專利名稱：：壓電復(fù)合材料及其制造方法本申請(qǐng)要求2003年5月14日提交的、題為“制造用于超聲波應(yīng)用的壓電復(fù)合材料的方法和該復(fù)合材料”的美國臨時(shí)申請(qǐng)第60/470,235號(hào)的優(yōu)先權(quán)和利益，該申請(qǐng)通過引用的方式全部納入本文件中。
背景技術(shù)：
：發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及壓電復(fù)合材料，更具體而言，涉及用于高頻超聲波應(yīng)用的壓電復(fù)合材料以及制造這種復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
：通常，高質(zhì)量醫(yī)學(xué)成像使用具有良好靈敏度和寬頻帶寬性能的超聲換能器或者換能器陣列。采用整塊壓電材料，例如鋯鈦酸鉛(“PZT”)，的常規(guī)換能器在換能器和例如水、人體組織及類似物的測(cè)試介質(zhì)之間通常表現(xiàn)出較大的聲阻抗失諧。為了克服這個(gè)問題，已建議使用由例如像環(huán)氧樹脂的聚合物基質(zhì)圍繞并隔離的單個(gè)小壓電單元制成的壓電復(fù)合材料。這些所建議的小壓電單元在用于醫(yī)學(xué)成像的超聲換能器的發(fā)展中起著越來越重要的作用。最常用的壓電復(fù)合材料結(jié)構(gòu)由嵌在聚合物材料的主體基質(zhì)(hostmatrix)中的PZT小帶條或柱構(gòu)成。帶條或柱的高度通常為工作頻率下波長的大約一半。用于制造壓電復(fù)合材料的常規(guī)方法，“切割和填充”方法起始于壓電材料的整塊板。使用切割鋸將槽或切痕切入板內(nèi)。然后使用例如環(huán)氧樹脂的主體材料充滿槽。通過在兩個(gè)正交方向切削壓電板來制造由柱和主體基質(zhì)組成的二維壓電復(fù)合材料。體積比影響壓電復(fù)合材料的特性，例如耦合系數(shù)、速度、聲阻抗以及類似特性，所述體積比是陶瓷體積與整體復(fù)合材料的比，在常規(guī)的1-3和2-2復(fù)合材料的情況下，其通常等于陶瓷寬度與節(jié)距尺寸的比。因此，改變體積比使得可定制用于所期望的換能器應(yīng)用/設(shè)計(jì)的壓電復(fù)合材料。遺憾地是，在常規(guī)的“切割和填充”方法中，槽/切痕的尺寸由鋸條的厚度決定。當(dāng)節(jié)距尺寸需固定時(shí)，很難制造特定體積比的復(fù)合材料。通常，通過使用不同厚度的鋸條來改變體積比，但是體積比仍然受到可供選擇的鋸條厚度的限制，尤其當(dāng)待切的槽/切痕是精細(xì)尺寸時(shí)。
發(fā)明內(nèi)容一方面，本發(fā)明提供一種用于制造任意體積比的復(fù)合材料/陣列的切實(shí)可行的方法，特別是制造高頻應(yīng)用的均勻的精細(xì)尺寸復(fù)合材料/陣列的切實(shí)可行的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過移位切削方法形成任何任意體積比的壓電復(fù)合材料/陣列。提供第一片和第二片壓電基板。起初，切削每個(gè)壓電基板的上表面以形成由平行槽的陣列間隔開的平行凸筋陣列。每個(gè)槽的寬度和深度是預(yù)先確定的。隨后將第一和第二基板交叉(interdigitated)并連接在一起。因?yàn)槊總€(gè)筋的寬度小于每個(gè)槽的寬度，所以當(dāng)基板交叉時(shí)，形成可用聚合物材料充滿的第一縫隙。除去一個(gè)基板的未切削部分以形成第一交叉壓電復(fù)合板。隨后，在移位切削步驟中，使用與在原壓電基板上切削時(shí)同樣的節(jié)距和槽尺寸切削每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板。該移位切削步驟中的切削位置在寬度方向上被移位一段等于筋寬度一部分的距離。剩余的第二筋將由壓電材料和聚合物填充材料以某一比率組成，該比率由切削操作的移位距離確定。形成兩個(gè)所述第一交叉壓電復(fù)合板，然后通過將他們面對(duì)面地放置并將一個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的第二筋插入另一個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的第二槽中使他們交叉。因?yàn)槊總€(gè)第二筋的寬度小于每個(gè)第二槽的寬度，所以當(dāng)?shù)谝唤徊鎵弘姀?fù)合板交叉時(shí)，形成可用聚合物材料充滿的第二縫隙。可通過打磨或精磨來除去交叉板的一側(cè)或兩側(cè)上的未切削部分。通過上述方法可制造出任意體積比的均勻復(fù)合材料/陣列。在這里公開的本發(fā)明提出了一種可行并簡單的辦法以生產(chǎn)用于低頻和高頻應(yīng)用的任意體積比的壓電復(fù)合材料/陣列。附圖簡述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的這些和其他特點(diǎn)在下面的以附圖作為參考的具體實(shí)施方式中將變得更顯而易見圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案切割的一個(gè)基準(zhǔn)壓電板的一垂直截面。圖1B是以疊置對(duì)準(zhǔn)的方式放置的一對(duì)基準(zhǔn)壓電板的一垂直截面。圖1C是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被交叉的圖1B的一對(duì)基準(zhǔn)壓電板的一垂直截面。圖1D是壓電基板的一部分被去除的第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖2A是圖1D的一個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面，顯示了板的待去除部分，待去除部分根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案移位一段預(yù)定距離。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被切割的圖2A的一個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖2C是以疊置交叉對(duì)準(zhǔn)方式被放置的一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖2D是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被交叉的圖2C的一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖2E是在第二交叉壓電復(fù)合板的頂面和底面已實(shí)施打磨加工后的第二交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖3A是圖1D的一個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面，顯示了板的待去除部分，待去除部分根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案移位一段預(yù)定距離。圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被切割的圖3A的一個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖3C是以疊置對(duì)準(zhǔn)的方式放置的一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖3D是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被交叉的圖3C的一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖3E是在打磨中間交叉復(fù)合板的頂面后的中間交叉復(fù)合板的一垂直截面。圖3F是圖3E的一個(gè)中間交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面，顯示了板的待去除部分，待去除部分根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案移位一段預(yù)定距離。圖3G是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被切割的圖3F的一個(gè)中間交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖3H是以疊置對(duì)準(zhǔn)的方式放置的一對(duì)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖3I是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被交叉的圖3H的一對(duì)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖3J是在打磨第三交叉復(fù)合板的頂面和底面后的第三交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖4A是圖1D的一個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的垂直截面，顯示了板的待去除部分，待去除部分根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案移位一段預(yù)定距離。圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被切割的圖4A中的一個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖4C是以疊置對(duì)準(zhǔn)的方式放置的一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖4D是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被交叉的圖4C的一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖4E是在打磨中間交叉的復(fù)合板的頂面后的中間交叉復(fù)合板的一垂直截面。圖4F是圖4E的一個(gè)中間交叉復(fù)合板的一垂直截面，顯示了板的待去除部分，待去除部分根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案移位一段預(yù)定距離。圖4G是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被切割的圖4F中的一個(gè)中間交叉復(fù)合板的一垂直截面。圖4H是以疊置對(duì)準(zhǔn)的方式被放置的一對(duì)已切割的中間交叉復(fù)合板的一垂直截面。圖4I是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案被交叉的圖4H的一對(duì)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。圖4J是在打磨第三交叉壓電復(fù)合板的頂面和底面之后的第三交叉壓電復(fù)合板的一垂直截面。具體實(shí)施例方式本發(fā)明將在以下示范實(shí)施方案中得到更詳細(xì)的描述，這些示范實(shí)施方案僅擬作為說明性的，因?yàn)槠渲械脑S多調(diào)整和改變對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯然的。這里所使用的“a”、“an”、或“the”可以指一個(gè)或多個(gè)，根據(jù)其所處的上下文而定。現(xiàn)在參照附圖來描述優(yōu)選實(shí)施方案，其中相同參考符號(hào)表示幾幅圖中的相同部分。用于制造壓電復(fù)合材料的本方法可使操作人員易于選擇并制造具有預(yù)定的期望體積比的壓電復(fù)合材料，所述體積比為壓電復(fù)合材料中的壓電材料的體積與復(fù)合材料整體體積的比。本發(fā)明使用具有預(yù)定寬度的常規(guī)切削元件的移位切削。在本發(fā)明的一個(gè)方面，移位切削和多次交叉方法提供生產(chǎn)壓電復(fù)合材料和相關(guān)聲學(xué)裝置的切實(shí)可行且簡單的方法，所述壓電復(fù)合材料和相關(guān)聲學(xué)裝置具有寬度為幾微米薄的切痕和30微米以下的節(jié)距尺寸。該方法還可使人們使用可靠的、硬的并且較厚的切削元件制造極精細(xì)的節(jié)距。例如，使用80μm的切口和1/4移位交叉可產(chǎn)生20μm節(jié)距的復(fù)合材料。本發(fā)明可生產(chǎn)任意和預(yù)定體積比及精細(xì)節(jié)距的二維復(fù)合材料、復(fù)合材料換能器、換能器陣列等等。參考圖1A-1D，顯示了制作第一交叉壓電復(fù)合板20的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，制造方法由一對(duì)常規(guī)的壓電基板10開始。根據(jù)所期望的應(yīng)用，所制成的基板可由具有合適的電學(xué)及聲學(xué)性能的任意所期望的材料制成。例如，基板可由壓電材料、電致伸縮材料及類似材料制成。每個(gè)基板都與另外一個(gè)互補(bǔ)，并且如所顯示的，其被切割或切削以形成寬度為K和深度為D的第一切痕或第一槽。每個(gè)基板10都具有基本平坦的上表面11，并且具有縱軸線。如所顯示的，在每個(gè)基板10的上表面上實(shí)施第一次切削操作，以在基板平坦上表面上限定深度為D且寬度為K的多個(gè)縱向延伸的第一槽12。此外，在每個(gè)基板的上表面中的多個(gè)第一槽的第一槽12二者之間限定具有寬度W的多個(gè)縱向延伸的第一筋14。每個(gè)筋14與相鄰的筋以第一槽的寬度K隔開。在本實(shí)施例中，每個(gè)第一筋14的寬度W小于相鄰第一筋14間的距離K。每個(gè)基板的節(jié)距P是每個(gè)第一筋14的寬度加上相鄰第一筋間的寬度K。圖1B和1C顯示已切割的一對(duì)常規(guī)基板10的交叉。每個(gè)已切割的基板10的上表面11相互以疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置，使得第一基板10′的多個(gè)第一筋14置于第二基板10″的多個(gè)第一槽12之內(nèi)。因?yàn)槊總€(gè)第一筋14的寬度W小于相鄰第一筋14間的寬度K，所以可以理解的是，具有寬度K1的第一縫隙16在被接合的第一和第二基板的對(duì)應(yīng)每個(gè)第一筋之間形成。因此，在本實(shí)施例中，第一基板的每個(gè)第一筋與相鄰的第二基板的第一筋以第一縫隙的寬度K1隔開。第一縫隙16(和在此提及的其他縫隙)可用填充材料填充。如同復(fù)合材料換能器的制造中的慣用操作和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，填充材料可包括例如環(huán)氧樹脂、聚合物微球、晶鍵以及類似物的聚合物材料，或者他們也可為至少部分未充滿的。在一個(gè)實(shí)施例中，已切割的板可以是干燥裝配的，然后可引入縫隙填充材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)已切割板可以是預(yù)濕的，并且/或他們的槽以所述縫隙填充材料充滿。這里，當(dāng)兩個(gè)已切割板結(jié)合在一起并且第一板的筋與第二板的筋交叉，縫隙填充材料的過剩量可被強(qiáng)制排代。在又一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)濕至少一個(gè)已切割板，并且通過過?？p隙填充材料的受控排出引起的毛細(xì)力和/或大氣壓力將已切割板交叉并拉到一起?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)使用常規(guī)方法將一些或全部縫隙填充材料除去時(shí)，該縫隙可能不是完全充滿的或者它們僅是暫時(shí)充滿。隨后，將想象線17以上延伸的基板10的部分打磨、精磨掉或以其他方式除去以形成第一交叉壓電復(fù)合板20。這樣暴露出了第一和第二基板10兩者的第一筋14的一部分和他們之間的第一縫隙16。在除去想象線17以上的壓電材料之后，如果期望，可最容易且方便地實(shí)現(xiàn)縫隙填充材料的去除。如可以理解的，第一交叉壓電復(fù)合板20具有比對(duì)應(yīng)的第一和第二基板的節(jié)距P小的節(jié)距P1。在本實(shí)施例中，節(jié)距P1是寬度W1(這里，是第一筋14的寬度W)加第一縫隙16的寬度K1。因此，第一交叉壓電復(fù)合板20的體積比小于未切割的壓電基板的體積比。本發(fā)明進(jìn)行多次交叉以提供具有精細(xì)切痕尺寸的壓電復(fù)合材料。現(xiàn)參照?qǐng)D2A和2B，提供了一對(duì)第一交叉壓電復(fù)合板20。每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板20具有基本平坦的上表面21和縱軸線。每個(gè)第一交叉復(fù)合板都與另一個(gè)互補(bǔ)，并如所顯示地，在移位切削步驟中被切割或切削以形成寬度為K和深度為D的第二切痕或第二槽。在這方面，在每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板20的上表面實(shí)施第二次切削操作。第二次切削操作與初次切削間隔距離S1，該距離S1是節(jié)距P的分?jǐn)?shù)，在本實(shí)施例中為1/4節(jié)距P。本移位切削步驟中的切削位置在橫向尺寸被移位一段等于第一筋寬度的一部分的距離。可以理解的是，節(jié)距P的其他分?jǐn)?shù)也可考慮作為第二次切削的移位距離S1。第二次切削后，在第一交叉壓電復(fù)合板20的上表面21上限定深度為D、寬度為K的多個(gè)縱向延伸的第二槽22。此外，在每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板20的上表面限定多個(gè)縱向延伸的第二筋24，其寬度為W并且以多個(gè)第二槽22的相應(yīng)第二槽22隔開。這里，第二次切削從第一次切削移位的距離S1小于第二筋的寬度。因此，可以理解的是，多個(gè)縱向延伸的第二筋24的至少一個(gè)包括可用填充材料充滿的第一縫隙16。因?yàn)榍邢髟哂泻愣▽挾龋悦總€(gè)第二筋24都與相鄰的第二筋間隔第二槽22的寬度K。在本實(shí)施例中，每個(gè)第二筋24的寬度W小于相鄰的第二筋24間的寬度K。每個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的節(jié)距P為每個(gè)第二筋24的寬度加相鄰第二筋間的寬度K。圖2C和2D顯示了一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的交叉。如上所述，每個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的上表面21相互間以疊置交叉對(duì)準(zhǔn)方式放置，使得一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第二筋24與另一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第二槽交叉。在被交叉的已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第二筋之間形成具有寬度為K2的第二縫隙26。每個(gè)第二筋的寬度小于兩個(gè)相鄰的第二筋之間的寬度K。在一個(gè)實(shí)施例中，第二縫隙的寬度K2基本等于第一縫隙的寬度K1?？梢岳斫獾氖牵诙p隙可用上述聚合物材料充滿。參照?qǐng)D2E，將想象線27以上延伸的已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一部分打磨、精磨掉或以其他方式除去以形成第二交叉壓電復(fù)合板30。在進(jìn)一步的加工中，將想象線29以下延伸的已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一部分打磨、精磨掉或以其他方式去除以形成第二交叉壓電復(fù)合板30的又一實(shí)施方案?？梢岳斫獾氖?，第二交叉壓電復(fù)合板30具有比第一交叉壓電復(fù)合板20的節(jié)距P1小的節(jié)距P2。因此，即使在切削操作中使用相同的切削元件，第二交叉壓電復(fù)合板30的體積比也小于第一交叉壓電復(fù)合板20的體積比。在此，節(jié)距P2大于第二筋的寬度W2，第二筋的寬度W2大于縫隙寬度K2。如上所示，復(fù)合板的反復(fù)移位切削能生產(chǎn)可變預(yù)定體積比的壓電復(fù)合材料?？梢岳斫獾氖?，各已切割的復(fù)合板上的切削操作可按照希望進(jìn)行移位以生產(chǎn)具有所期望體積比的交叉復(fù)合板。在一個(gè)實(shí)施例中，并如圖3A到4J所示，可重復(fù)循環(huán)移位切削步驟和交叉步驟以生產(chǎn)精細(xì)節(jié)距的壓電復(fù)合板。參考圖3A和3B，提供了一對(duì)第一交叉壓電復(fù)合板20。每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板都與另一個(gè)互補(bǔ)，并如圖所示，在移位切削步驟中切割或切削以形成寬度為K和深度為D的第二切痕或槽。每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板20都具有基本平坦的上表面21。在這方面，第二次切削操作在每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板20的上表面實(shí)施，第二次切削操作與初次切削間隔距離S1，該距離S1是節(jié)距P的分?jǐn)?shù)。在本實(shí)施例中，第二次切削操作被移位節(jié)距P的1/8。在該移位切削步驟中，切削位置在橫向尺寸移位一段等于第一筋寬度一部分的距離。在第二次切削操作之后，在已切割的第一交叉壓電復(fù)合板20的上表面21上限定深度為D、寬度為K的多個(gè)縱向延伸的第二槽22。此外，在每個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板20的上表面上限定多個(gè)縱向延伸的第二筋24，其寬度為W并且以多個(gè)第二槽22的相應(yīng)的第二槽22隔開的。第二次切削操作從第一次切削操作移位的距離S1小于第二筋的寬度。因此，可以理解的是，并如圖3B所示，第二筋24中的至少一個(gè)包括第一縫隙16，該縫隙16可用縫隙填充材料充滿。因?yàn)榍邢髟哂泻愣▽挾?，所以每個(gè)第二筋24都與相鄰的第二筋間隔第二槽22的寬度K。在本實(shí)施例中，每個(gè)第二筋24的寬度W都小于相鄰第二筋24間的寬度K。每個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板20的節(jié)距P為每個(gè)第二筋24的寬度加相鄰第二筋間的寬度K。圖3C和3D顯示了一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的交叉。如上所述，每個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的上表面21以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置，使得一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第二筋24與另一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第二槽交叉。因?yàn)槊總€(gè)第二筋的寬度小于相鄰第二筋間的寬度K，所以在被交叉的已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的每個(gè)對(duì)應(yīng)第二筋之間形成具有寬度為K2的第二縫隙26。在一個(gè)實(shí)施例中，第二縫隙的寬度K2基本等于第一縫隙的寬度K1?？梢岳斫獾氖?，第二縫隙可用上述聚合物材料充滿。參照?qǐng)D3E，將想象線27以上延伸的已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一部分打磨、精磨掉或以其他方式去除以形成中間交叉復(fù)合板30。在下一步驟中，現(xiàn)參照?qǐng)D3F和3G，提供了一對(duì)中間交叉復(fù)合板30。每個(gè)中間交叉的復(fù)合板都與另一個(gè)互補(bǔ)，并且具有基本平坦的上表面31，在移位切削步驟中切割或切削該上表面31以形成寬度為K和深度為D的第三切痕或第三槽。在這方面，在每個(gè)中間交叉復(fù)合板30的上表面實(shí)施以距離S2與第二次切削操作間隔開的第三次切削操作，該距離S2是節(jié)距P的分?jǐn)?shù)。在這個(gè)實(shí)施例中，該第三次切削操作被從第二操作移位節(jié)距P的1/8。該移位切削步驟中的切削位置在橫向尺寸被移位一段等于第二筋寬度一部分的距離。在第三次切削操作之后，在已切割的中間交叉復(fù)合板30的上表面31上限定深度為D且寬度為K的多個(gè)縱向延伸的第三槽32。此外，在每個(gè)已切割的中間交叉復(fù)合板30的上表面上限定多個(gè)縱向延伸的第三筋34，其寬度為W并且以多個(gè)第三槽32相應(yīng)的第三槽32隔開。第三次切削從第二次切削移位的距離S2小于第三筋的寬度。因此，可以理解的是，多個(gè)縱向延伸的第三筋34中的至少一個(gè)包括第一縫隙16和第二縫隙26，第一縫隙16和第二縫隙26可用縫隙填充材料充滿。因?yàn)榍邢髟哂泻愣▽挾龋悦總€(gè)第三筋34都與相鄰的第三筋間隔第三槽32的寬度K。在本實(shí)施例中，每個(gè)第三筋34的寬度W小于兩個(gè)相鄰的第三筋34之間的寬度K。每個(gè)已切割的中間交叉復(fù)合板的節(jié)距P為每個(gè)第三筋34的寬度加相鄰第三筋間的寬度K。圖3H和3I顯示了一對(duì)已切割的中間交叉復(fù)合板30的交叉。如上所述，每個(gè)已切割的中間交叉復(fù)合板的上表面31以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置，使得一個(gè)已切割的中間交叉復(fù)合板30′的多個(gè)第三筋34與另一個(gè)已切割的中間交叉復(fù)合板30″的多個(gè)第三槽交叉。因?yàn)槊總€(gè)第三筋的寬度小于相鄰第三筋間的寬度K，所以在交叉的已切割中間復(fù)合板30的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第三筋之間形成具有寬度為K3的第三縫隙36。在一個(gè)實(shí)施例中，第三縫隙的寬度K3與第二縫隙的寬度K2基本等于第一縫隙的寬度K1。可以理解的是，第三縫隙可用上述聚合物材料充滿。參照?qǐng)D3J，將想象線37以上延伸的已切割的中間交叉復(fù)合板的一部分打磨、精磨掉或以其他方式除去以形成第三交叉壓電復(fù)合板40。在進(jìn)一步的加工中，將想象線39以下延伸的已切割的中間交叉復(fù)合板的一部分打磨、精磨掉或以其他方式除去以形成第三交叉壓電復(fù)合板40的又一實(shí)施方案。可以理解的是，第三交叉壓電復(fù)合板40具有的節(jié)距P3小于第二交叉壓電復(fù)合板的節(jié)距P2。因此，第三交叉壓電復(fù)合板40的體積比小于第二或第一交叉壓電復(fù)合板的體積比。圖4A到4J示出了另一個(gè)循環(huán)進(jìn)行多次交叉的實(shí)施例。這里，第二次切削操作移位約1/6節(jié)距P的距離S1，中間交叉復(fù)合板按如上所述方式形成。在中間交叉復(fù)合板30的上表面進(jìn)行第三次切削操作。第三次切削移位約1/6節(jié)距P的距離S2。然后將已切割的中間交叉復(fù)合板交叉，并將未切削的壓電材料部分除去以形成第三交叉壓電復(fù)合板40?？梢岳斫獾氖?，可實(shí)施移位切削和交叉的連續(xù)循環(huán)以提供連續(xù)的更精細(xì)切痕尺寸的交叉壓電復(fù)合板。因此，本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)具有所期望體積比的壓電復(fù)合板的方法。所以，可以認(rèn)可的是，已經(jīng)提供制造用于高頻應(yīng)用的具有極精細(xì)節(jié)距的壓電復(fù)合材料的方法。該方法使用移位切削和多次交叉。對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員顯然的是，在不脫離本發(fā)明范圍或主旨的前提下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種調(diào)整或改變。通過對(duì)在此公開的說明書的描述和發(fā)明的實(shí)踐，對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其他實(shí)施方案將變得顯然。其旨在將說明書和實(shí)施例僅視為示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍和主旨由以下的權(quán)利要求指出。權(quán)利要求1.一種制造壓電復(fù)合材料的方法，包括提供一對(duì)基板，每個(gè)基板具有基本平坦的上表面；通過切割每個(gè)基板的上表面以在其上限定多個(gè)縱向延伸的第一槽和多個(gè)縱向延伸的第一筋來形成一對(duì)已切割的基板，其中每個(gè)第一槽具有深度D和寬度K，其中每個(gè)第一筋具有寬度W，其中第一筋的寬度W小于第一槽的寬度K，并且其中每個(gè)鄰接的第一槽和第一筋具有等于寬度W和寬度K的節(jié)距P；以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置該對(duì)已切割的基板，使得一個(gè)已切割的基板的多個(gè)第一筋置于另一個(gè)已切割的基板的多個(gè)第一槽內(nèi)；接合該對(duì)已切割的基板以限定多個(gè)第一縫隙，每個(gè)第一縫隙形成于被接合的該對(duì)已切割的基板的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第一筋之間；除去一個(gè)已切割的基板的一部分以形成第一交叉壓電復(fù)合板，該第一交叉壓電復(fù)合板具有基本平坦的上表面，該上表面由已接合的該對(duì)基板的第一筋的部分以及多個(gè)第一縫隙的部分組成；提供一對(duì)第一交叉壓電復(fù)合板；通過切割每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的上表面以在第一交叉壓電復(fù)合板的上表面上限定多個(gè)縱向延伸的第二槽和多個(gè)縱向延伸的第二筋，來形成一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板，其中每個(gè)第二槽具有深度D和寬度K，其中每個(gè)第二筋具有寬度W，其中第二筋的寬度W小于第二槽的寬度K，并且其中第二槽與第一筋的邊緣間隔移位距離S1，該移位距離S1是節(jié)距P的分?jǐn)?shù)；以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板，使得一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第二筋置于另一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第二槽內(nèi)；接合該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板以限定多個(gè)第二縫隙，每個(gè)第二縫隙形成于被接合的該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第二筋之間；并且除去一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一部分以形成第二交叉壓電復(fù)合板，該第二交叉壓電復(fù)合板具有的體積比小于第一交叉壓電復(fù)合板的體積比。2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，第一縫隙與第二縫隙尺寸大致相同。3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，任意組合使用機(jī)械砂輪鋸切、激光切割、超聲切割、放電加工、濕蝕刻和干蝕刻完成切割步驟。4.權(quán)利要求1的方法，還包括在交叉之前將至少一個(gè)已切割的基板以可固化的(settable)聚合物材料進(jìn)行預(yù)濕的步驟，該聚合物材料在隨后的交叉中粘合該對(duì)已切割的基板。5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于，聚合物材料基本充滿第一縫隙。6.權(quán)利要求4的方法，還包括在交叉之前將至少一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板以可固化的聚合物材料進(jìn)行預(yù)濕的步驟，該聚合物材料在隨后的交叉中粘合該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板。7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于，聚合物材料基本充滿第二縫隙。8.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，每個(gè)已切割的基板和每個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板被按P＞K＞W(wǎng)切割。9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于移位距離S1基本等于1/4P。10.一種制造壓電復(fù)合材料的方法，包括提供一對(duì)基板，每個(gè)基板具有基本平坦的上表面；通過切割每個(gè)基板的上表面以在其上限定多個(gè)縱向延伸的第一槽和多個(gè)縱向延伸的第一筋來形成一對(duì)已切割的基板，其中每個(gè)第一槽具有深度D和寬度K，其中每個(gè)第一筋具有寬度W，其中第一筋的寬度W小于第一槽的寬度K，并且其中每個(gè)鄰接的第一槽和第一筋具有等于寬度W和寬度K的節(jié)距P；以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置該對(duì)已切割的基板，使得一個(gè)已切割的基板的多個(gè)第一筋置于另一個(gè)已切割的基板的多個(gè)第一槽內(nèi)；接合該對(duì)已切割的基板以限定多個(gè)第一縫隙，每個(gè)第一縫隙形成于被接合的該對(duì)已切割的基板的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第一筋之間；除去一個(gè)已切割的基板的一部分以形成第一交叉壓電復(fù)合板，該第一交叉壓電復(fù)合板具有基本平坦的上表面，該上表面由被接合的該對(duì)已切割基板的第一筋的部分以及多個(gè)第一縫隙的部分形成；提供一對(duì)第一交叉壓電復(fù)合板；通過切割每個(gè)第一交叉壓電復(fù)合板的上表面以在第一交叉壓電復(fù)合板上的上表面限定多個(gè)縱向延伸的第二槽和多個(gè)縱向延伸的第二筋，來形成一對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板，其中每個(gè)第二槽具有深度D和寬度K，其中每個(gè)第二筋具有寬度W，其中第二筋的寬度W小于第二槽的寬度K，并且其中第二槽與第一筋的邊緣間隔移位距離S1，該移位距離S1是節(jié)距P的分?jǐn)?shù)；以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板，使得一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第二筋置于另一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第二槽內(nèi)；接合該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板以限定多個(gè)第二縫隙，每個(gè)第二縫隙形成于被接合的該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第二筋之間；并且除去一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的一部分以形成具有上表面的中間交叉壓電復(fù)合板。11.權(quán)利要求10的方法，還包括提供一對(duì)中間交叉復(fù)合板；通過切割每個(gè)中間交叉壓電復(fù)合板的上表面以在中間交叉壓電復(fù)合板的上表面上限定多個(gè)縱向延伸的第三槽和多個(gè)縱向延伸的第三筋，來形成一對(duì)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板，其中每個(gè)第三槽具有深度D和寬度K，其中每個(gè)第三筋具有寬度W，其中第三筋的寬度W小于第三槽的寬度K，并且其中第三槽與第二筋的一部分間隔一段移位距離S2以使第三槽與第二槽隔開，該移位距離S2是節(jié)距P的分?jǐn)?shù)；以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置該對(duì)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板，使得一個(gè)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第三筋置于另一個(gè)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板的多個(gè)第三槽內(nèi)；接合該對(duì)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板以限定多個(gè)第三縫隙，每個(gè)第三縫隙形成于已接合的該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第二筋之間；并且除去一個(gè)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板的一部分以形成第三交叉壓電復(fù)合板，該第三交叉壓電復(fù)合板具有的體積比小于第一和第二交叉壓電復(fù)合板的體積比。12.權(quán)利要求11的方法，其特征在于，第一縫隙、第二縫隙和第三縫隙尺寸大致相同。13.權(quán)利要求11的方法，其特征在于，任意組合使用機(jī)械砂輪鋸切、激光切割、超聲切割、放電加工、濕蝕刻和干蝕刻完成切割步驟。14.權(quán)利要求10的方法，還包括在交叉之前對(duì)至少一個(gè)已切割的基板用可固化的聚合物材料進(jìn)行預(yù)濕的步驟，該聚合物材料在隨后的交叉中粘合該對(duì)已切割的基板。15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于聚合物材料基本充滿第一縫隙。16.權(quán)利要求14的方法，還包括在交叉之前對(duì)至少一個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板用可固化的聚合物材料進(jìn)行預(yù)濕的步驟，該聚合物材料在隨后的交叉中粘合該對(duì)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板。17.權(quán)利要求16的方法，其特征在于聚合物材料基本充滿第二縫隙。18.權(quán)利要求11的方法，還包括在交叉之前對(duì)至少一個(gè)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板用可固化的聚合物材料進(jìn)行預(yù)濕的步驟，該聚合物材料在隨后的交叉中粘合該對(duì)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板。19.權(quán)利要求18的方法，其特征在于聚合物材料基本充滿第三縫隙。20.權(quán)利要求11的方法，其特征在于將每個(gè)已切割的基板、每個(gè)已切割的第一交叉壓電復(fù)合板和每個(gè)已切割的中間交叉壓電復(fù)合板按P＞K＞W(wǎng)切割。21.權(quán)利要求11的方法，其特征在于該移位距離S1基本等于1/8P。22.權(quán)利要求21的方法，其特征在于該移位距離S2基本等于1/8P。23.權(quán)利要求11的方法，其特征在于該移位距離S1基本等于1/6P。24.權(quán)利要求23的方法，其特征在于該移位距離S2基本等于1/6P。25.一種制造復(fù)合材料的方法，包括提供一對(duì)基板，每個(gè)基板具有基本平坦的上表面；通過切割每個(gè)基板的上表面以在其上限定多個(gè)縱向延伸的第一槽和多個(gè)縱向延伸的第一筋來形成一對(duì)已切割的基板，其中每個(gè)第一槽具有深度D和寬度K，其中每個(gè)第一筋具有寬度W，其中第一筋的寬度W小于第一槽的寬度K，并且其中每個(gè)鄰接的第一槽和第一筋具有等于寬度W和寬度K的節(jié)距P；以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置該對(duì)已切割的基板，使得一個(gè)已切割的基板的多個(gè)第一筋置于另一個(gè)已切割的基板的多個(gè)第一槽內(nèi)；接合該對(duì)已切割的基板以限定多個(gè)第一縫隙，每個(gè)第一縫隙形成于被接合的該對(duì)已切割的基板的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第一筋之間；除去一個(gè)已切割的基板的一部分以形成第一交叉復(fù)合板，該第一交叉復(fù)合板具有基本平坦的上表面，該上表面由被接合的該對(duì)基板的第一筋的部分以及多個(gè)第一縫隙的部分組成；提供一對(duì)第一交叉復(fù)合板；通過切割每個(gè)第一交叉復(fù)合板的上表面以在第一交叉復(fù)合板的上表面上限定多個(gè)縱向延伸的第二槽和多個(gè)縱向延伸的第二筋，來形成一對(duì)已切割的第一交叉復(fù)合板，其中每個(gè)第二槽具有深度D和寬度K，其中每個(gè)第二筋具有寬度W，其中第二筋的寬度W小于第二槽的寬度K，并且其中第二槽與第一筋的邊緣間隔一段移位距離S1，該移位距離S1是節(jié)距P的分?jǐn)?shù)；以相互疊置交叉對(duì)準(zhǔn)的方式放置該對(duì)已切割的第一交叉復(fù)合板，使得一個(gè)已切割的第一交叉復(fù)合板的多個(gè)第二筋置于另一個(gè)已切割的第一交叉復(fù)合板的多個(gè)第二槽內(nèi)；接合該對(duì)已切割的第一交叉復(fù)合板以限定多個(gè)第二縫隙，每個(gè)第二縫隙形成于被接合的該對(duì)已切割的第一交叉復(fù)合板的每個(gè)對(duì)應(yīng)的第二筋之間；并且除去一個(gè)已切割的第一交叉復(fù)合板的一部分以形成第二交叉復(fù)合板，該第二交叉復(fù)合板具有的體積比小于第一交叉復(fù)合板的體積比。26.權(quán)利要求25的方法，其特征在于第一縫隙與第二縫隙尺寸大致相同。27.權(quán)利要求25的方法，其特征在于任意組合使用機(jī)械砂輪鋸切、激光切割、超聲切割、放電加工、濕蝕刻和干蝕刻完成切割步驟。28.權(quán)利要求25的方法，還包括在交叉之前對(duì)至少一個(gè)已切割的基板用可固化的聚合物材料進(jìn)行預(yù)濕的步驟，該聚合物材料在隨后的交叉中粘合該對(duì)已切割的基板。29.權(quán)利要求28的方法，其特征在于聚合物材料基本充滿第一縫隙。30.權(quán)利要求28的方法，還包括在交叉之前對(duì)至少一個(gè)已切割的第一交叉復(fù)合板用可固化的聚合物材料進(jìn)行預(yù)濕的步驟，該聚合物材料在隨后的交叉中粘合該對(duì)已切割的第一交叉復(fù)合板。31.權(quán)利要求30的方法，其特征在于聚合物材料基本充滿第二縫隙。32.權(quán)利要求25的方法，其特征在于每個(gè)已切割的基板和每個(gè)已切割的第一交叉復(fù)合板被按P＞K＞W(wǎng)進(jìn)行切割。33.權(quán)利要求32的方法，其特征在于該移位距離S1基本等于1/4P。34.一種根據(jù)權(quán)利要求25的方法生產(chǎn)的壓電復(fù)合材料。35.一種按照權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的換能器。36.一種按照權(quán)利要求10的方法生產(chǎn)的換能器。全文摘要描述一種制造具有預(yù)定體積比的復(fù)合材料，例如壓電復(fù)合材料的方法。最初，切割一對(duì)基板以形成具有均勻節(jié)距間距的槽，使得一個(gè)已切割的基板的材料部分可容納于另一個(gè)已切割的基板的槽內(nèi)。交叉并結(jié)合該已切割的基板以形成第一壓電復(fù)合材料，接著切割該第一壓電復(fù)合材料以形成與第一槽隔開的、具有均勻節(jié)距間距的槽。將兩個(gè)已切割的第一壓電復(fù)合材料交叉并結(jié)合以形成體積比減小且更精細(xì)的節(jié)距的第二壓電復(fù)合材料。文檔編號(hào)H01L41/18GK1788366SQ200480013162公開日2006年6月14日申請(qǐng)日期2004年5月14日優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日發(fā)明者J·尹,F·S·福斯特,K·A·哈拉謝維茲申請(qǐng)人:視聲公司