厚度；

將壓電塊材上下端面翻轉，對其按第二方向線進行切割，得到多個與第一方向槽垂直的第二方向槽，其中，所述第二方向槽的深度小于壓電塊材的厚度；

對壓電塊材進行劃切，獲取所需的壓電振子；

其中，對壓電塊材進行橫向線切割之后，還包括對壓電塊材的第一方向槽內灌注聚合物，并固化聚合物；對壓電塊材進行縱向線切割之后，還包括對壓電塊材的第二方向槽內灌注聚合物，并固化聚合物。

作為本發明的一種改進，所述第一方向槽或者/和第二方向槽的深度大于壓電塊材厚度的9/10。

作為本發明的進一步改進，所述相鄰兩個第一方向槽或者/和第二方向槽的寬度一致。

作為本發明的更進一步改進，所述相鄰第一方向槽或者/和第二方向槽之間保留的壓電塊材寬度小于壓電塊材厚度的1/2。

進一步的，所述第一方向槽的寬度、深度與所述第二方向槽的寬度、深度相同。

作為本發明一種優選的實施方式，所述第一方向槽或者第二方向槽的寬度w,相鄰兩個第一方向槽或者第二方向槽的寬度p滿足0.4?<?p²/(p+w)²?<?0.9。

作為本發明另一種優選的實施方式，所述對壓電塊材的第一方向槽或者第二方向槽內灌注聚合物，并固化聚合物的步驟為：

將所述橫向線或者縱向線切割之后的壓電塊材放置在灌膠模具中，將具有流動性的聚合物倒入灌膠模具中，聚合物液面高于壓電塊材的上端面；

將灌膠模具置于真空中去除聚合物中的氣泡，再將一個壓具放置在壓電塊材上，壓具的面積大于壓電塊材的面積，對壓具施加壓力壓緊壓電塊材，擠出壓電塊材上下端面電極表面覆蓋的聚合物；

將灌入的聚合物固化，將壓電塊材從灌膠模具中取出，切除壓電塊材四邊凸起的聚合物。