壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲換能器探頭制作技術(shù)，特別是涉及一種壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，超聲成像使用的頻率越來越高，高頻(頻率>20MHz)超聲陣列成像系統(tǒng)，可以提供實(shí)時、無創(chuàng)的高分辨力成像，特別是用于眼科學(xué)、皮膚學(xué)和小動物的成像方面。
[0003]壓電/單晶鐵電復(fù)合材料比起傳統(tǒng)的壓電陶瓷/單晶鐵電材料來說，和人體組織的聲阻抗更接近，機(jī)械性更好，做出來的超聲換能器的相鄰陣元的串聲干擾更小。但是，這種高頻的壓電復(fù)合材料陣列換能器理論上要求陣元間的切槽寬度需要滿足更小的尺寸?1um) ο
[0004]而傳統(tǒng)的壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制作方案，采用精密劃片機(jī)分割出細(xì)小的陣元，不過鑒于劃片機(jī)刀片厚度的極限，最薄的刀片為10um，用此切割壓電/單晶鐵電材料后的形成的切口寬度會大于10um，通常會達(dá)到15um左右。用此方案制備出的壓電復(fù)合材料/單晶鐵電復(fù)合材料只能制備出低于15MHz的超聲換能器，不能滿足高頻陣列探頭的制備需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種能夠用于制備高頻陣列探頭的壓電/單晶鐵電復(fù)合材料的制備方法及一種壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具。
[0006]—種壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具，包括:
[0007]夾具底座，所述夾具底座上開設(shè)有用于固定壓電/單晶鐵電片的固定槽；
[0008]升降導(dǎo)桿，垂直設(shè)置于所述夾具底座上；
[0009]微調(diào)座，可滑動地設(shè)置于所述升降導(dǎo)桿上，所述微調(diào)座下表面上開設(shè)有滑軌；及
[0010]用于夾持壓電/單晶鐵電片的微調(diào)移動塊，可滑動地設(shè)置于所述滑軌上。
[0011]在其中一個實(shí)施例中，還包括第一微調(diào)螺桿及第一軸承，所述第一微調(diào)螺桿通過所述第一軸承安裝于所述夾具底座上，所述微調(diào)座上開設(shè)有第一調(diào)節(jié)螺孔，所述第一微調(diào)螺桿與所述第一調(diào)節(jié)螺孔螺合，以形成螺紋副結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動所述第一微調(diào)螺桿，以使所述微調(diào)座相對所述夾具底座升降。
[0012]在其中一個實(shí)施例中，所述微調(diào)移動塊包括主體及連接塊，所述連接塊設(shè)置于所述主體的一側(cè)邊，所述壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具還包括第二微調(diào)螺桿及第二軸承，所述第二微調(diào)螺桿通過所述第二軸承安裝于所述微調(diào)座上，所述連接塊上開設(shè)有第二調(diào)節(jié)螺孔，所述第二微調(diào)螺桿與所述第二調(diào)節(jié)螺孔螺合，以形成螺紋副結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動第二微調(diào)螺桿，以使所述微調(diào)移動塊在所述微調(diào)座上移動。
[0013]在其中一個實(shí)施例中，所述微調(diào)移動塊還包括第一夾緊螺栓，所述連接塊還開設(shè)有第三通孔，所述第一夾緊螺栓與所述第三通孔相螺合，所述微調(diào)移動塊的主體遠(yuǎn)離所述連接塊的一側(cè)邊上設(shè)有折邊。
[0014]在其中一個實(shí)施例中，所述夾具底座包括底板及分別設(shè)置于所述底板兩端的第一擋塊及第二擋塊，所述第一擋塊、所述第二擋塊及所述底板共同圍成所述固定槽。
[0015]在其中一個實(shí)施例中，所述第一擋塊及所述第二擋塊均為“L”字形結(jié)構(gòu)，所述第一擋塊及所述第二擋塊上分別開設(shè)第一夾緊螺孔及第二夾緊螺孔，所述夾具底座還包括第三夾緊螺栓及第四夾緊螺栓，所述第三夾緊螺栓及所述第四夾緊螺栓分別穿設(shè)所述第一夾緊螺孔及所述第二夾緊螺孔。
[0016]在其中一個實(shí)施例中，所述第二擋塊可滑動地設(shè)置于所述底板上。
[0017]在其中一個實(shí)施例中，夾具底座還包括固定板及第五夾緊螺栓，所述固定板設(shè)置于所述底板上，所述固定板上開設(shè)有第三夾緊螺孔，所述第五夾緊螺栓穿設(shè)所述第三夾緊螺孔，且所述第五夾緊螺栓的一端與所述第二擋塊相抵持。
[0018]—種壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備方法，包括以下步驟:
[0019]提供上述壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具；
[0020]將第一壓電/單晶鐵電片固定于所述夾具底座上；
[0021]以所述第一壓電/單晶鐵電片的一側(cè)為基準(zhǔn)，向另一側(cè)偏移(L+P)毫米后，用切刀在第一壓電/單晶鐵電片上切割(2K+P)毫米的切口，并每隔P毫米切割(2K+P)毫米的切口，其中，L大于等于3mm，K為目標(biāo)切口寬度，P為目標(biāo)陣元寬度；
[0022]取下所述第一壓電/單晶鐵電片，并將第二壓電/單晶鐵電片固定于所述夾具底座上；
[0023]以所述第二壓電/單晶鐵電片的一側(cè)為基準(zhǔn)，向另一側(cè)偏移(L-K)毫米后，用切刀在第一壓電/單晶鐵電片上切割(2K+P)毫米的切口，并每隔P毫米切割(2K+P)毫米的切口，其中，L大于等于3mm，K為目標(biāo)切口寬度，P為目標(biāo)陣元寬度；
[0024]將所述第一壓電/單晶鐵電片放置于所述夾具底座，并將所述第二壓電/單晶鐵電片夾持于所述微調(diào)移動塊上，調(diào)節(jié)所述微調(diào)移動塊，以使所述第一壓電/單晶鐵電片與所述第二壓電/單晶鐵電片交叉重疊并使所述第一壓電/單晶鐵電片與所述第二壓電/單晶鐵電片間相對固定。
[0025]上述壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備方法中，通過在兩個壓電/單晶鐵電片上開設(shè)切口，并將兩個壓電/單晶鐵電片相配合，以使最終產(chǎn)品陣元間的間距，即切口的寬度小于10微米，滿足了制備高頻陣列探頭的需求。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為圖1所示壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具的爆炸圖；
[0028]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備方法的流程圖；
[0029]圖4為壓電/單晶鐵電片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為第一壓電/單晶鐵電片與第二壓電/單晶鐵電片的裝配圖；
[0031]圖6為圖5中A處的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。
[0033]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。
[0034]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0035]請參閱圖1，本發(fā)明一實(shí)施例中的壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具100，包括夾具底座110、升降導(dǎo)桿120、微調(diào)座130及微調(diào)移動塊140。
[0036]夾具底座110上開設(shè)有用于固定壓電/單晶鐵電片(圖未示)的固定槽111。具體的，夾具底座110包括底板112及分別設(shè)置于底板112兩端的第一擋塊113及第二擋塊114。第一擋塊113、第二擋塊114及底板112共同圍成固定槽111。壓電/單晶鐵電片可以放置于固定槽111中，并由第一擋塊113及第二擋塊114分別將壓電/單晶鐵電片的兩側(cè)邊夾緊。
[0037]第一擋塊113及第二擋塊114均為“L”字形結(jié)構(gòu)，第一擋塊113及第二擋塊114上分別開設(shè)第一夾緊螺孔(圖未標(biāo))及第二夾緊螺孔(圖未標(biāo))。夾具底座110還包括第三夾緊螺栓115及第四夾緊螺栓116，第三夾緊螺栓115及第四夾緊螺栓116分別穿設(shè)第一夾緊螺孔及第二夾緊螺孔。調(diào)節(jié)第三夾緊螺栓115及第四夾緊螺栓116，可使第三夾緊螺栓115及第四夾緊螺栓116夾緊放置于固定槽111中的壓電/單晶鐵電片。
[0038]具體在本實(shí)施例中，第二擋塊114可滑動地設(shè)置于底板112上，以方便壓電/單晶鐵電片放入固定槽111中。夾具底座110還包括固定板118及第五夾緊螺栓117，固定板118設(shè)置于底板112上，固定板118上開設(shè)有第三夾緊螺孔(圖未標(biāo))，第五夾緊螺栓117穿設(shè)第三夾緊螺孔，且第五夾緊螺栓117的一端與第二擋塊114相抵持。通過第五夾緊螺栓117的一端與第二擋塊114相抵持，可以使第二擋塊114夾緊壓電/單晶鐵電片。轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)第五夾緊螺栓117，可使第二擋塊114在底板112上運(yùn)動。
[0039]請一并參閱圖2，升降導(dǎo)桿120垂直設(shè)置于夾具底座110上。微調(diào)座130可滑動地設(shè)置于升降導(dǎo)桿120上，以使微調(diào)座130在夾具底座110上可升降。微調(diào)座130下表面上開設(shè)有滑軌132。
[0040]具體的，壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具100還包括第一微調(diào)螺桿150a及第一軸承150b，第一微調(diào)螺桿150a通過第一軸承150b安裝于夾具底座110上。微調(diào)座130上開設(shè)有第一調(diào)節(jié)螺孔(圖未標(biāo))，第一微調(diào)螺桿150a與第一調(diào)節(jié)螺孔螺合，以形成螺紋副結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動第一微調(diào)螺桿150a，以使微調(diào)座130相對夾具底座110升降。
[0041]微調(diào)移動塊140可滑動地設(shè)置于滑軌132上。具體在本實(shí)施例中，微調(diào)移動塊140包括主體142及連接塊144，連接塊144設(shè)置于主體142的一側(cè)邊。壓電/單晶鐵電復(fù)合材料制備治具100還包括第二微調(diào)螺桿160a及第二軸承160b，第二微調(diào)螺桿160a通過第二軸承160b安裝于微調(diào)座130上。連接塊144上開設(shè)有第二調(diào)節(jié)螺孔(圖未標(biāo))，第二微調(diào)螺桿160a與第二調(diào)節(jié)螺孔螺合，以形成螺紋副結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動第二微調(diào)螺桿160a，以使微調(diào)移動塊140在微調(diào)座130上移動。
[0042]微調(diào)移動塊140用于夾持壓電/單晶鐵電片。具體的，微調(diào)移動塊140還包括第一夾緊螺栓146。連接塊144還開設(shè)有第三通孔(圖未標(biāo))。第一夾緊螺栓146與第三通孔相螺合，微調(diào)移動塊140的主體142遠(yuǎn)離