CN1177654C - 一种声探测器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种声探测器的制造方法,该声探测器包括相互连接的回路和形成在压电材料板上的单个变换器,其中,该方法包括如下步骤:在绝缘膜片的至少一侧上形成传导路径;采用绝缘粘合剂层把具有传导路径的所述绝缘膜片连接到包括导电部分的压电材料层上;借助于适当的局部处理形成通过绝缘膜片和该绝缘粘合剂层的通路,以使形成的通路同时在一方面要露出在传导路径上,而另一方面要露出在相关的导电部分上;在传导路径和相关的压电材料的导电部分之间形成电接触。本发明可应用于回声测深仪的探测器中。
Description
技术领域
本发明涉及一种声探测器的制造方法,该声探测器包括一组发射和/或接受元件,这些元件通过从大尺寸的变换器块切割而得到。目前这种探测器尤其用于诸如回声测深仪的应用场合。
背景技术
本发明尤其涉及一种方法,该方法使得被连接的这些变换器元件和电子装置之间形成电连接。它使得制造具有大量元件的变换器更加容易,这些元件特别是布置成二维结构。
在公开号为No.2,702,309的法国专利申请中描述的一种方法是平面回声测深仪探测器的公知连接技术中的一个,在该专利申请中提出了采用薄的聚合物膜片,该聚合物膜片层叠到镀金属的压电陶瓷上。
根据这种现有技术,在要相互连接起来的各个变换器位置处的膜片上共同加工出通路。然后,通过在金属层上蚀刻出的线路来形成连接,而这些金属层镀在膜片和通路上。
这些线路形成于陶瓷内部并位于它的周边,一个平直连接装置用于陶瓷表面上并通过柔性连接装置来延伸,该柔性连接装置在陶瓷边缘的上方处弯曲以使所占用的空间最小。
这种方法可形成一种声音不连续的连接装置,该声音不连续的连接装置适应于有时复杂的几何形状(探测器是弯曲的并且是小尺寸)。尽管如此,由于形成带有小空间的小路径的步骤是在最终产品上进行的,因此具有较高的附加值并在柔性部件(拐折)和刚性部件(陶瓷)之间的转换处具有临界路径蚀刻区域。
发明内容
为了消除这些缺点,本发明提出了采用绝缘膜片式回路的连接技术,在探测器的有源元件上进行组装之前在该绝缘膜片式回路上形成相互连接的线路。如后面解释的那样,这种回路最好包括位于两侧的相互连接的线路。
尤其是,本发明提供一种声探测器的制造方法,该声探测器包括相互连接的回路和形成在压电材料板上的单个变换器,压电材料板包括与单个变换器相关的导电部分,其特征在于,该方法包括下面的步骤:
-在绝缘膜片(11、21、31)的至少一侧上形成传导路径;
-采用绝缘粘合剂层(12、22、32)把具有传导路径的所述绝缘膜片连接到包括导电部分的压电材料层(13、23、33)上;
-借助于适当的局部处理形成通过绝缘膜片(11、21、31)和该绝缘粘合剂层(12、22、32)的通路,以使形成的通路同时在一方面要露出在传导路径上,而另一方面要露出在相关的导电部分上;
-在传导路径(PI,PI1,PI2)和相关的压电材料的导电部分(Mi)之间形成电接触。
根据本发明的第一实施例,适当的局部处理可以是烧蚀激光的聚焦作用。
根据本发明的第二实施例,适当的局部处理可以包括使用一个掩蔽件。
根据本发明的一个实施例,在绝缘膜片的下侧形成传导路径,粘合剂层与这个下侧和压电材料层接触。根据这个实施例,金属掩膜可优选地形成在绝缘膜片的表面上,用于下一步骤的蚀刻通路。
也可使用一个独立的机械掩蔽件。
一般地,传导路径和相关压电材料的导电部分之间的电接触可由导电材料形成的局部镀层来实现,该局部镀层可以是由掩膜蚀刻而成的金属薄层或导电树脂。
根据一个实施例,传导路径和相关压电材料的导电部分之间的电接触可以通过导电层的连续镀层和掩蔽树脂层的连续镀层来实现,接着进行蚀刻以便只在通路内保留导电层。
根据本发明的另一个实施例,绝缘膜片的上侧包括金属路径。在这种情况下,在盖住上侧之后优选地通过一个机械掩蔽件来进行蚀刻,该上侧包括带有树脂的传导路径。在蚀刻出通路之后,在传导路径和导电部分之间形成电接触的步骤通过镀一金属层并接着蚀刻来进行,以便只在通路的底部保留导电层,这些下面要进行解释。
一般地,通过在通路填充导电树脂来把这些电接触连接起来,而不是通过镀上一层导电层后再蚀刻该薄层来把这些电接触连接起来。
附图说明
通过阅读以非限制性方式给出的下面描述和附图,将会更加清楚地理解本发明,而且其它的优点将会变得显而易见,在这些附图中:
图1表示根据本发明用在声探测器上的、包括位于下侧处的传导路径的软性回路的第一示例;
图2a到2f表示本发明的制造方法的一个示例的各个步骤,该示例采用了图1所示的软性回路,
图3a到3b表示了在通路内把电接触连接起来的第一示例,该示例用于本发明的制造方法;
图4a到4d表示了在通路内把电接触连接起来的第二示例,该示例用于本发明的制造方法;
图5表示了一种结构,在该结构中,压电元件的7个狭片相互连接在4个路径上;
图6表示根据本发明用在声探测器上的、包括位于上侧处的传导路径的软性回路的第二示例;
图7a到7d表示本发明的制造方法的一个示例的各个步骤,该示例采用了图6所示的软性回路;及
图8a到8d表示了一种结构,在该结构中压电元件的5个狭片相互连接在3个路径上。
具体实施方式
一般来讲,本发明的方法首先包括在绝缘膜片上形成传导路径,而这些传导路径形成互相连接的回路。优选地,这可以是由聚酰亚胺膜类的聚合物制成的柔性膜片。
根据该方法的第一示例,软性回路包括:位于所谓下侧的一侧上、与图1中的平面1相对应的相互连接的路径PI(如该路径由镀金的铜制成);位于所谓上侧的一侧上的金属平面14(如该金属平面由铜制成),该金属平面上作出了一些小孔,这些小孔用于随后的选择性加工绝缘膜片并与图1的平面2相对应。图1的平面1和2的叠加表明叠加在同一传导路径PI上的几个小孔OI有意地受到限定。这在把这些电接触连接起来时提供了更好的可靠性,并还可以根据通路的数目来调整声阻抗,而这些通路形成于组成软性回路的绝缘膜片上。
具有传导路径PI的软性回路被层叠到一个由压电材料制成的镀金属层13上。一般地,这就是镀金属的压电跃变的压电板,而在该压电板上预先形成锯口TI,这些锯口使得导电部分Mi隔开,随后使压电元件分开。为此,图2a表示设置在压电板顶部上的软性回路。为清楚起见,金属平面没有在图2a中示出以显示传导路径PI。
接下来,在每个要连接的压电元件的上方处的绝缘膜片上加工出通路。采用激光烧蚀或活性离子蚀刻的方法通过放置在软性回路上的掩蔽件来实现这种加工,因此如图2b所示,要连接的部分传导路径和变换器的导电部分露出在每个通路的底部上。
应该注意到采用设置在组件上的机械掩蔽件来取代金属掩蔽平面也是可以的。
当这些通路形成后,然后进行在通路上把电接触连接起来的步骤。
这个步骤可以多种方式来进行,尤其可以根据下面描述的两种形式来进行。
根据第一种形式,通过使用热固性导电树脂直接把这些电接触连接起来。绝缘膜片11和压电元件的导电部分在这些要连接的位置的上方形成一个容器。因此导电树脂的镀层17可以简单地通过摩擦探测器(看图3a,图3a与沿图1的AA方向上的横截面图相对应)的表面而自动定位。
接下来,有选择地蚀刻金属层14的金属使得连接填料隔开,同时除去表面上的热固性导电树脂的任何遗迹(图3b)。
根据第二种形式,电接触通过采用金属层15的共同导电部分来连接(图4a)。镀在通路底部上的金属使得处于通路底部上的传导路径和导电部分之间形成电连接。然后,镀上掩蔽树脂16,这就使得通过光刻法来限定出树脂掩膜成为可能,从而有选择地蚀刻金属层15并因此隔开每个通路(图4b)。
随后,可以采用光刻法在清除表面的同时还在每个通路的底部上保留保护层(图4c)。
然后,如图4d所示,蚀刻金属层15以便实现传导路径和相关压电元件的导电部分之间的电接触。
图2c表示了一种结构,在该结构中通过导电树脂17的填料来提供电接触。
为了把变换器的元件分开,因此沿着平行于图1所示的AA方向的方向来形成锯口Ti是有利的(看图2d)。
然后把两个声学匹配板Li1和Li2连接到切开的压电板13上。上部板Li1具有导电表面Pli,因此重新形成了连续的接地平面(图2e)。
最后,沿着垂直于锯口Ti的方向来形成锯口Tj(图2f)。
因此,可得到压电元件的基体,而这些压电元件通过所谓的热点输出线(路径PI)和平面P的输出线是可编址的。图5通过示例表示了一种结构,在该结构中7个对称的狭片相互连接在4个路径上。一般地,这些压电元件用点划线来表示。一般地,这种结构使得形成宽度eT大约为480μm和路径宽度eP大约为50μm的压电元件成为可能。
根据该方法的第二个示例,软性回路包括位于上侧(平面2)上的传导路径和位于相对侧即所谓的下侧(平面1)上的接地平面P。
在这种结构中,如图6所示,绝缘膜片21包括:位于它上侧的传导路径PI;位于它下侧的带有小孔的接地平面P,小孔设置在这些变换器元件的位置上。
其次,通过绝缘粘合剂层22把绝缘膜片21层叠到压电材料层23上,该压电材料层23具有锯口Ti(图7a)。接着,把一个树脂层层叠在绝缘膜片21和传导路径PI的上部。然后采用激光烧蚀法通过机械掩蔽件来加工出这些通路(图7b)。
如上述方法的第一个示例一样,如图7c所示,可以通过共同的导电部分或使用导电树脂来把电接触连接起来。
在采用共同的导电部分的情况下,金属薄层镀在树脂制成的蚀刻薄层26和通路上。因此,镀在通路底部的金属形成了线路和相关压电元件的导电部分之间的电连接。通过树脂掩膜对位于表面上的金属进行有选择地蚀刻使得每个通路隔开。
根据另一种形式,可通过使用热固性导电树脂27来填充通路从而把这些接触连接起来。因此通过简单地摩擦探测器的表面来使导电树脂的镀层自动定位。
通过导电路径和通路上的导电树脂的“跨立式”填料的网板印刷使这些接触连接起来,从而可以不用树脂薄层的层叠。如上述示例一样,连接声学匹配板Li1和Li2,然后通过锯口Ti和Tj来断开这些元件(图7d)。因此通过所谓的热点输出线(路径PI)和接地平面P的输出线来使这些变换器元件被编址。
根据该方法的第三示例,软性回路形成有传导路径,这些传导路径各自位于与绝缘膜片的上表面和下表面相对应的平面1和2上。优选地,平面2还包括一个接地平面P2。形成这些通路和把接触连接起来的方法的步骤可以与该方法的第二个示例所述的步骤相同。软性回路的这种结构的优点在于提高了变换器上的相互连接密度,而该变换器采用了连接装置的第二平面。图8a到8d通过示例表示了一种结构,在该结构中5个对称的狭片可以连接在3个路径上。上平面1的传导路径标记为PI1,而下平面的传导路径标记为PI2。一般地,这种结构可形成宽度eT大约为250μm的压电元件,其中通路宽度ev大约为130μm,路径宽度ep大约为50μm。
图8b、8c和8d各自表示在平面BB、CC、DD上的图8a的横截面图。在这种结构中,绝缘膜片31包括上部金属路径PI1和下部金属路径PI2。这些通路充满导电树脂37。绝缘膜片31通过一粘合剂层32而层叠到压电材料层33上。该方法步骤中所需要的树脂36得以保留。
Claims (10)
1.一种声探测器的制造方法,该声探测器包括相互连接的回路和形成在压电材料板上的单个变换器,其特征在于,该方法包括如下步骤:
在绝缘膜片(11、21、31)的至少一侧上形成传导路径;
采用绝缘粘合剂层(12、22、32)把具有传导路径的所述绝缘膜片连接到包括导电部分的压电材料层(13、23、33)上;
借助于适当的局部处理形成通过绝缘膜片(11、21、31)和该绝缘粘合剂层(12、22、32)的通路,以使形成的通路同时在一方面要露出在传导路径上,而另一方面要露出在相关的导电部分上;
在传导路径(PI,PI1,PI2)和相关的压电材料的导电部分(Mi)之间形成电接触。
2.如权利要求1所述的声探测器的制造方法,其特征在于,它包括在绝缘膜片(11、21、31)的下侧形成传导路径,而粘合剂层(12、22、32)与该下侧和压电材料层(13、23、33)接触。
3.如权利要求1或2所述的声探测器的制造方法,其特征在于,它包括在绝缘膜片(11、21、31)的上侧形成传导路径。
4.如权利要求3所述的声探测器的制造方法,其特征在于,它包括在绝缘膜片的下侧形成一个接地平面(P)。
5.如权利要求1所述的声探测器的制造方法,其特征在于,适当的局部处理是烧蚀激光的聚焦作用。
6.如权利要求1所述的声探测器的制造方法,其特征在于,它包括使用一个掩蔽件。
7.如权利要求6所述的声探测器的制造方法,其特征在于,所述掩蔽件为一个形成于绝缘膜片(11、21、31)的上侧的金属掩膜。
8.如权利要求6所述的声探测器的制造方法,其特征在于,所述掩蔽件为一个独立的机械掩蔽件,通过该机械掩蔽件来蚀刻绝缘膜片(11、21、31)和绝缘粘合剂层(12、22、32)。
9.如权利要求1所述的声探测器的制造方法,其特征在于,在传导路径(PI、PI1、PI2)和导电部分(Mi)之间的电接触通过镀一金属层(15、25)并接着通过局部蚀刻所述金属层(15、25)来形成。
10.如权利要求1所述的声探测器的制造方法,其特征在于,在传导路径(PI、PI1、PI2)和导电部分(Mi)之间的电接触通过在通路内镀上导电树脂来形成。
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