包括发送器层和接收器层的超声换能器模块制造技术

超声换能器模块包括至少一个发送器层（１５）、至少一个接收器层（１１）和至少一个接地平面（１２、１４）。发送器层（１５）和接收器层（１１）包括多个伸长的发送器电极和接收器电极（１６、１７），这些电极平行布置在每个层中，发送器层（１５）和接收器层（１１）平行，且这些接收器层的这些电极（１６、１７）与发送器中的至少一个的电极成大于零的角度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于发送和检测超声信号的超声换能器模块。
技术介绍
超声换能器用在多种用途中，如医学、非破坏性测试等。 在许多这些用途中，需要发送和接收具有某种程度的位置精确度和信噪比的超声信号。还需要一种换能器，这种换能器在制造时简单、具有低材料成本并因此而具有成本效率。US 4 448 075描述了一种超声扫描设备，这种超声扫描设备采用 布置在一种换能器板的一个表面上的多个伸长的平行驱动线电极和 布置在这种换能器板的相对表面上的多个平行接地线电极。这些驱动 线电极和接地线电极交叉以有效地形成能够发射和接收超声波束的 单个换能器元件的矩阵。必须通过在传送状态与接收状态之间切换这 些驱动电极，在单独的操作中进行超声波束的发射和接收。US 5 209 126描述了一种包括可变形介质的力传感器，这种可变 形^"h质具有一种接触表面，可将一种力加到这种表面上，且这种力传 感器使用 一种超声信号的发射和接收来测量由所加的这种力所导致 的这种可变形介质的厚度的变化。这种传感器包括信号发生器和信号 接收器，并通常能够同时生成并接收超声信号。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超声换能器模块，这种超声换能器模 块紧凑、筒单且易于制造，并用少量的接触点提供高分辨率。 通过专利权利要求的特征来实现本专利技术的这种目的。 根据本专利技术的超声换能器才莫块包括至少一个发送器层、至少一个 接收器层和作为接地平面的装置，其中，发送器层和接收器层包括多 个伸长的电极，这些电极平行布置在每个层中，发送器层和接收器层 平行，且接收器层的电极与发送器层中的至少一个的电极成大于零的 角度。发送器层是这种换能器的信号发生层，这种信号发生层生成超声 信号。这种发送器层包括多个伸长的发送器电极，这些发送器电极伸 过这种换能器的大部分或全部长度。这些电极平行布置在每个层中， 即这些电极的纵向方向平行。当词语"平行"用在本专利技术中时，意思 是指这些项目完全或几乎平行。在最简单的实施例中，这些电极呈矩形。不过，这些电极也可具 有其它适当的形状，如随着变化的宽度伸长。这种实施例中的较宽截 面/部分可呈如圆形、六角形、正方形或其它任何适当的形状。这些电 极的不同几何形状的选择可导致来自发送器层的不同声音分布，且可 根据特定用途选择这些电极的形状。通过选择这些变宽截面的适当形 状和分离距离，就可在该层中实现这些电极的更紧密的封装和/或在这 种换能器的这些有源元件之间出现较、的间隙。在一个实施例中，将这些电极设计成一个单片，且每个单电才及包 括用于连接到信号发生装置的电连接装置。在其它实施例中，这些电 极可包括多个电极部分，且每个部分具有其自身的电连接装置。该发送器层还包括一种压电材料。这种材料在暴露给一种在外部 施加的交流电压时产生声波。这种压电材料可以是任何适当的种类，如陶瓷材料、晶体、聚合物等。聚合物聚偏二氟乙稀(PVDF)是一 种普遍用在换能器中的压电材料。可通过如用光刻进行压印将这些发送器电极直接设在这种压电 材料的表面上。在本专利技术的优选实施例中，将这些发送器层和/或接收 器层中的至少 一个的电极设在柔性电路上。然后通过如胶合将这种柔 性电路连接到/粘合到这种压电材料。若使用粘合剂层，优选应将这种 粘合剂层涂得非常薄(如以0.5至5微米的尺寸)，以将电场降低减到最小。还优选该层应均匀且并不包括任何气隙。柔性电路的一种示例用Kaptor^膜制成。柔性电路的优点在于在 这种板上容易地制造这些电极并良好地连接到这种板。出于印刷电路 板的柔性的原因，制造之后的电极线断裂的风险就大大降低。可将柔 性电路的这些电极的连接部分制成在这种板上集成，并可作为标准的 连接器提供，这样就简化了组装并使这些连接点不太脆弱。还可将这 些连接制成小尺寸。这就意味着在使用一种柔性电路时，可提供比在 将这些电极直接压印到这种压电材料上时多的连接，并且允许在相同 的区域上有如此大量的电极，即在这种换能器上有更高密度的电极。 在这些电极包括多个电极截面的实施例中，可提供带有内连接器的柔 性电路，这些内连接器用于将不朝向这种柔性板的边缘的电极截面连 接到在这些边缘的连接装置。一种柔性电路具有在电介质基膜的 一个侧面上的蚀刻导体图案 (通常是铜)。通常涂覆一种电介质覆层如焊料掩膜或盖层，以保护 这些导体并限定元器件布置区域。为了实现用于本专利技术的可能的最佳换能器性能，柔性电路的使用 可包括一种特殊设计，例如，焊料掩膜或盖层的用户定制设计，或用 于这种柔性电路的全部或部分的盖层的去除。这种接收器层是这种换能器的信号接收层。这种信号接收层经历 一种输入超声波并根据这种输入超声波生成一种电信号。这种接收器 层包括多个伸长的接收器电极，这些接收器电极伸过这种换能器的大 部分或全部长度。就这种发送器层而言，将这种接收器层的电极平行 布置在每个层内。这种接收器层内的这些接收器电极的形状和布置类 似于这些发送器电极，且对这些发送器电极的描述也同样对这些接收 器电极有效。在一个实施例中，将这些接收器电极设计成一个单片，且每个单 电极包括用于连接到信号处理装置的电连接装置。在其它实施例中， 这些电极可包括多个电极部分，且每个部分具有其自身的电连接装 置。这种接收器层也包括类似于发送器层的压电材料。在经历由这种 超声信号的声波所导致的变形时，这种压电材料生成一种电压。对这 种电压信号进行处理以从这种换能器获取所希望的信息。可将这些接收器电极直接设在这种压电材料上，或者以与对这些 发送器电极所描述的方式相同的方式设在一种柔性电路上。在一个实 施例中，将这些发送器电极和这些接收器电极设在一种柔性电路的每 个侧面上。该实施例有利于制造期间的这些电极的对准，并且在对准 并不完全呈矩形的电极如前面所描述的电极时尤为有用。这种发送器层和接收器层可具有共同的压电材料。这种用作接地平面的装置可以是用于每个发送器层和接收器层 的接地平面，或者，这些发送器层和接收器层中的一些或全部可共用 一个共同的接地平面，或者这种发送器层和接收器层可相互作为接地 平面。这种用作接地平面的装置是一种连接到地面或任何固定电压电 位的导电材料。在一个实施例中，这些发送器电极和接收器电极本身 就可构成这种接地平面。这可通过在这些发送器电极有源时将这些接 收器电极接地来实现，反之亦然。可用金属制成这种接地平面，但也 可选择其它材料如复合胶合剂或导电胶合剂来提供所希望的任何声 学或电性能。还可通过在这种压电材料的一个面上涂;菱一种金属层来 提供这种接地平面。在一个实施例中，这种接地平面包括一种柔性电路。在前面所提 及的发送器电极和接收器电极布置在一种柔性电路的每个侧面上的 实施例中，这种柔性电路可包括一种与这些发送器电极和接收器电极 电隔离的4妄地平面。这些发送器电极和接收器电极相互布置在对方的之上，且包括每 个层的各自的电极的平面平行。以这些发送器层和接收器层的电极的纵向方向/轴并不平行的方 式将这些发送器层和接收器层的电极的纵向方向/轴相互旋转。这就意味着这些发送器电极的纵向轴与这些接收器电极的纵向轴之间的角 度不为零，因此，这些电极向一种共同平面的投射会相交/重叠。这就 导致多个限定的相交点，在下面将这些相交点称为"像素"，可通过 依次激活本文档来自技高网...

【技术保护点】
超声换能器模块，所述超声换能器模块包括至少一个发送器层、至少一个接收器层和作为接地平面的装置，其特征在于：　所述发送器层和所述接收器层包括多个伸长的发送器电极和接收器电极，所述电极平行布置在每个层中，　所述发送器层和接收器层平行，以及　所述接收器层的电极与所述发送器中的至少一个的电极成大于零的角度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T梅兰德索，F梅兰德索，T巴尔斯塔德，
申请(专利权)人：多尔菲扫描公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]