DE3823477A1

DE3823477A1 - Verfahren zur fertigung von ultraschall-wandlern

Info

Publication number: DE3823477A1
Application number: DE19883823477
Authority: DE
Inventors: Guenter Ing Grad Ritthammer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1988-07-11
Publication date: 1990-01-18

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Fertigung von Ultra schall-Wandlern, bestehend aus einer Übertragungsschicht, einem Dämpfungsring, dessen Außendurchmesser gleich ist dem Durchmesser der Übertragungsschicht und einer scheibenförmigen Piezokeramik, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurch messer des Dämpfungsrings.

Bei einem bekannten Verfahren der vorgenannten Art wird die eine Stirnseite der Übertragungsschicht mit einer Kontur in Form eines Zentrierrings versehen. Anschließend wird auf die stirnseitige Oberfläche der Übertragungsschicht Klebstoff aufgebracht, wobei der überstehende Zentrierring die Aufbrin gung des Klebstoffs erschwert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung von Ultraschall-Wandlern zu schaffen, bei dem die Aufbringung des Klebstoffs und das Aufkleben der Piezo keramik und des Dämpfungsrings auf die Übertragungsschicht erleichtert wird. Dies wird beim Verfahren nach Patentanspruch 1 dadurch erreicht, daß zunächst in die eine plane Oberfläche einer als kreisrunde Scheibe hergestellten Übertrangungsschicht eine zentrische Ringnut eingearbeitet wird, dann auf die mit der Ringnut versehenen Oberfläche Klebstoff aufgetragen wird, danach der Dämpfungsring über seine Umfangsfläche zentriert auf die mit Klebstoff versehene Oberfläche gefügt wird, anschließend ein der Form der Ringnut angepaßter Zentrierring in die Ringnut eingesetzt wird und schließlich die Piezokeramik auf die durch den Zentrierring mittig freigelassene Oberfläche der Übertra gungsschicht aufgedrückt wird. Dieses Verfahren weist weiterhin den Vorteil auf, daß durch das Aufbringen des Dämpfungsrings und der Piezokeramik Klebstoffreste austreten, mit denen sich der Zentrierring fixieren läßt. Obige Aufgabe läßt sich aber auch in einfacher Weise durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 2 lösen, daß zunächst auf die eine plane Oberfläche einer als kreisrunde Scheibe hergestellten Übertragungsschicht Klebstoff aufgetragen wird, dann der Dämpfungsring über seine Umfangs fläche zentriert auf die mit Klebstoff versehene Oberfläche gefügt wird, anschließend die Piezokeramik in eine mit ring förmiger Kontur versehene Form gelegt wird, darauf der Däm pfungsring mit der daran haftenden Übertragungsschicht um die ringförmige Kontur, welche die Piezokeramik aufnimmt, gelegt wird und schließlich die Übertragungsschicht mit ihrer mittig zum Dämpfungsring freien Oberfläche gegen die Piezokeramik gedrückt wird. Außerdem besitzt dieses Verfahren den Vorteil, daß die plane Oberfläche der Übertragungsschicht vor dem Auf bringen des Klebstoffs nicht bearbeitet zu werden braucht. Es erweist sich als einfache Ausgestaltung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, wenn die Ringnut in dem bei zentrischer Lage des Dämpfungsrings und der Piezokeramik durch diese auf der Übertragungsschicht gebildeten Zwischenraum liegt und die Ringnut ein rechtwinkliges U-Profil besitzt und der Zentrier ring einen passenden Rechteckquerschnitt aufweist und in die Ringnut formschlüssig einpaßbar ist und die Höhe des Zentrier rings größer als die Tiefe der Ringnut bemessen ist. Hierdurch wird eine unverrutschbare Lage des Zentrierrings gewährleistet, in dessen Mitte die Piezokeramik festsitzend eingebettet werden kann. Weist die ringförmige Kontur einen dem Innendurchmesser des Dämpfungsrings gleichen Außendurchmesser auf und entspricht ihr Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Piezokeramik und ist die Piezokeramik höher als die ringförmige Kontur, so stellt dies eine einfache und leicht zu fertigende Ausgestaltung des zweiten Verfahrens zur Fertigung eines Ultraschall-Wandlers nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 2 dar. Es ist gün stig, insbesondere um den Einfluß von Wärmedehnungen und -span nungen zu begegnen, wenn der Zentrierring aus dem Material der Übertragungsschicht ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ultraschall-Wandler nach dem ersten Fertigungsver fahren,

Fig. 2 einen Ultraschall-Wandler nach dem zweiten Fertigungs verfahren.

In Fig. 1 ist ein Ultraschall-Wandler, bestehend aus einer Über tragungsschicht 1, einem Dämpfungsring 2, einer Piezokeramik 3 und einem Zentrierring 5 dargestellt. Die Übertragungsschicht 1 ist scheibenförmig und trägt auf einer Seite eine Ringnut 4, in der der Zentrierring 5 liegt. Um den Zentrierring 5 ist der Dämpfungsring 2 auf der Übertragungsschicht 1 angeordnet. Er weist denselben Außendurchmesser auf wie die Übertragungs schicht und kann somit über den Außendurchmesser leicht zen triert werden. Die Piezokeramik 3 hat einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des Zentrierrings 5 entspricht und findet in dessen Innern auf der Übertragungsschicht 1 Platz. Dadurch, daß der Zentrierring 5 über der Oberfläche der Über tragungsschicht 1 vorsteht, liegen die Piezokeramik 3 und der Dämpfungsring 2 unverrückbar fest auf der Übertragungsschicht 1. Damit ist ein Aushärten der Klebverbindung zwischen der Piezo keramik 3 und dem Dämpfungsring 2 einerseits und der Übertra gungsschicht 1 andererseits in dieser beständigen Anordnung gewährleistet. Für den Zentrierring 5 läßt sich z.B. ein Rechteckquerschnitt vorsehen, dem die Ringnut 4 mit rechtecki gem U-Profil angepaßt ist, so daß eine formschlüssige Verbin dung zwischen beiden hergestellt werden kann. Der Zentrierring 5 wird ausschließlich durch die angepaßte Außenfläche der Ring nut 4 positioniert und muß nicht die Innenfläche der Ringnut 4 mit dem kleineren Durchmesser berühren.

Die Fig. 2 zeigt einen Ultraschall-Wandler, bestehend aus einer scheibenförmigen Übertragungsschicht 1, die beidseitig plane Oberflächen aufweist. An der einen Seite der Übertragungs schicht 1 klebt der Dämpfungsring 2, dessen Außendurchmesser gleich ist dem der Übertragungsschicht 1. Im Innenraum, der durch den Dämpfungsring 2 freigelassen ist, findet eine im Durchmesser etwas kleinere, scheibenförmige Piezokeramik 3 Platz. Diese wird über eine Form mit einer ringförmigen Kontur auf der Übertragungsschicht 1 zum Kleben und anschließenden Aushärten der Klebverbindung zentriert. Hierzu ist die ring förmige Kontur auf der Form derart ausgebildet, daß in ihrer Mitte die Piezokeramik 3 zunächst zentriert wird. Der Außen durchmesser der ringförmigen Kontur entspricht dem Innendurch messer des Dämpfungsringes 2, so daß dieser mit der anhaftenden Übertragungsschicht 1 um die ringförmige Kontur gelegt werden kann. Die Zentrierung der Piezokeramik 3 auf der Übertragungs schicht 1 erfolgt somit über die ringförmige Kontur. Die Pie zokeramik 3 ragt über die ringförmige Kontur hinaus und kann somit auf der mit Klebstoff versehenen Oberfläche der Übertra gungsschicht 1 aufgeklebt werden.

Claims

1. Verfahren zur Fertigung von Ultraschall-Wandlern, beste hend aus einer Übertragungsschicht (1), einem Dämpfungsring (2), dessen Außendurchmesser gleich ist dem Durchmesser der Übertragungsschicht (1) und einer scheibenförmigen Piezokeramik (3), deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Dämpfungsringes (2), dadurch gekenn zeichnet, daß zunächst in die eine plane Oberfläche einer als kreisrunde Scheibe hergestellten Übertragungsschicht (1) eine zentrische Ringnut (4) eingearbeitet wird, dann auf die mit der Ringnut (4) versehenen Oberfläche Klebstoff aufge tragen wird, danach der Dämpfungsring (2) über seine Umfangs fläche zentriert auf die mit Klebstoff versehene Oberfläche gefügt wird, anschließend ein der Form der Ringnut (4) ange paßter Zentrierring (5) in die Ringnut (4) eingesetzt wird und schließlich die Piezokeramik (3) auf die durch den Zentrierring (5) mittig freigelassene Oberfläche der Übertragungsschicht (1) durch diesen zentriert aufgedrückt wird.

2. Verfahren zur Fertigung von Ultraschall-Wandlern, beste hend aus einer Übertragungsschicht (1), einem Dämpfungsring (2), dessen Außendurchmesser gleich ist dem Durchmesser der Übertragungsschicht (1) und einer scheibenförmigen Piezokeramik (3), deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Dämpfungsringes (2), dadurch gekenn zeichnet, daß zunächst auf die eine plane Oberfläche einer als kreisrunde Scheibe hergestellten Übertragungsschicht (1) Klebstoff aufgetragen wird, dann der Dämpfungsring (2) über seine Umfangsfläche zentriert auf die mit Klebstoff versehene Oberfläche gefügt wird, anschließend die Piezokeramik (3) in eine mit ringförmiger Kontur versehene Form gelegt wird, darauf der Dämpfungsring (2) mit der daran haftenden Übertragungs schicht (1) um die ringförmige Kontur, welche die Piezokeramik (3) aufnimmt, gelegt wird und schließlich die Übertragungs schicht (1) mit ihrer mittig zum Dämpfungsring (2) freien Oberfläche gegen die Piezokeramik (3) gedrückt wird.

3. Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (4) in dem bei zentrischer Lage des Dämpfungsrings (2) und der Piezokera mik (3) durch diese auf der Übertragungsschicht (1) gebildeten Zwischenraum liegt und daß die Ringnut (4) ein rechtwinkliges U-Profil besitzt und der Zentrierring (5) einen passenden Rechteckquerschnitt aufweist und in die Ringnut (4) formschlüs sig einpaßbar ist und die Höhe des Zentrierrings (5) größer als die Tiefe der Ringnut (4) bemessen ist.

4. Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kontur einen dem Innendurchmesser des Dämpfungsrings (2) gleichen Außendurchmesser aufweist und ihr Innendurchmesser dem Außen durchmesser der Piezokeramik (3) entspricht und die Piezo keramik höher ist als die ringförmige Kontur.

5. Ausgestaltung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zentrierring (5) aus dem Material der Übertragungsschicht (1) ist.