DE10052636B4

DE10052636B4 - Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers

Info

Publication number: DE10052636B4
Application number: DE10052636A
Authority: DE
Inventors: Axel Brenner; Rainer Dr. Busch
Original assignee: Atlas Elektronik GmbH
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: DE50115369D1; US6574842B2; ATE459431T1; DE10052636A1; EP1201322A3; US20020063495A1; EP1201322B1; DK1201322T3; EP1201322A2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers, der einen Verbundkörper (12) aus Kunststoff mit einer Vielzahl von eingebetteten, zwischen dessen Ober- und Unterseite (121, 122) sich erstreckenden Keramikelementen (11) aus piezoelektrischer oder elektrostriktiver Keramik und Elektroden (13, 14) aufweist, die auf der Ober- und Unterseite (121, 122) des Verbundkörpers (12) die Keramikelemente (11) kontaktieren, mit folgenden Verfahrensschritten:
– die Keramikelemente (11) werden als mit einem Kunststoffmantel (21) konstanter Dicke ummantelte Keramikstäbchen (20) gefertigt,
– die ummantelten Keramikstäbchen (20) werden einem einseitig offenen, Rüttelbewegungen (32, 33) ausgesetzten Behälter (31) zugeführt und darin durch die Rüttelbewegungen aufrechtstehend paketiert,
– der mit den ummantelten Keramikstäbchen (20) gefüllte Behälter (31) wird im steigenden Guß mit einem Kunststoff (36), z.B. Harz oder Polyurethan, aufgefüllt,
– der dadurch entstehende Verbundkörper (12) wird nach Aushärten dem Behälter (31) entnommen und auf seiner Ober- und/oder Unterseite (121, 122) soweit abgeschliffen, bis die Keramikstäbchen (20) eine...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Ein bekannter Ultraschallwandler dieser Art ( US 5 950 291 ), dort Composite Acoustic Transducer genannt, weist eine Vielzahl von Keramikelementen aus piezoelektrischem oder elektrostrikivem Keramikmaterial, z.B. PZT, auf, die matrixartig angeordnet sind (1-3 composites). Die Keramikelemente sind in einer steifen Polymerschicht eingebettet und bilden mit dieser einen Verbund- oder Compositekörper. Der Compositekörper ist auf seiner Ober- und Unterseite mit einer Elektrode beschichtet, welche die zwischen Ober- und Unterseite sich erstreckenden Keramikelemente kontaktieren.

Dieser Ultraschallwandler wird in der Weise gefertigt, daß ein Keramikkörper, der ein Array von einzelnen, von einem Keramiksockel rechtwinklig abstehenden, säulenartigen Keramikelementen darstellt, in eine Gußform eingesetzt und ein Polymer in die Gußform bis zu einer bestimmten Höhe eingefüllt wird, wobei das Polymer die Freiräume zwischen den Keramikelementen ausfüllt. Nach Aushärten des Kunststoffes bildet sich auf dem Keramiksockel eine den Keramiksockel überdeckende und die Keramikelemente in deren unteren Bereich umschließende, feste Kunststoffschicht. Der in dieser Weise teilweise vergossene Keramikkörper wird der Gußform entnommen und um 180° gedreht wieder so in die Gußform eingesetzt, daß die freien Enden der Keramikelemente sich am Boden der Gußform abstützen. Dann wird wiederum das Polymer in die Gußform bis zu einer bestimmten Schichthöhe eingefüllt. Nach Erhärten dieser Kunststoffschicht wird der vergossene Keramikkörper der Gußform entnommen und der Keramiksockel abgetrennt. Der so entstandene Verbundkörper wird auf der Ober- und Unterseite mit den Elektroden beschichtet.

Der Keramikkörper mit der Vielzahl von vom Keramiksockel abstehenden Keramikelementen wird entweder mittels eines Gießverfahrens oder durch Sägen eines Keramikblocks gewonnen. Im letzteren Fall werden die Sägeschnitt kreuzweise eingebracht und zwar nur so tief, daß noch der durchgehende untere Keramiksockel verbleibt. Das Gießverfahren erzwingt eine Konizität der Keramikelemente, damit der Keramikkörper entformt werden kann, so daß die Keramikelemente nicht mit über ihre Länge konstantem Querschnitt ausgeführt werden können. Der Nachteil des Sägeverfahrens liegt in der hohen Ausschußrate begründet, da infolge der Sprödigkeit des Keramikmaterials sehr leicht einzelne der gesägten Keramikelemente ausbrechen, wodurch der gesamte Keramikkörper unbrauchbar wird.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers (WO 99/48 621), dort transducer element genannt, werden stranggepreßte oder extrudierte Fäden aus piezoelektrischem Material mit einem Polymerfilm ummantelt und zu einem Gewebe oder Gewirke verwoben. In dem Gewebe sind die Fäden parallel zueinander und quer zur Erstreckungsrichtung des Gewebes ausgerichtet. Das Gewebe wird um eine Achse, die parallel zu den Fäden verläuft, zu einer spiralförmigen Konfiguration aufgerollt. Die spiralförmige Konfiguration wird dann gesintert. Die beim Sintern sich bildenden Spalte zwischen den aufgerollten Gewebelagen werden mit einem Polymer ausgefüllt. Nach Aushärten des Verbundes aus Gewebe und Polymer wird der Verbund quer zu der Ausrichtung der Fäden in Scheiben geschnitten, die Scheiben poliert und auf ihren Stirnflächen mit Elektroden versehen. Diese sog. composite-transducer elements darstellenden Scheiben werden zu einem "transducer array" zusammengestellt, das so flexibel ist, daß es den Konturen des menschlichen Körpers oder Teilen davon angepaßt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung des eingangs beschriebenen Ultraschallwandlers bei geringer Ausschußquote zu vereinfachen und kostengünstiger zu gestalten, um die Fertigungskosten für einen solchen, einen Massenartikel darstellenden Wandler zu senken.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die mit Kunststoff ummantelten Keramikstäbchen, deren Querschnittsprofil rund oder eckig und ein Voll- oder Hohlprofil sein kann, durch einfache Rüttelbewegungen in aufrechter Stellung matrixartig aneinandergereiht werden, wobei der Kunststoffmantel mit seiner annähernd konstanten Dicke einen ausreichend konstanten Abstand zwischen den einzelnen Keramikstäbchen gewährleistet. Der in den Lücken zwischen den aneinandergereihten Keramikstäbchen im steigenden Guß eingefüllte Kunststoff, vorzugsweise ein Polymer, z.B. Harz oder Polyurethan, bindet nach Aushärten die ummantelten Keramikstäbchen fest aneinander und ergibt einen Verbundkörper, der entweder bereits die gewünschte Form aufweist oder zu der gewünschten Form zugeschnitten oder zugesägt werden kann.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die kunststoffummantelten Keramikstäbchen in der Weise gewonnen, daß von durch Spinnen hergestellten Keramikfäden Fadenabschnitte in der geforderten Länge der Keramikstäbchen mit Übermaß abgeschnitten, polarisiert und letztere durch Bewegen in einem Tauchbad mit einer gleichmäßigen Kunststoffschicht versehen werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Keramikfäden auch zuerst in einem Tauchbad mit der dickenkonstanten Kunststoffschicht ummantelt werden und davon dann die fertig ummantelten Keramikstäbchen bildende Fadenabschnitte in der geforderten Länge mit Übermaß abgeschnitten werden. In diesem Fall muß für die Ummantelung ein hochtemperaturfester Kunststoff gewählt werden, da die ummantelten Keramikstäbchen noch in einem heißen Ölbad polarisiert werden müssen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der den Rüttelbewegungen ausgesetzte Behälter mit einer Lochmaske abgedeckt, deren Löcher einen etwas größeren Lochquerschnitt besitzen als der Querschnitt der ummantelten Keramikstäbchen. Durch eine solche Lochmaske wird das vertikale Ausrichten und Paketieren der ummantelten Keramikstäbchen im Behälter erleichtert. Vor Vergießen der im Behälter paketierten, ummantelten Keramikstäbchen wird die Lochmaske wieder entfernt.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigter Ultraschallwandler ist in Anspruch 9 angegeben.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung des Verfahrensablaufs bei der Herstellung eines Ultraschallwandlers,
2 ausschnittweise eine Draufsicht eines nach dem Verfahren in 1 hergestellten Verbundkörpers des Ultraschallwandlers,
3 ausschnittweise einen Schnitt des endgefertigten, kompletten Ultraschallwandlers gemäß Schnittlinie III-III in 2,
4 eine Modifikation des Herstellungsverfahrens gemäß 1,
5 ausschnittweise eine perspektivische Draufsicht eines Ultraschallwandlers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Der in 3 ausschnittweise im Querschnitt skizzierte Ultraschallwandler weist einen Verbundkörper 12 mit einer Vielzahl von kleinen Keramikelementen 11 aus piezoelektrischer oder elektrostriktiver Keramik auf, die voneinander beabstandet in Kunststoff fest eingebettet sind und sich zwischen Ober- und Unterseite 121, 122 des Verbundkörpers 12 erstrecken. Die rundes oder eckiges und volles oder hohles Querschnittsprofil aufweisenden Keramikelemente 11 haben Säulenform und verlaufen im wesentlichen parallel zueinander. Durch eine leichte Unordnung in der Ausrichtung kann jedoch die Bandbreite des Ultraschallwandlers erhöht werden. Auf der Ober- und Unterseite 121, 122 des Verbundkörpers 12, in denen die Stirnflächen der Wandlerelemente 11 jeweils frei zugänglich liegen, ist jeweils eine Elektrode 13, 14 in Form eines Films aus elektrisch leitendem Material aufgebracht, der im Ausführungsbeispiel der 3 die beiden Seiten vollständig überdeckt und alle Keramikelemente 11 kontaktiert.
Ein solcher Ultraschallwandler wird zur Reduzierung der Fertigungskosten nach folgendem Verfahren hergestellt: Die Keramikelemente 11 mit vorgenannten Profilformen werden als dünne ummantelte Keramikstäbchen 20 gefertigt, deren Mantel 21 aus einer Kunststoffschicht konstanter Schichtdicke besteht. Wie in 1 für das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel des Fertigungsvorgangs illustriert ist, wird ein durch Spinnen hergestellter Keramikfaden 22, dessen Fadenstärke bis auf ca. 10μm reduziert werden kann, in einem Tauchbad 22 mit dem Kunststoffmantel 21 beschichtet. Wie beispielhaft in 1 angedeutet ist, wird hierzu der Keramikfaden 22 mittels eines Paars von Antriebsrollen 24, die sich an den Keramikfaden 22 kraftschlüssig andrücken, von einem Vorratswickel 25 abgezogen und mittels Umlenkrollen 26– 29 durch das Tauchbad 23 geführt, in dem durch geeignete Bewegung an den Keramikfaden 22 der Kunststoffmantel 21 aus Hochtemperaturkunststoff in konstanter Schichtdicke angelagert wird. Der ummantelte Keramikfaden 22 wird hinter den Antriebsrollen 24 mittels eines Trennmessers 30 in der für die Keramikelemente 11 geforderten Länge mit etwas Übermaß abgeschnitten. Die abgetrennten und in einem heißen Ölbad polarisierten Fadenabschnitte bilden dann die ummantelten Keramikstäbchen 20. Der verwendete Keramikfaden 22 kann Voll- oder Hohlprofil aufweisen, das beliebig rund oder eckig ausgeführt ist.
Die ummantelten Keramikstäbchen 20 werden einem einseitig offenen, kastenförmigen Behälter 31 zugeführt, der – wie in 1 durch Pfeile 32, 33 angedeutet ist – Rüttelbewegungen ausgesetzt ist. Durch diese Rüttelbewegungen werden die im wesentlichen aufrecht zugeführten, ummantelten Keramikstäbchen 20 in dem Behälter 31 aufrechtstehend paketiert, wie dies in 1 dargestellt ist. Um das Befüllen des Behälters 31 mit Keramikstäbchen 20, das vergleichbar ist mit dem automatisierten Verpacken von Zigaretten in einer Zigarettenschachtel, unabhängig von der Größe des Behälters 31 zuverlässig zu gestalten, wird mittels einer im Behälter 31 in Richtung Pfeil 34 verschiebbaren Trennwand 35 immer nur jeweils ein Abschnitt des Behälters 31 zur Befüllung freigegeben. Die ummantelten Keramikstäbchen 20 werden dabei unmittelbar an der Trennwand 35 zugeführt, und die Trennwand 35 wird mit zunehmender Anzahl von eingefüllten, ummantelten Keramikstäbchen 20 in Richtung Pfeil 34 verschoben, bis der Behälter 31 vollständig gefüllt ist.
Am Schluß des Befüllvorgangs sind alle ummantelten Keramikstäbchen 20 matrixartig in Reihen und Zeilen ausgerichtet, wobei sie mit ihren Kunststoffmänteln 21 aneinanderliegen. Der Behälter 31 wird nunmehr im steigenden Guß mit einem Kunststoff 36, z.B. einem Harz oder einem Polyurethan (PU), aufgefüllt, wobei der Kunststoff 36 die zwischen den aneinanderliegenden, ummantelten Keramikstäbchen 20 vorhandenen Hohlräume vollständig ausfüllt und eine feste Verbindung mit den Kunststoffmänteln 21 der ummantelte Keramikstäbchen 20 herstellt.
Nach Aushärten des eingegossenen Kunststoffs 36 wird der so entstandene Verbundkörper 12 dem Behälter 31 entnommen. Der dem Behälter 31 entnommene Verbundkörper 12 ist in 1 unten ausschnittweise dargestellt. Um die geforderte Arbeitsfrequenz des Ultraschallwandlers zu erreichen, wird nunmehr der Verbundkörper 12 auf seiner Oberseite 121 und/oder auf seiner Unterseite 122 soweit abgeschliffen, bis die Keramikstäbchen 20 eine durch die geforderte Wandlerfrequenz bestimmte Länge aufweisen.
Zur Beschleunigung des Befüllvorgangs des Behälters 31 mit ummantelten Keramikstäbchen 20 kann – wie dies in 4 dargestellt ist – die offene Oberseite des Behälters 31 mit einer Lochmaske 37 abgedeckt werden, deren Löcher 38 einen gegenüber dem Querschnitt der ummantelten Keramikstäbchen 20 etwas größeren Lochquerschnitt aufweisen. Die Löcher 38 sind wiederum matrixartig in Zeilen und Reihen angeordnet und geben die Lage der ummantelten Keramikstäbchen 20 im Behälter 31 vor. Die ummantelten Keramikstäbchen 20 werden nunmehr über die Lochmaske 37 in den Behälter 31 eingefüllt, wobei die Ausrichtung und Anordnung der ummantelten Keramikstäbchen 20 im Behälter 31 durch die ebenfalls den Rüttelbewegungen (Pfeile 32, 33) ausgesetzte Lochmaske 37 bereits vorbestimmt wird. Zum Einfüllen des Kunststoffs 36 in den mit den ummantelten Keramikstäbchen 20 gefüllten Behälter 31 wird die Lochmaske 37 entfernt.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, so können – anders als in 1 oben dargestellt ist – zur Fertigung der ummantelten Keramikstäbchen 20 von dem durch Spinnen hergestellten Keramikfaden 22 Fadenabschnitte in der geforderten Länge der Keramikstäbchen 20 mit etwas Übermaß abgeschnitten werden. Die abgelängten Fadenabschnitte werden polarisiert und dann durch Bewegung in einem Tauchbad 23 durch Aufbringen einer Kunststoffschicht konstanter Schichtdicke mit dem Kunststoffmantel 21 versehen. Diese solchermaßen hergestellten ummantelten Kunststoffstäbchen 20 werden dann – wie vorstehend beschrieben und in 1 dargestellt – zu dem Verbundkörper 12 weiterverarbeitet.
Anstelle der aus Keramikfäden gewonnenen, recht dünnen, ummantelten Keramikstäbchen 20 können auch querschittsgrößere Keramikstäbe mit einem Durchmesser im Millimeterbereich verwendet werden. Auch diese auf die vorgeschriebene Länge mit etwas Übermaß zugeschnittenen Keramikstäbe werden durch Bewegung in einem Tauchbad mit dem Kunststoffmantel konstanter Dicke versehen, wobei die Dicke wieder entsprechend dem Füllfaktor des Verbundkörpers 12 gewählt wird. Grundsätzlich wird in allen Fällen der Querschnittsbemessung der Keramikelemente 11 der Querschnitt der Keramikstäbchen 20 oder Keramikstäbe so an den lichten Querschnitt des Behälters 31 angepaßt, daß in dem Verbundkörper 12 ein für den gewünschten Arbeitsfrequenzbereich des Ultraschallwandlers optimiertes Verhältnis von Keramik- und Kunststoffmaterial erzielt wird. Bei einem relativ großen Arbeitsfrequenzbereich des Ultraschallwandlers mit einer Mittenfrequenz von ca. 100 kHz wird beispielsweise der Füllfaktor des Verbundkörpers 12 mit Keramikmaterial zu 40–60 % festgelegt.
Die Abmessungen des Behälters 31 werden vorzugsweise so gewählt, daß sie den vorgegebenen Abmessungen des Verbundkörpers 12 entsprechen, so daß der auf Nennfrequenz abgeschliffene Verbundkörper 12 nur noch mit den Elektroden 13, 14 beschichtet werden muß, wie dies in 3 dargestellt ist. Alternativ kann der Behälter 31 eine feste Normgröße aufweisen, so daß durch den beschriebenen Herstellvorgang der Verbundkörper 12 immer in festen Abmessungen geliefert wird. Die individuell geforderten Abmessungen werden dann durch Schneiden oder Sägen des Verbundkörpers 12 realisiert, und der so bearbeitete Verbundkörper 12 wird mit den Elektroden 13, 14 komplettiert.
Der in 3 im Schnitt dargestellte Ultraschallwandler stellt ein elektroakustisches Wandlerelement dar, das üblicherweise mit gleichartigen, weiteren Wandlerelementen zu einer Basis oder Array genannten, größeren Anordnung äquidistant angeordneter Wandlerelemente zusammengestellt wird. Der horizontale und vertikale Öffnungswinkel des Wandlerelements werden dabei von Länge und Breite des Verbundkörpers 12 bestimmt, und die Arbeitsfrequenz des Wandlerelements wird durch die Höhe zwischen Ober- und Unterseite 121, 122 des Verbundkörpers 12 vorgegeben. Übliche Längen und Breitenabmessungen des Verbundkörpers 12 liegen dabei zwischen 1 und 50 mm.
In dem Ultraschallwandler können aber auch eine Mehrzahl von solchen Wandlerelementen realisiert werden, wenn die Längen- und Breitenabmessung des Verbundkörpers 12 größer gemacht und die Elektroden 13, 14 strukturiert werden, so daß immer nur Gruppen von Keramikstäbchen 20 stirnseitig kontaktiert sind. Die Beschichtung des Verbundkörpers 12 mit den Elektroden 131– 134 auf seiner Oberseite 121 und mit den Elektroden 141– 144 auf der Unterseite 122 kann dabei so vorgenommen werden, wie dies in 5 schematisiert dargestellt ist. Anstelle dieser linearen Strukturierung der Elektroden 13, 14 können je nach Anwendungsfall auch andere Strukturierungen, z.B. eine ringförmige, in Betracht kommen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers, der einen Verbundkörper (12) aus Kunststoff mit einer Vielzahl von eingebetteten, zwischen dessen Ober- und Unterseite (121, 122) sich erstreckenden Keramikelementen (11) aus piezoelektrischer oder elektrostriktiver Keramik und Elektroden (13, 14) aufweist, die auf der Ober- und Unterseite (121, 122) des Verbundkörpers (12) die Keramikelemente (11) kontaktieren, mit folgenden Verfahrensschritten: – die Keramikelemente (11) werden als mit einem Kunststoffmantel (21) konstanter Dicke ummantelte Keramikstäbchen (20) gefertigt, – die ummantelten Keramikstäbchen (20) werden einem einseitig offenen, Rüttelbewegungen (32, 33) ausgesetzten Behälter (31) zugeführt und darin durch die Rüttelbewegungen aufrechtstehend paketiert, – der mit den ummantelten Keramikstäbchen (20) gefüllte Behälter (31) wird im steigenden Guß mit einem Kunststoff (36), z.B. Harz oder Polyurethan, aufgefüllt, – der dadurch entstehende Verbundkörper (12) wird nach Aushärten dem Behälter (31) entnommen und auf seiner Ober- und/oder Unterseite (121, 122) soweit abgeschliffen, bis die Keramikstäbchen (20) eine durch die Arbeitsfrequenz des Ultraschallwandlers bestimmte Länge aufweisen und – die Elektroden (13, 14) werden auf die Ober- und Unterseite (121, 122) des Verbundkörpers (12) so aufgebracht, daß sie alle oder nur Gruppen von Keramikstäbchen (12) kontaktieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenabmessungen des Behälters (31) entsprechend den gewünschten Abmessungen des Verbundkörpers (12) festgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenabmessungen des Behälters (31) unabhängig von den Abmessungen des Verbundkörpers (12) festgelegt werden und daß die Form des Verbundkörpers (12) anschließend zugeschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Rüttelbewegungen ausgesetzte Behälter (31) mit einer die Lage der ummantelten Keramikstäbchen (20) im Behälter (31) vorgebenden Lochmaske (37) abgedeckt wird, deren Löcher (38) einen gegenüber dem Querschnitt der ummantelten Keramikstäbchen (20) etwas größeren Lochquerschnitt aufweisen, und daß die Lochmaske (37) vor Einfüllen des Kunststoffs (36) entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß die ummantelten Keramikstäbchen (20) von durch Spinnen hergestellten Keramikfäden (22), die in einem Tauchbad (23) mit einer Kunststoffschicht konstanter Schichtdicke ummantelt werden, in der geforderten Länge mit Übermaß abgeschnitten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fertigung der ummantelten Keramikstäbchen (20) von durch Spinnen hergestellten Keramikfäden (22) Fadenabschnitte in der geforderten Länge mit Übermaß abgeschnitten und durch Bewegen in einem Tauchbad (23) mit dem Kunststoffmantel (21) versehen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Keramikstäbchen (20) an den lichten Querschnitt des Behälters (31) so angepaßt wird, daß im Verbundkörper (12) ein für den Arbeitsbfrequenzbereich des Ultraschallwandlers optimiertes Verhältnis von Keramik- und Kunststoffmaterial erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Keramikstäbchen (20) unter Berücksichtigung der erforderlichen, durch die Dicke der Kunststoffmäntel (21) vorgegeben, gegenseitigen Abstände so gewählt wird, daß der Füllfaktor des Keramikmaterials im Verbundkörper (12) 40–60 % beträgt.
Ultraschallwandler mit einem Verbundkörper (12) aus Kunststoff und einer Vielzahl von im Kunststoff eingebetteten, zwischen der Ober- und Unterseite (121, 122) des Verbundkörpers (12) sich erstreckenden Keramikelemente (11) aus piezoelektrischer oder elektrostriktiver Keramik, bei dem die Keramikelemente (11) durch Vorfertigung mit einem Kunststoffmantel (21) konstanter Dicke ummantelte Keramikstäbchen (20) sind, die unmittelbar aneinanderstoßend matrixartig aneinandergereiht sind und der zwischen den ummantelten Keramikstäbchen (20) verbleibende Freiraum durch den Kunststoff, z.B. Harz oder Polyurethan, ausgefüllt ist, und mit Elektroden (13, 14), die auf der Ober- und Unterseite (121, 122) des Verbundkörpers (12) angeordnet sind und alle oder nur Gruppen von ummantelten Keramikstäbchen (20) auf deren Stirnseite kontaktieren.
Ultraschallwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte von Ummantelung und Keramik der ummantelten Keramikstäbchen (20) so aufeinander abgestimmt sind, daß der Verbundkörper (12) einen für den Arbeitsfrequenzbereich (Bandbreite) des Ultraschallwandlers optimalen Füllfaktor an Keramik aufweist.