一种柔性超声换能器阵列及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115889154A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211337406.X(22)申请日2022.10.28(71)申请人南京航空航天大学地址210001江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人陈建中吴大伟力乙瑞(74)专利代理机构郑州青鸟知识产权代理事务所(特殊普通合伙)41187专利代理师谢萍(51)Int.Cl.B06B1/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图9页(54)发明名称一种柔性超声换能器阵列及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种柔性超声换能器阵列及其制备方法，涉及超声换能器技术领域，解决机械性能和电气性能的缺陷问题；柔性超声换能器阵列包括上打印电极层、导电银浆层、压电层、导电银浆层、下打印电极层，打印电极层是具有“岛‑桥”连接结构的柔性电极阵列，压电层是由若干压电阵元形成的压电矩阵，单个压电阵元向上/下通过导电银浆连接上/下打印电极层对应的电极；其制备方法包括制备激光打印材料，激光打印转移柔性电极阵列，切割压电阵块，集成柔性超声换能器阵列，寻址电路的电气检查；本发明利用激光打印技术制备的柔性超声换能器阵列具有优异的拉伸柔性和轻量性，并且采用行列寻址的柔性电路设计，兼顾电气有效连接与阵列同步形变。CN115889154ACN115889154A权利要求书1/2页1.一种柔性超声换能器阵列，其特征在于，其包括五层结构，从上到下依次是上打印电极层（4）、导电银浆层（7）、压电层（5）、导电银浆层（7）、下打印电极层（6），其中上打印电极层（4）与下打印电极层（6）呈垂直重叠态设置且结构相同，均为具有“岛‑桥”连接结构的柔性电极阵列，所述的压电层是由若干压电阵元形成的压电矩阵，单个压电阵元向上通过导电银浆连接上打印电极层对应的电极，且向下通过导电银浆连接下打印电极层对应的电极。2.根据权利要求1所述的一种柔性超声换能器阵列，其特征在于，所述的“岛‑桥”连接结构，是方形的电极（9）之间通过钳式铰链（8）相互连接而成，且端部的电极通过蛇形铰链（10）连接接线盘（11）。3.根据权利要求2所述的一种柔性超声换能器阵列，其特征在于，所述钳式铰链（8）由两个相互对称的“V”形结构（81）尖对尖设置，“V”形结构（81）的两端水平向外延伸形成连接翼（82），并且连接翼（82）与相邻的电极（9）连接。4.一种柔性超声换能器阵列的制备方法，其特征在于，包括步骤一，制备激光打印材料；步骤二，激光打印转移柔性电极阵列；步骤三，切割压电阵块；步骤四，集成柔性超声换能器阵列，步骤五，寻址电路的电气检查。5.根据权利要求4所述的一种柔性超声换能器阵列的制备方法，其特征在于，步骤一的具体方式为，选择聚酰亚胺薄膜及铜膜，在聚酰亚胺薄膜上表面粘贴同尺寸的水溶性胶层，再粘贴同尺寸铜膜，形成单面激光打印材料的三层级结构。6.根据权利要求4所述的一种柔性超声换能器阵列的制备方法，其特征在于，步骤一的具体方式为，选择聚酰亚胺薄膜及铜膜，在聚酰亚胺薄膜两侧表面粘贴同尺寸的水溶性胶层，分别粘贴尺寸相同的上层铜膜和下层铜膜，形成双面激光打印材料的五层级结构。7.根据权利要求5或6所述的一种柔性超声换能器阵列的制备方法，其特征在于，步骤二的具体方式为，使用激光精密加工系统ProtoLaserU3,LPKF将激光打印材料直接雕刻成型，然后用去离子水浸泡除胶得到具有“岛‑桥”连接结构的铜膜，转移到玻璃载片上得到柔性电极阵列。8.根据权利要求7所述的一种柔性超声换能器阵列的制备方法，其特征在于，步骤四的具体方式为，先将平铺在玻璃载片上的行电极阵列的每个电极上涂抹调制好的导电银浆，将压电阵元背衬层放置在导电银浆上，按照矩阵排布放置，然后送至烤箱在70℃下加热30分钟固化；再将平铺玻璃载片上的列电极阵列的每个电极上涂抹调制好的导电银浆，将上述连接行电极阵列的压电阵元匹配层对应叠放，重叠部分为矩阵，然后送进烤箱在70℃下加热30分钟固化；最后形成柔性超声换能器阵列的五层结构，从上到下依次是上打印电极层、导电银浆层、压电层、导电银浆层、下打印电极层。9.根据权利要求5所述的一种柔性超声换能器阵列的制备方法，其特征在于，步骤二的具体方式为，使用激光精密加工系统ProtoLaserU3,LPKF将上述单面激光打印材料直接雕刻成型，得到具有“岛‑桥”连接结构的柔性电路材料，然后在步骤四中将具有“岛‑桥”连接结构的柔性电路材料与压电阵元集成固化后，将柔性超声换能器阵列放入去离子水浸泡20分钟，水溶性胶层失效，上下两层聚酰亚胺脱落后共同去除，再将柔性超声换能器阵列进行清洁和烘干。10.根据权利要求4所述的一种柔性超声换能器阵列的制备方法，其特征在于，步骤五2CN115889154A