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专利名称：超声探测器的制作方法
技术领域：
根据示范性实施例的装置涉及一种超声探测器，该超声探测器具有形成叠层(laminate)的多个压电元件。
背景技术：
超声探测器通过发射超声波到物体中并接收从物体返回的超声波来产生物体的内部图像。超声探测器可以包含单层或多层叠层构造的压电材料以发射超声波到物体中并接收来自物体的超声波。通常，形成叠层的超声探测器使控制阻抗和电压更容易。因而，超声探测器可以获得良好的灵敏度、良好的能量转换效率以及流畅的谱图。被层叠的超声探测器需要分别连接到压电元件的电极，包括接地电极和信号电极，使得电极施加电信号到压电元件。因此，被层叠的层的数目的增加意味着施加电信号到压电元件的电极的数目的增加。在这点上，电极与压电元件之间的连接会变得复杂。结果，超声探测器的设计也会变得复杂。

发明内容
示范性实施例提供了一种超声探测器，该超声探测器包括形成叠层的多个压电元件；多个内部电极，与压电元件交替地设置；以及外部电极，形成在叠层的前表面或后表面上。根据一示范性实施例的一方面，提供一种超声探测器，该超声探测器包括形成叠层的多个压电元件；多个内部电极，与压电元件交替地设置；以及外部电极，形成在叠层的前表面或后表面上，其中外部电极包括第一外部电极和第二外部电极，第一外部电极和第二外部电极设置为在两者之间具有间隔。第一外部电极可以是接地电极，第二外部电极可以是信号电极。内部电极可以包括与第一外部电极连接的多个第一内部电极以及与第二外部电极连接的多个第二内部电极。第一内部电极和第二内部电极可以交替设置。第一内部电极可以具有暴露到叠层的一个侧表面的一端，第二内部电极可以具有暴露到叠层的与所述一个侧表面相反的另一侧表面的一端。超声探测器还可以包括与第一外部电极连接的第一连接电极以及与第二外部电极连接的第二连接电极。第一连接电极可以形成在叠层的一个侧表面上，同时与第一外部电极连接；第二连接电极可以形成在叠层的与所述一个侧表面相反的另一侧表面上，同时与第二外部电极连接。超声探测器还可以包括信号供应装置，其安装在叠层的前表面或后表面上以供应信号到外部电极。信号供应装置可以是柔性印刷电路板(FPCB)、印刷电路板(PCB)或电线中的任一、种。超声探测器还可以包括插设在外部电极与层叠有外部电极的压电元件之间的虚设层。


从以下结合附图对示范性实施例的描述，这些和/或其他的方面将变得显然并更易于理解，在附图中图I是示出根据一示范性实施例的形成叠层的超声探测器的分解透视图；图2A和图2B是每个示出根据一示范性实施例的一方面的内部电极的视图； 图3A和图3B是每个不出根据一不范性实施例的一方面的外部电极的视图；图4是示出根据一示范性实施例的形成叠层的超声探测器的分解透视图；图5A和图5B是每个示出根据另一示范性实施例的形成叠层的超声探测器的分解透视图；以及图6是示出根据另一示范性实施例的一方面的外部电极的视图。
具体实施例方式现在将详细参照本发明的示范性实施例，其示例在附图中示出，其中相似的附图标记始终指代相似的元件。图I是示出根据一示范性实施例的形成叠层的超声探测器的分解透视图。超声探测器包括多个压电元件I ;多个内部电极3，与压电元件交替设置；外部电极5，布置在压电元件的前表面上；以及连接电极8，连接外部电极5和内部电极3。压电元件I和内部电极3交替堆叠以形成叠层。压电元件I由表现出压电效应(也就是，响应施加到其的机械压力而产生电压以及响应施加到其的电压而产生机械变形)的压电材料制成。也就是说，压电元件I将电能转换成机械振动能以及将机械振动能转换成电能。压电元件I可以由锆钛酸铅(PZT)陶瓷、由镁铌酸铅和钛酸铅的固溶体制成的单晶(PZMT)或由锌铌酸铅和钛酸铅的固溶体制成的单晶(PZNT)形成。然而，示范性实施例不限于此。内部电极3插设在压电元件I当中以施加电信号到压电元件I。每个内部电极3可以形成为使得其一端(在下文称作暴露端a)在叠层的一个侧表面(平行于z轴)处暴露，其另一端(在下文称作未暴露端b)隐藏在叠层的相反侧表面处(见图2A和图2B)。例如，内部电极3形成为具有比压电元件I短的长度(在X轴方向上的长度)。因此，当暴露端a设置为在叠层的一个侧表面处暴露时，未暴露端b自然与叠层的相反侧表面间隔开预定间隔C，使得未暴露端b隐藏在叠层的相反侧表面处。 具有上述构造的内部电极3可以与压电元件I交替设置，使得内部电极3的暴露端a交替暴露在叠层的两个相反侧表面处。例如，对于五个压电元件I的叠层，可以提供总共六个内部电极3，包括分别布置在最前面的压电元件I (在+z轴方向上)的前表面上和最后面的压电元件I (在-Z轴方向上)的后表面上的两个电极、以及插设在五个压电元件I当中的四个电极。如果布置在最前表面的内部电极3的暴露端a设置在叠层的左侧表面(在+X轴方向上)处，则随后的内部电极3的暴露端a可以以位于叠层的右侧表面(在-X轴方向上)、左侧表面、右侧表面、左侧表面以及最后在右侧表面的次序设置。外部电极5可以形成在叠层的前表面或后表面上。图I示出形成在叠层的前表面上的外部电极5，图4示出形成在叠层的后表面上的外部电极5。外部电极5接收电信号，然后施加该信号到叠层的压电元件I。外部电极5包括用作接地电极的第一外部电极d和用作信号电极的第二外部电极e。为了描述的方便,第一外部电极d和第二外部电极e也将用附图标记“5”来指代。 第一和第二外部电极5可以形成在叠层的前表面或后表面上，且彼此平齐。第一和第二外部电极5的面对端彼此间隔开，使得在第一和第二外部电极5之间没有接触。此外，第一和第二外部电极5的相反端分别在叠层的两侧暴露。当外部电极5形成在叠层的前表面上时，虚设层9形成在外部电极5的后表面上以防止外部电极5接触内部电极3。当外部电极5形成在叠层的后表面上时，虚设层9形成在外部电极5的前表面上以防止外部电极5接触内部电极3。外部电极5接收来自信号供应装置(未示出)的电信号。信号供应装置可以是柔性印刷电路板(FPCB)、印刷电路板(PCB)或电线(wire)。然而，本发明的示范性实施例不限于此。连接电极8分别形成在叠层的两个侧表面上。当电信号从信号供应装置施加到外部电极5时,连接电极8将电信号传送到与压电兀件I交替设置的内部电极3。例如，用作接地电极的第一外部电极d与连接电极8连接，该连接电极8接触设置在叠层的左侧表面(在+X轴方向上)处的三个内部电极3 (在下文称作第一内部电极)的暴露端a。此外，用作信号电极的第二外部电极e与连接电极8连接，该连接电极8接触设置在叠层的右侧表面(在-X轴方向上)处的三个内部电极3 (在下文称作第二内部电极)的暴露端a。供应到外部电极5的电力作为电信号经由连接电极8传送到六个内部电极3。响应于该电信号，电压产生在与压电元件I交替设置的内部电极3之间。结果，电压施加到形成叠层的五个压电兀件I。如从以上描述而显然的是，根据一示范性实施例的超声探测器包括压电元件I以及电极布置，其中该压电元件I形成叠层，该电极布置包括外部电极5、连接电极8和内部电极3，与压电元件I交替地层叠的内部电极3的暴露端a交替设置在叠层的相反侧表面。在此情形下，施加到压电元件I的电压产生压电元件I的沿叠层方向的极化，从而导致压电元件I沿叠层方向的位移。各个压电元件I的位移被累积以获得整体较大的位移。因此，超声探测器可以产生较大的超声输出。图4是示出根据一示范性实施例的形成叠层的超声探测器的分解透视图。图4所示的形成叠层的超声探测器与图I所示的形成叠层的超声探测器相同，除了外部电极5形成在叠层的后表面上之外，因此将省略对其的额外描述。图5A和图5B是每个示出根据另一示范性实施例的形成叠层的超声探测器的分解透视图。
根据另一示范性实施例的超声探测器包括形成叠层的多个压电元件I ;与压电元件I交替地层叠的多个内部电极3 ;以及外部电极5，布置在叠层的前表面或后表面上。对压电元件I和内部电极3的描述与图I中的各个部件相同，因此将省略其额外描述。图5A不出形成在叠层的前表面上的外部电极5,图5B不出形成在叠层的后表面上的外部电极5。外部电极5接收电信号，然后 施加该信号到叠层的压电元件I。外部电极5包括用作接地电极的第一外部电极d和用作信号电极的第二外部电极e。为了描述的方便，第一外部电极d和第二外部电极e也将用附图标记“5”来指代。第一和第二外部电极5可以彼此平齐地形成在叠层的前表面或后表面上。当第一和第二外部电极5形成在叠层的前表面上时，各个外部电极5的面对端彼此间隔开，使得在第一和第二外部电极5之间没有接触。此外，不同于图I中的第一和第二外部电极5,各个第一和第二外部电极5的相反端在向后的方向上(在-Z轴方向上)延伸以接触叠层的两个侧表面。当第一和第二外部电极5形成在叠层的后表面上时,各个第一和第二外部电极5的面对端彼此间隔开，使得在第一和第二外部电极5之间没有接触。此外，不同于图4中的第一和第二外部电极5,各个第一和第二外部电极5的相反端在向前的方向上(在+z轴方向上)延伸以接触叠层的两个侧表面。也就是说，每个外部电极5具有以下形式，其中图I或图4中的一个连接电极8和一个外部电极5结合为一个电极。例如，用作接地电极的第一外部电极d包括延伸部5’，该延伸部5’接触设置于叠层的左侧表面(在+X轴方向上)处的三个第一内部电极3的暴露端a。此外,用作信号电极的第二外部电极e包括延伸部5’，该延伸部5’接触设置于叠层的右侧表面(在-X轴方向上)处的三个第二内部电极3的暴露端a。如结合图I所述的，当外部电极5形成在叠层的前表面上时，虚设层9形成在外部电极5的后表面以防止外部电极5接触内部电极3。同时，当外部电极5形成在叠层的后表面上时，虚设层9形成在外部电极5的前表面以防止外部电极5接触内部电极3。供应到具有延伸部5’的外部电极5的电力被作为电信号传送到六个内部电极3。响应于所传送的电信号，电压产生在形成于每个压电元件I的前表面和后表面上的内部电极3之间。结果，电压被施加到形成叠层的各个压电元件I。施加到压电元件I的电压沿叠层方向产生压电元件I的极化，从而导致压电元件I沿叠层方向的位移。各个压电元件I的位移累积以获得整体较大的位移。因此，超声探测器可以产生较大的超声输出。当超声探测器设计为使得外部电极5具有延伸部5’时，可以将信号供应装置安装在叠层的前表面或侧表面上。因此，可以改善超声探测器的设计中的自由度。根据示范性实施例的一个方面的超声探测器可以改善其设计中的自由度。此外，根据示范性实施例的一个方面的超声探测器可以通过降低电阻抗并改善振动性能来增大灵敏度。此外，根据示范性实施例的一个方面的超声探测器可以应用于制造2维阵列。尽管已经示出并描述了几个示范性实施例，但是本领域技术人员将理解，在这些示范性实施例中可以进行变化而不背离本发明构思的原理和精神，本发明构思的范围由权利要求书及其等同 物限定。
权利要求
1.一种超声探测器,包括 多个压电元件； 多个内部电极，与所述压电元件交替地层叠以形成叠层；以及 外部电极，形成在所述叠层的前表面或后表面上， 其中所述外部电极包括第一外部电极和第二外部电极，所述第一外部电极和所述第二外部电极设置为在两者之间具有间隔。
2.根据权利要求I所述的超声探测器，其中所述第一外部电极包括接地电极，所述第二外部电极包括信号电极。
3.根据权利要求I所述的超声探测器，其中所述内部电极包括与所述第一外部电极连 接的多个第一内部电极以及与所述第二外部电极连接的多个第二内部电极。
4.根据权利要求3所述的超声探测器，其中所述第一内部电极和所述第二内部电极交替设置。
5.根据权利要求3所述的超声探测器，其中所述第一内部电极包括暴露到所述叠层的一个侧表面的一端，所述第二内部电极具有暴露到所述叠层的与所述一个侧表面相反的另一侧表面的一端。
6.根据权利要求I所述的超声探测器，还包括与所述第一外部电极连接的第一连接电极以及与所述第二外部电极连接的第二连接电极。
7.根据权利要求6所述的超声探测器，其中所述第一连接电极形成在所述叠层的一个侧表面上，同时与所述第一外部电极连接，所述第二连接电极形成在所述叠层的与所述一个侧表面相反的另一侧表面上，同时与所述第二外部电极连接。
8.根据权利要求I所述的超声探测器，还包括信号供应装置，该信号供应装置安装在所述叠层的前表面或后表面上以供应信号到所述外部电极。
9.根据权利要求8所述的超声探测器，其中所述信号供应装置包括柔性印刷电路板、印刷电路板或电线。
10.根据权利要求I所述的超声探测器，还包括插设在所述外部电极与其上堆叠所述压电元件的所述外部电极之间的虚设层。
11.根据权利要求I所述的超声探测器，其中所述多个压电元件包括锆钛酸铅陶瓷、由镁铌酸铅和钛酸铅的固溶体制成的单晶、或由锌铌酸铅和钛酸铅的固溶体制成的单晶。
12.根据权利要求I所述的超声探测器，其中所述第一外部电极包括延伸部，所述第一外部电极的延伸部接触设置于所述叠层的一个侧表面处的内部电极的暴露端。
13.根据权利要求12所述的超声探测器，其中所述第二外部电极包括延伸部，所述第二外部电极的延伸部接触设置于所述叠层的与所述一个侧表面相反的另一侧表面处的内部电极的暴露端。
14.一种超声探测器,包括 叠层结构，包括 多个压电元件；以及 多个内部电极，插设在所述压电元件之间；以及 外部电极，设置在该叠层结构上， 其中所述外部电极包括第一外部电极以及与该第一外部电极间隔开的第二外部电极。
15.根据权利要求14所述的超声探测器，其中所述第一外部电极包括接地电极，所述第二外部电极包括信号电极。
16.根据权利要求14所述的超声探测器，其中所述多个内部电极的每个包括暴露端和未暴露端。
17.根据权利要求14所述的超声探测器，其中所述多个内部电极包括与所述第一外部电极连接的多个第一内部电极以及与所述第二外部电极连接的多个第二内部电极。
全文摘要
本发明在这里公开了一种超声探测器。该超声探测器包括形成叠层的多个压电元件；与压电元件交替设置的多个内部电极；以及形成在叠层的前表面或后表面上的外部电极，其中外部电极包括第一外部电极和第二外部电极，第一外部电极和第二外部电极设置为在两者之间具有间隔。
文档编号G01S7/523GK102636787SQ201210031338
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月13日 优先权日2011年2月11日
发明者高铉泌 申请人:三星电子株式会社