EP0090267B1 - Ultrasonic transducer and method for its manufacture - Google Patents
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- EP0090267B1 EP0090267B1 EP83102613A EP83102613A EP0090267B1 EP 0090267 B1 EP0090267 B1 EP 0090267B1 EP 83102613 A EP83102613 A EP 83102613A EP 83102613 A EP83102613 A EP 83102613A EP 0090267 B1 EP0090267 B1 EP 0090267B1
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- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
Definitions
- the invention relates to an ultrasound applicator according to the preamble of claim 1. It also relates to a method for producing such an ultrasound applicator.
- EP-A-0 040 374 already discloses an ultrasound applicator and a method for producing the same, in which the transducer elements on the transducer are finely divided.
- Several transducer elements are electrically combined into a finely divided group by the individual contact tongues of a contact sheet cut several times in parallel.
- a total of two cut-in contact plates are present on the counter surfaces of the transducer elements of a group, one of which is attached along the left edge of the transducer element arrangement and the other along the right edge of the transducer element arrangement.
- the two contact plates have a triangular shape and are made of foil material. Each triangular contact plate is bent in the uncut area opposite to the direction of radiation of the ultrasound head.
- a plurality of contact plates on the right and an equal number of contact plates on the left are provided along the edges of the transducer element arrangement.
- a common rod-shaped current conductor runs along the middle of the radiation surfaces of the transformer elements.
- the object of the present invention is to design an ultrasound applicator of the type mentioned at the outset in such a way that an extremely precise separation of adjacent sections, which are intended to electrically group together a group of finely divided transducer elements, is achieved even without adhering to strict tolerance regulations.
- the comb of electrical contact plates is roughly pre-structured by the width of the cutouts. This allows large tolerances when sawing the ceramic. Adjacent comb sections, which are to electrically group together a group of finely divided transducer elements, are always separated extremely precisely from one another, even in the event of tolerance fluctuations in the sawing steps. The manufacturing process is overall much easier and the reject rate is extremely low.
- Ultrasound applicators with pre-structured comb contact plates are also known per se from US Pat. No. 3,952,387.
- the transducers of these applicators are not finely divided with regard to the transducer elements. Group contact with the problem described above is not necessary from the start.
- FIG. 1 shows a finely divided single-line array 1. This comprises a large number of finely divided transducer elements 2 arranged one behind the other.
- the transducer elements are electrically combined into groups 3.
- each group 3 comprises e.g. five finely divided transducer elements 2.
- the total number of all groups along the Vandler array 1 is e.g. 77.
- Each transducer element 2 consists in the usual way of a rod-shaped piezoceramic body 4 which is coated on the radiation surface 5 and on the counter surface 6.
- the mesallayer consists e.g. made of evaporated or baked silver.
- All finely divided transducer elements 2 arranged one behind the other are provided with a film comb 7 along the middle of their counter surfaces 6.
- the film comb 7 consists of contact tabs 8 with recesses 9 in between. Ag, Cu or a Cu alloy.
- the depth of cut h of the recesses 9 is less than the total height H of the contact comb 7, as is shown in more detail in FIG.
- a strip part 10 of height B thus remains on the film edge facing the counter surfaces 6 of the transducer elements 2.
- Saw slits 11 and 12 protrude from below into this strip part 10.
- the saw slits 11 originate from the fine sawing of the transducer elements 2. They only partially extend from below into the strip part 10. As indicated in FIG.
- the saw slots 72 have a greater depth T. They protrude beyond the strip part 70 into recesses 9 of the foil comb 7.
- the longer saw slots 12 divide the foil comb 7 into the individual, electrically separated contact tabs 8.
- the grid width R of the contact tabs 8 along the Comb 7, as is shown again in more detail in FIG. 2, is R-A. It thus corresponds in each case to the group width A of a group 3 of finely divided converter elements 2 which are to be electrically connected together.
- the recess which is wider in depth (width c), allows large tolerance ranges when sawing the ceramic. In the exemplary embodiment in FIG. 2, the tolerance range corresponds e.g. the width c of the lower widest recess part.
- the total depth of the group division cuts 12 is indicated by T in FIG.
- the pitch width for fine division is a.
- the saw slots for the fine division of the transducer elements in the piezo material are indicated at 13.
- the saw slots in the transducer elements, which simultaneously divide the groups, are denoted by 14.
- the component 15 is a carrier body for the finely divided converter elements 2.
- the film comb 7 made of contact tabs 8 is embedded in the carrier body 15.
- the carrier body 13 consists of a material that dampens ultrasonic waves well. E.g. it can consist of epoxy resin with oxidized tungsten powder.
- the contact tabs 8 of the foil comb 7 serve as hot connections.
- Two contact foils 16 and 17 are provided for the ground connection. consist of the same material as the foil comb 9 and which are soldered along the left and right lower edge of the row of transducer elements 2 to the radiation surfaces 5 of the transducer elements 2.
- the metal foils 16 and 17, which are bent upwards in the opposite direction to the radiation direction of the ultrasound transducer elements, are also slit up to the height of the saw gaps 13 and 14 of the transducer elements 2. However, the slots 18 do not extend to the upper edge of the film; they are only partially cut into the respective film 16, 17.
- the component 19 is an adaptation body with which the array 1 of the figure is completed on the application side.
- This adapter body 19 is e.g. made of epoxy resin.
- a film strip 20 is used as the base body for the film comb 7, said film strip first comprising self-contained window-shaped recesses 9.
- a comb is then obtained with recesses 9 which are open at the top in accordance with FIG. 1.
- FIG. 3 represents an alternative solution to that of FIG. 2, however, which is less advantageous than that of FIG. 2.
- the only difference from the embodiment of FIG. 2 is that the cutouts 21 in the film strip 22 have a rectangular shape.
- the width b 'of these rectangular recesses 21 is thus the same over the entire incision depth h'.
- the tolerance range of the saw cuts for groups falling in this area is smaller with these recesses 21 than with that of FIG. 2.
- FIG. 4 shows in detail the sawing plan for the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2.
- the gap width of the saw slots 13 and 14 is in each case s.
- FIGS. 5 to 8 show in an exploded view the manufacturing method according to the invention for an array according to FIG. 1.
- a ceramic plate 30 with the external dimensions of the later array serves as the base body for the later finely divided converter elements 2.
- the ceramic plastic 30 is provided on the lower surface 31 (later radiation surface of the transducer elements) and the surface 32 (later counter surface of the transducer elements) with a thin Ag layer.
- a film strip 20 aligned in the longitudinal direction of the plate 30 with the closed recess windows 9 is soldered onto the ceramic plate 30 in the middle position. An edge 33 of the strip 20 is used for soldering.
- FIG 6 shows the second manufacturing step.
- the not yet slotted contact foils 16 and 17 are soldered along the right and left lower edges of the ceramic plate 30.
- FIG. 7 also shows the fourth manufacturing step, which consists of cutting the contact strip 20 along the section line S-S. This cutting creates the actual comb shape with recesses 9 open at the top and the contact tabs 8.
- the fifth manufacturing step consists of sawing the entire assembly. This sawing is done from the radiation side, as shown in FIG. 8.
- the sixth and last manufacturing step consists in breaking the adaptation layer 79 on the application side. This last manufacturing step is also indicated in FIG.
- the ceramic plate 30 can be sawn immediately. Only then is the carrier body 15 applied, or first the adaptation layer 19 and then the carrier body 15 are applied. Other swaps are also conceivable, but not necessarily appropriate.
- FIG. 9 shows again in an enlarged manner how the foil comb 7 can be soldered or even welded onto the ceramic body 30 by means of the soldering edge 33.
- soldering or welding without an edge 33 is also possible, as is indicated in FIG. 10 by soldering or welding seams 34.
- the fine division grid for the converter elements 2 is e.g. 0.308 mm with a saw gap width in the range 0.07 to 0.1 mm.
- the fine division grid for the converter elements 2 at this frequency is e.g. 0.192 mm for the same saw gap width.
- the grid width of the contact lugs 8 of the film comb is R - 0 77 mm.
- the exemplary embodiments described are merely exemplary in nature. There are of course any number of modifications.
- the damping body 15 can also be applied to the ceramic body 30 in such a way that it also encompasses the edges thereof, see FIG. 11. In this arrangement, undesired radiation of ultrasonic energy at the edge is prevented.
- the cutouts 9 between the foil flags 8 can also be cut to the edge 33.
- the comb strip part for the saw cuts 12 (optionally also 11) is then formed by the edge 33.
- This modified embodiment only requires very small sawing depths.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschall-Applikator gemüß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Ultraschall-Applikators.The invention relates to an ultrasound applicator according to the preamble of claim 1. It also relates to a method for producing such an ultrasound applicator.
Durch die EP-A- 0 040 374 sind bereits ein Ultraschall-Applikator sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben vorbekannt, bei dem die Wandlerelemente am Schallkopf feingeteilt sind. Jeweils mehrere Wandlerelemente sind durch die einzelnen Kontaktzungen eines mehrfach parallel eingeschnittenen Kontaktbleches elektrisch zu einer feingeteilten Gruppe zusammengefaßt. Insgesamt sind auf den Gegenflächen der Wandlerelemente einer Gruppe jeweils zwei eingeschnittene Kontaktbleche vorhanden, von denen das eine entlang der linken Kante der Wandlerelementanordnung und das andere entlang der rechten Kante der Wandlerelementanordnung angebracht ist. Die beiden Kontaktbleche haben eine dreieckige Form und sind aus Folienmaterial gefertigt. Jedes dreieckige Kontaktblech ist im nicht eingeschnittenen Bereich entgegengesetzt zur Abstrahlrichtung des Ultraschallkopfes abgebogen. Entsprechend der Anzahl der eingesetzten Gruppen ist eine Vielzahl von Kontaktblechen rechts und eine gleiche Vielzahl von Kontaktblechen links entlang der Kanten der Wandlerelementanordnung vorgesehen. Entlang den Mitten der Abstrahlflächen der Wandlerelemente verläuft ein gemeinsamer stabförmiger Stromleiter.EP-A-0 040 374 already discloses an ultrasound applicator and a method for producing the same, in which the transducer elements on the transducer are finely divided. Several transducer elements are electrically combined into a finely divided group by the individual contact tongues of a contact sheet cut several times in parallel. A total of two cut-in contact plates are present on the counter surfaces of the transducer elements of a group, one of which is attached along the left edge of the transducer element arrangement and the other along the right edge of the transducer element arrangement. The two contact plates have a triangular shape and are made of foil material. Each triangular contact plate is bent in the uncut area opposite to the direction of radiation of the ultrasound head. Depending on the number of groups used, a plurality of contact plates on the right and an equal number of contact plates on the left are provided along the edges of the transducer element arrangement. A common rod-shaped current conductor runs along the middle of the radiation surfaces of the transformer elements.
Das Grundprinzip der Feinteilung von Wandlerelementen ist in der US-A- 4,305,014 näher beschrieben.The basic principle of the fine division of transducer elements is described in more detail in US-A-4,305,014.
Was die Ausführungsform des Ultraschall-Applikators nach der EP-A- 0 040 374 betrifft, so besteht der folgende Nachteil: Gemäß dem dort beschriebenen Herstellungsverfahren ergibt sich die Feinstruktur der einzelnen Wandlerelemente durch Sägen einer kompletten Keramikplatte mit den äußeren Abmessungen des späteren Ultraschallkopfes. Diese Keramikplatte ist bereits mit den jeweiligen geschlitzten Kontaktblechen auf den Seiten der späteren Gegenflächen der Wandlerelemente bestückt. Das Sägen muß nun so exakt erfolgen, daß jeder Sägeschritt, der zwei benachbarte Gruppen von feingeteilten Wandlerelementen trennen soll, exakt genau dort liegt, wo sich die Basen zweier benachbarter Dreieck-Kontaktbleche berühren. Nur dann wird auch das Dreieck-Kontaktblech exakt von dem jeweils benachbarten getrennt, und es ergibt sich eine eindeutige elektrische Kontaktzuordnung eines solchen Kontaktbleches zu einer Gruppe von Wandlerelementen. Es ist leicht einzusehen, daß ein solch präziser Sägeschritt nur unter strenger Einhaltung besonders eng gefaßter Toleranzen erfolgen darf. Damit wird jedoch der Herstellungsvorgang insgesamt sehr kompliziert, und der Anfall von Ausschuß-Applikatoren ist entsprechend hoch.As far as the embodiment of the ultrasonic applicator according to EP-A-0 040 374 is concerned, there is the following disadvantage: according to the manufacturing process described there, the fine structure of the individual transducer elements results from sawing a complete ceramic plate with the external dimensions of the later ultrasonic head. This ceramic plate is already equipped with the respective slotted contact plates on the sides of the later counter surfaces of the converter elements. The sawing must now be carried out so precisely that each sawing step, which is to separate two adjacent groups of finely divided transducer elements, lies exactly where the bases of two adjacent triangular contact plates touch. Only then is the triangular contact plate separated exactly from the neighboring one, and there is a clear electrical contact assignment of such a contact plate to a group of transducer elements. It is easy to see that such a precise sawing step can only be carried out with strict adherence to particularly narrow tolerances. However, the manufacturing process as a whole is very complicated and the amount of reject applicators is correspondingly high.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Ultraschall-Applikator der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß auch ohne Einhaltung allzu strenger Toleranzvorschriften eine äußerst präzise Abtrennung benachbarter Abschnitte, die eine Gruppe feingeteilter Wandlerelemente elektrisch zusammenfassen sollen, erreicht wird.The object of the present invention is to design an ultrasound applicator of the type mentioned at the outset in such a way that an extremely precise separation of adjacent sections, which are intended to electrically group together a group of finely divided transducer elements, is achieved even without adhering to strict tolerance regulations.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Ultraschall-Applikators ergibt sich gemäß der Erfindung aus den Merkmalen des Anspruchs 9.The object is achieved with the characterizing features of claim 1. A method for producing such an ultrasound applicator results according to the invention from the features of
Gemäß der Erfindung ist der Kamm aus elektrischen Kontaktblechen durch die Breite der Aussparungen entsprechend grob vorstrukturiert. Dies gestattet große Toleranzen beim Sägen der Keramik. Benachbarte Kammabschnitte, die eine Gruppe feingeteilter Wandlerelemente elektrisch zusammenfassen sollen, werden auch bei Toleranzschwankungen der Sägeschritte immer äußerst präzise voneinander getrennt. Der Herstellungsvorgang wird damit insgesamt sehr viel einfacher und die Ausschußrate ist äußerst gering.According to the invention, the comb of electrical contact plates is roughly pre-structured by the width of the cutouts. This allows large tolerances when sawing the ceramic. Adjacent comb sections, which are to electrically group together a group of finely divided transducer elements, are always separated extremely precisely from one another, even in the event of tolerance fluctuations in the sawing steps. The manufacturing process is overall much easier and the reject rate is extremely low.
Ultraschall-Applikatoren mit vorstrukturierten Kammkontaktblechen sind an sich auch noch aus der US-A- 39 52 387 vorbekannt. Die Schallköpfe dieser Applikatoren sind aber hinsichtlich der Wandlerelemente nicht feingeteilt. Eine Gruppenkontaktierung mit der vorstehend beschriebenen Problematik ist von vornherein nicht nötig.Ultrasound applicators with pre-structured comb contact plates are also known per se from US Pat. No. 3,952,387. However, the transducers of these applicators are not finely divided with regard to the transducer elements. Group contact with the problem described above is not necessary from the start.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Von besonderer Bedeutung ist dabei der Anspruch 4, da hier die Toleranzbreite entsprechend der relativ großen Breite im Bereich der größten Eneinschnittiefe besonders groß ist. Von Vorteil ist auch die Ausgestaltung des Unteranspruchs 6. Wegen des nittig auf den Gegenflächen der einzelnen Wandlerelemente verlaufenden Kontaktblechkammes ergeben sich optimale Symmetriebedingungen. Die Last an den einzelnen Wandlerelementen wirkt sich nicht unsymmetrisch aus und es ergeben sich sowohl für den Sende- als auch für den Empfangsfall optimale Schwingungsformen. Der Gegenstand der Erfindung erlaubt nach Anspruch 8 eine Linienlötung statt Flächenlötung. Dies ist eine besonders einfache Lötmethode, die es erlaubt, daß auch bei höheren Frequenzen relativ dicke und damit stabile Folien als Kontaktkamm eingesetzt werden können.Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims. Claim 4 is of particular importance, since here the tolerance range corresponding to the relatively large width in the area of the greatest incision depth is particularly large. The embodiment of subclaim 6 is also advantageous. Because of the contact plate comb that runs nittily on the counter surfaces of the individual transducer elements, optimal symmetry conditions result. The load on the individual transducer elements does not have an asymmetrical effect and there are optimal forms of vibration for both the transmission and the reception case. The object of the invention allows line soldering instead of surface soldering according to
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschriebung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und in Verbinddung mit den restlichen Unteransprüchen.Further advantages and details of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing and in conjunction with the remaining subclaims.
Es zeigen
- Figur 1 einen Ultraschall-Applikator gemäß der Erfindung
Figur 2 ein erstes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Kammstruktur in Ausschnittsvergrößerung,- Figur 3 ein zweites mögliches Ausführungsbeispeil für eine Kammstruktur,
- Figur 4 eine Ausschnittvergrößerung der
Figur 2, die den Sägeplan im Detail zeigt, - Figur 5 bis
Figur 8 Darstellungen, die das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zeigen, Figur 9 eine erste mögliche Art der Kontaktierung eines Kontaktblechkammes,Figur 10 eine zweite mögliche Art der Kontaktierung eines Kontaktblechkammes, undFigur 11 eine Modifikation der Art, in der ein Trägerkörper auf der Keramik angebracht ist.
- 1 shows an ultrasound applicator according to the invention
- Figure 2 shows a first, preferred Exemplary embodiment of a comb structure in enlarged detail,
- FIG. 3 shows a second possible exemplary embodiment for a comb structure,
- FIG. 4 shows an enlarged detail of FIG. 2, which shows the sawing plan in detail,
- 5 to 8 representations showing the manufacturing method according to the invention,
- FIG. 9 shows a first possible way of contacting a contact plate comb,
- Figure 10 shows a second possible way of contacting a contact plate comb, and
- Figure 11 shows a modification of the manner in which a carrier body is attached to the ceramic.
Die Figur 1 zeigt ein feingeteiltes Einzeilen-Array 1. Dieses umfaß eine Vielzahl von hintereinander angeordneten feingeteilten Wandlerelementen 2. Die Wandlerelemente sind elektrisch zu Gruppen 3 zusammengefaßt. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 umfaßt jede Gruppe 3 z.B. fünf feingeteilte Wandlerelemente 2. Die Gesamtzahl aller Gruppen entlang des Vandler-Arrays 1 beträgt z.B. 77. Jedes Wandlerelement 2 besteht in der üblichen Weise aus einem stabförmigen Piezokeramikkörper 4, der uf der Abstrahlfläche 5 und auf der Gegenfläche 6 meallisch beschichtet ist. Die Mesallschicht besteht z.B. aus aufgedampftem oder eingebranntem Silber.FIG. 1 shows a finely divided single-line array 1. This comprises a large number of finely divided
Sämtliche hintereinander angeordneten feingeteilten Wandlerelemente 2 sind entlang den Mitten ihrer Gegenflächen 6 mit einem - Folienkamm 7 versehen. Der Folienkamm 7 besteht in der in der Figur 1 dargestellten Weise aus Kontaktfahnen 8 mit dazwischenliegenden Aussparungen 9. Als Folienmaterial dient z.B. Ag, Cu oder eine Cu-Legierung. Die Einschnittiefe h der Aussparungen 9 ist geringer als die Gesamthöhe H des Kontaktkammes 7, wie in der Figur 2 näher dargestellt ist. Es verbleibt also an der den Gegenflächen 6 der Wandlerelemente 2 zugewandten Folienkante ein Streifenteil 10 mit der Höhe B. In dieses Streifenteil 10 ragen von unten Sägeschlitze 11 und 12. Die Sägeschlitze 11 stammen von der Feinzersägung der Wandlerelemente 2. Sie reichen nur teilweise von unten in das Streifenteil 10. Wie in der Figur 2 angedeutet ist, beträgt ihre Gesamtsägetiefe durch das Keramikmaterial hindurch bis in das Streifenteil 70 hinein t. Die Sägeschlitze 72 haben demgegenüber eine grössere Tiefe T. Sie ragen über das Streifenteil 70 bis in Aussparungen 9 des Folienkammes 7. Die längeren Sägeschlitze 12 teilen den Folienkamm 7 in die einzelnen, elektrisch voneinander getrennten Kontaktfahnen 8. Die Rasterbreite R der Kontaktfahnen 8 entlang dem Kamm 7 beträgt, wie wieder in Figur 2 näher dargestellt ist, R - A. Sie entspricht damit jeweils der Gruppenbreite A einer Gruppe 3 von feingeteilten Wandlerelementen 2, die elektrisch zusammenkontaktiert werden sollen.All finely divided
Die Aussparungen 9 können, wie die Aussparungen 21 des Kammes der Figur 3, reine Rechteckform aufweisen. Es empfiehlt sich jedoch, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, die Aussparungen 9 an ihrem offenen oberen Ende weniger breit (Breite b) auszubilden als im Bereich der größten Einschnittiefe T (Breite c). Die in der Tiefe breitere Aussparung (Breite c) gestattet große Toleranzbreiten beim Sägen der Keramik. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 entspricht die Toleranzbreite z.B. der Breite c des unteren breitesten Aussparungsteiles. In der Figur 2 ist die Gesamttiefe der Gruppenteilungsschnitte 12 mit T angegeben. Die Teilungsschnittbreite für die Feinteilung beträgt a. Die Sägeschlitze zur Feinteilung der Wandlerelemente im Piezomaterial sind mit 13 angegeben. Die Sägeschlitze in den Wandlerelementen, die gleichzeitig die Gruppen unterteilen, sind mit 14 bezeichnet.The
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist das Bauteil 15 ein Trägerkörper für die feingeteilten Wandlerelemente 2. Der Folienkamm 7 aus Kontaktfahnen 8 ist im Trägerkörper 15 eingebettet. Der Trägerkörper 13 besteht aus einem Material, das Ultraschallwellen gut dämpft. Z.B. kann er aus Epoxydharz mit eingebrachtem, oxidiertem Wolframpulver bestehen.In the exemplary embodiment in FIG. 1, the
Die Kontaktfahnen 8 des Folienkammes 7 dienen als Heißanschlüsse. Für den Erdanschluß sind zwei Kontaktfolien 16 und 17 vorgesehen, die z.B. aus demselben Material wie der Folienkamm 9 bestehen und die entlang der linken und rechten unteren Kante der Reihe der Wandlerelemente 2 an den Abstrahlflächen 5 der Wandlerelemente 2 angelötet sind. Die Metallfolien 16 und 17, die in Gegenrichtung zur Abstrahlrichtung der Ultraschall-Wandlerelemente nach oben gebogen sind, sind bis in Höhe der Sägespalten 13 bzw. 14 der Wandlerelemente 2 ebenfalls geschlitzt. Die Schlitze 18 reichen jedoch nicht bis zum oberen Folienrand; sie sind nur teilweise in die jeweilige Folie 16,17 eingeschnitten.The
Das Bauelement 19 ist ein Anpassungskörper, mit dem das Array 1 der Figur applikationsseitig abgeschlossen ist. Dieser Anpassungskörper 19 besteht z.B. aus Epoxydharz.The
Wie in der Figur 2 dargestellt ist, wird als Grundkörper für den Folienkamm 7 ein Folienstreifen 20 benutzt, der zuerst in sich geschlossene fensterförmige Aussparungen 9 umfaßt. Durch Abschneiden des oberen Streifenteiles entlang der Schnittlinie S-S erhält man dann einen Kamm mit Aussparungen 9, die entsprechend der Figur 1 oben offen sind.As shown in FIG. 2, a
Wie schon vorstehend erwähnt, stellt das Beispiel der Figur 3 eine Alternativlösung zum Beispiel der Figur 2 dar, die jedoch weniger vorteilhaft ist als jene der Figur 2. Einziger Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist, daß die Aussparungen 21 im Folienstreifen 22 Rechteckform haben. Die Breite b' dieser rechteckförmigen Aussparungen 21 ist also über die gesamte Einschnittiefe h' gleich. Die Toleranzbreite der in diesen Bereich fallenden Sägeschnitte für Gruppen (Sägenschnitte 14) ist bei diesen Aussparungen 21 geringer als bei jenen der Figur 2.As already mentioned above, the example of FIG. 3 represents an alternative solution to that of FIG. 2, however, which is less advantageous than that of FIG. 2. The only difference from the embodiment of FIG. 2 is that the
Die Figur 4 zeigt im Detail den Sägeplan für das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2. Die Spaltbreite der Sägeschlitze 13 und 14 beträgt jeweils s.FIG. 4 shows in detail the sawing plan for the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2. The gap width of the
Die Figuren 5 bis 8 zeigen in einer Explosivdarstellung das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für ein Array gemäß der Figur 1.FIGS. 5 to 8 show in an exploded view the manufacturing method according to the invention for an array according to FIG. 1.
Wie vostehend schon erwähnt, dient als Grundkörper für die späteren feingeteilten Wandlerelemente 2 eine Keramikplatte 30 mit den äußeren Abmessungen des späteren Arrays. Die Keramikplaste 30 ist auf der Unterfläche 31 (spätere Abstrahlfläche der Wandlerelemente) und der Oberfläche 32 (spätere Gegenfläche der Wandlerelemente) mit einer dünnen Ag-Schicht versehen. Gemäß dem ersten Herstellungsschritt der Figur 5 wird auf die Keramikplatte 30 in Mittenposition ein in Längsrichtung der Platte 30 ausgerichteter Folienstreifen 20 mit den geschlossenen Aussparungsfenstern 9 aufgelötet. Zum Löten dient eine Kante 33 des Streifens 20.As already mentioned above, a
Die Figur 6 zeigt den zweiten Herstellungsschritt. In diesem Herstellungsschritt werden entlang der rechten und linken unteren Kante der Keramikplatte 30 die jetzt noch nicht geschlitzten Kontaktfolien 16 und 17 aufgelötet.Figure 6 shows the second manufacturing step. In this manufacturing step, the not yet slotted contact foils 16 and 17 are soldered along the right and left lower edges of the
Im dritten Herstellungsschritt der Figur 7 werden die Keramikplatte 30 und der Kontaktstreifen 20 mit dem Trägerkörper 15 umgossen. Die Figur 7 zeigt auch vierten Herstellungsschritt, der aus dem Schneiden des Kontaktstreifens 20 entlang der Schnittlinie S-S besteht. Durch dieses Schneiden entsteht die eigentliche Kammform mit oben offenen Aussparungen 9 und den Kontaktfahnen 8.In the third manufacturing step in FIG. 7, the
Der fünfte Herstellungsschritt besteht im Sägen der gesamten Anordnung. Dieses Sägen geschieht von der Abstrahlseite her, so wie es in der Figur 8 dargestellt ist.The fifth manufacturing step consists of sawing the entire assembly. This sawing is done from the radiation side, as shown in FIG. 8.
Der sechste und letzte Herstellungsschritt besteht darin, daß applikationsseitig die Anpassungsschicht 79 aufgebrecht wird. Dieser letzte Herstellungsschritt ist ebenfalls in der Figur e angedeutet.The sixth and last manufacturing step consists in breaking the adaptation layer 79 on the application side. This last manufacturing step is also indicated in FIG.
Selbstverständlich können einzelne Herstellungsschritte miteinander vertauscht werden. So kann beispielsweise nach dem zweiten Verfahrensschritt (dargestellt in Figur 6) die Keramikplatte 30 gleich gesägt werden. Erst dann wird der Trägerkörper 15 aufgebracht, oder es wird zuerst die Anpassungsschicht 19 und dann der Trägerkörper 15 aufgebracht. Andere Vertauschungen sind ebenfalls denkbar, jedoch nicht unbedingt zweckmäßig.Of course, individual manufacturing steps can be interchanged. For example, after the second process step (shown in FIG. 6), the
In der Figur 9 ist nochmals in Vergrößerung angedeutet, wie der Folienkamm 7 mittels der Lötkante 33 auf dem Keramikkörper 30 angelötet oder auch angeschweißt werden kann. Ebensogut ist aber auch ein Anlöten oder Anschweißen ohne Kante 33 möglich, wie dies in der Figur 10 durch Löt- oder Schweißnähte 34 angedeutet ist.FIG. 9 shows again in an enlarged manner how the foil comb 7 can be soldered or even welded onto the
Das Ausführungsbeispiel wird im nachfolgenden anhand einiger Zahlen für z.B. ein 3,5 MHz- und ein 7 MHz-Array noch näher präzisiert:The exemplary embodiment is explained below with the aid of some numbers for e.g. a 3.5 MHz and a 7 MHz array specified:
Hier beträgt das Feinteilungsraster für die Wandlerelemente 2 z.B. 0,308 mm bei einer Sägespaltbreites im Bereich 0,07 bis 0,1 mm. Für den Folienkamm 7 empfiehlt sich in diesem Fall eine Rasterbreite der Kontaktfahnen 8 von R = 1,54 mm. Die obere Breite der Aussparungen 9 liegt bei b - 0,4 mm, die untere Breite bei c = 0,8 mm.Here the fine division grid for the
Das Feinteilungsraster für die Wandlerelemente 2 liegt bei dieser Frequenz bei z.B. 0,192 mm bei derselben Sägespaltbreites. Die Rasterbreite der Kontaktfahnen 8 des Folienkammes beträgt R - 0 77 mm. Die obere Breite b der Aussparungen 7 liegt bei b = 0,3 mm, die untere Breite c bei c ≈ 0,6 mm.The fine division grid for the
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele haben lediglich exemplarischen Charakter. Es gibt selbstverständlich beliebig viele Modifikationen. Z.B. kann der Dämpfungskörper 15 auf dem Keramikkörper 30 auch so aufgebracht werden, daß er dessen Ränder mitumfaßt, vergl. Figur 11. Bei dieser Anordnung wird eine unerwünschte randseitige Abstrahlung von Ultraschall-Energie verhindert. Bei Anlöten oder Anschweißen des Folienkammes 7 mittels einer Kante 33 können die Aussparungen 9 zwischen den Folienfahnen 8 auch bis an die Kante 33 eingeschnitten sein. Das Kammstreifenteil für die Sägeschnitte 12 (gegebenenfalls auch 11) wird dann durch die Kante 33 gebildet. Dieses modifizierte Ausführungsbeispiel benötigt nur sehr geringe Sägetiefen.The exemplary embodiments described are merely exemplary in nature. There are of course any number of modifications. E.g. The damping
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