一种超声换能器匹配层胶合工艺的制作方法

本发明涉及高频水声换能器，具体涉及一种超声换能器匹配层胶合工艺。

背景技术：

1、在高频水声换能器应用中，为了提高探测效果，换能器需要更宽的工作频带，因此在设计中，通常需要选取合适的匹配层材料，其声阻抗介于压电陶瓷与水之间。在现有工艺中，通常是将匹配层制作成设计好的外形尺寸，再与压电陶瓷或换能器部分胶合，最后匹配层再与水密透声层胶合。匹配层是在环氧树脂类胶水中添加矿物类固体填料，不同材料配比所得到的声阻抗特性不同，配制好匹配层再机加工的方式加工成所需外形尺寸，过程较为复杂，造成的生产废料也较多。陶瓷晶片或换能器在与匹配层胶合时，工艺要求也较高，胶合的效果直接影响匹配结果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超声换能器匹配层胶合工艺，本发明可以在完成超声换能器胶合的过程中，实现声阻抗匹配，提高换能器的频带宽度，具有更好的频谱响应和信号分辨率。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种超声换能器匹配层胶合工艺，包括如下步骤：

3、步骤一：清洗陶瓷晶片，去除银层表面油污，烘干；

4、步骤二：清洗透声材料外壳，去除表面油污，烘干；

5、步骤三：配制匹配层，将环氧树脂和矿物粉按比例称量，充分搅拌混合均匀；

6、步骤四：将搅拌好的匹配层混合料放入真空环境中抽真空，排出内部气泡；

7、步骤五：将匹配层混合料倒入透声材料外壳中，超过透声材料外壳内部台阶高度；

8、步骤六：压电陶瓷晶片放入外壳中，使用工装压住陶瓷晶片保持固定；

9、步骤七：放入恒温烘箱中在60℃的条件下加热8h，待匹配层完全固化；

10、步骤八：取出换能器，焊接引线测试性能。

11、优选的，所述步骤一中清洗陶瓷晶片，其具体步骤为：在超声清洗水池中加入待清洗陶瓷晶片，加注去离子水约5cm深，倒入20g洗洁精，超声清洗10min，结束后再用去离子水冲洗两遍，将陶瓷晶片放入烘箱中60℃的条件下烘干2h。

12、优选的，所述步骤二中清洗透声材料外壳，其具体步骤为：将透声材料外壳浸泡在汽油中约0.5h，待取出透声材料外壳后自然风干。

13、优选的，所述步骤三中配制匹配层，其具体步骤为：将7003a(h)/b环氧胶水和钨粉按1:1的质量比混合，使用搅拌机在设置转速1200r/min的条件下搅拌10min。

14、优选的，所述步骤四中的抽真空度为在-0.1mpa，使其匹配层混合料在真空环境下脱泡。

15、优选的，所述步骤五中透声材料外壳内部台阶高度为1mm，使其匹配层混合料超过台阶高度约0.2mm。

16、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

17、本发明在超声换能器加工工艺中，将匹配层的单独加工再胶合的过程糅合进换能器的胶合过程中。所用匹配层按设计需求确定材料配比，匹配层厚度由透声材料外壳内部台阶高度确定。原工艺流程包括配制并加工匹配层－胶合换能器与匹配层－再胶合透声外壳，现在工艺流程为配制匹配层－灌胶－放入陶瓷晶片，流程大幅优化，且匹配层厚度固定，一致性好，避免机加工误差和胶合时操作带来的不良影响。该工艺能提高产品的一致性，降低加工周期，减少材料损耗。

技术特征：

1.一种超声换能器匹配层胶合工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种超声换能器匹配层胶合工艺，其特征在于，所述步骤一中清洗陶瓷晶片，其具体步骤为：在超声清洗水池中加入待清洗陶瓷晶片，加注去离子水5cm深，倒入20g洗洁精，超声清洗10min，结束后再用去离子水冲洗两遍，将陶瓷晶片放入烘箱中60℃的条件下烘干2h。

3.如权利要求1所述的一种超声换能器匹配层胶合工艺，其特征在于，所述步骤二中清洗透声材料外壳，其具体步骤为：将透声材料外壳浸泡在汽油中0.5h，待取出透声材料外壳后自然风干。

4.如权利要求1所述的一种超声换能器匹配层胶合工艺，其特征在于，所述步骤三中配制匹配层，其具体步骤为：将7003a(h)/b环氧胶水和钨粉按1:1的质量比混合，使用搅拌机在设置转速1200r/min的条件下搅拌10min。

5.如权利要求1所述的一种超声换能器匹配层胶合工艺，其特征在于，所述步骤四中的抽真空度为在-0.1mpa，使其匹配层混合料在真空环境下脱泡。

6.如权利要求1所述的一种超声换能器匹配层胶合工艺，其特征在于，所述步骤五中透声材料外壳内部台阶高度为1mm，使其匹配层混合料超过台阶高度0.2mm。

技术总结
本发明涉及高频水声换能器技术领域，具体涉及一种超声换能器匹配层胶合工艺。包括如下步骤：步骤一：清洗陶瓷晶片，去除银层表面油污，烘干；步骤二：清洗透声材料外壳，去除表面油污，烘干；步骤三：配制匹配层，将环氧树脂和矿物粉按比例称量，充分搅拌混合均匀；步骤四：将搅拌好的匹配层混合料放入真空环境中抽真空，排出内部气泡；步骤五：将匹配层混合料倒入透声材料外壳中，超过外壳内部台阶高度；本发明可以在完成超声换能器胶合的过程中，实现声阻抗匹配，提高换能器的频带宽度，具有更好的频谱响应和信号分辨率。

技术研发人员：唐燕民
受保护的技术使用者：海鹰企业集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15