[發明專利]具有包括厚金屬層的柔性印刷電路板的超聲波換能器及其制造方法

在審

• 申請號: 201480083558.9
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN107005768A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 李沅錫
• 申請（專利權）人: 愛飛紐醫療機械貿易有限公司
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00;H04R31/00
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所11410
• 代理人: 石寶忠

技術領域

本發明涉及一種超聲波換能器，其使用超聲波以獲得對象的內部圖像信息。

背景技術

超聲波診斷裝置是通過將超聲波信號發射到對象并用反射的超聲波信號對對象的內部組織進行成像的裝置。超聲波診斷裝置將超聲波信號發送到待檢查對象的診斷部位，并且接收從具有不同聲阻抗的對象的內部組織之間的邊界反射的超聲波信號，從而能夠獲得診斷部位的圖像信息。

超聲波診斷裝置包括：超聲波換能器，其將超聲波信號發送到對象，并接收從對象反射的超聲波信號。超聲波換能器包括有源元件、匹配層和背襯層。

發明內容

[技術問題]

根據實施方式提供一種具有柔性印刷電路板的超聲波換能器及其制造方法，所述超聲波換能器具有厚金屬層以便提高靈敏度和帶寬。

[技術方案]

本發明提供了一種超聲波換能器，其包括：有源元件，其配置成產生超聲波信號并且以所產生的超聲波信號的中心頻率為基準具有1/4波長以下的厚度；以及柔性印刷電路板，其包括金屬層，所述金屬層形成在所述有源元件的一個表面上且電連接到所述有源元件，并具有預定的厚度以阻擋超聲波在與超聲波的預定行進路徑相反的方向上傳播。

以超聲波信號的中心頻率為基準，所述金屬層的厚度可以為2/3波長以上。

柔性印刷電路板的金屬層可以形成在有源元件的后表面上并向有源元件施加電信號，有源元件可以通過從金屬層施加的電信號產生超聲波信號并發送超聲波信號，并且金屬層和有源元件之間的界面可以由于金屬層的厚度而起到節點的作用，以阻擋超聲波信號從有源元件沿著形成在柔性印刷電路板后表面的背襯層的方向傳播，使得超聲波信號僅在超聲波的預定行進路徑的方向上傳播，從而增加超聲換能器的靈敏度和帶寬。

柔性印刷電路板的金屬層可以在有源元件的一個表面上被沉積至預定的厚度。柔性印刷電路板的金屬層可以被沉積成厚膜。

金屬層的聲阻抗和熱導率可以通過選擇或混合至少一種或多種金屬原料來控制。金屬層可以由銅、金、銀、鋁、鎢、鉭、鈷、鎳、銦、鈹、黃銅、鐵、鉑、鈦、碳化鎢、氧化鉬、碳化鉻、碳化鉭、通過石墨化聚合物膜而獲得的PGS石墨片、石墨、碳納米管、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鈹、氧化鎂和氧化鋅中的一種或其組合形成。

超聲波換能器還可以包括接地片，其形成在有源元件的另一表面上并電連接到有源元件。

本發明還提供了一種制造超聲波換能器的方法，該方法包括：以超聲波信號的中心頻率為基準，設置厚度為1/4波長以下的超聲波元件；以及形成柔性印刷電路板，該柔性印刷電路板在所述有源元件的一個表面上包括金屬層，其中所述柔性印刷電路板的形成包括：增加所述金屬層的厚度以便阻擋超聲波從所述有源元件在與超聲波的預定行進路徑的方向相反的方向上傳播。

通過增加金屬層的厚度來形成柔性印刷電路板可以包括：以超聲波信號的中心頻率為基準，將厚度增加到2/3波長以上。通過增加金屬層的厚度來形成柔性印刷電路板可以包括：在有源元件的表面上將金屬層沉積成厚膜。

[有益效果]

根據一個實施方式，柔性印刷電路板的金屬層的厚度增加，因此金屬層和有源元件之間的界面起到節點的作用，以阻擋超聲波沿與預定的超聲波預定行進路徑的方向相反的方向傳播，使得超聲波信號僅在超聲波的預定行進路徑的方向上傳播，從而提高了超聲波換能器的靈敏度和帶寬。

此外，為了阻擋超聲波在與超聲波的預定行進路徑的方向相反的方向上傳播，僅需要增加柔性印刷電路板的金屬層的厚度，而不需要在所述有源元件和背襯層之間添加去匹配層，其中所述去匹配層的聲阻抗值大于所述有源元件的聲阻抗值，因此其制造方法簡單，并且可以降低制造成本。

此外，由于有源元件的厚度是基于中心頻率的1/4波長(1/4λ)以下的長度，所以聲阻抗減小，并且容易與系統電匹配。在這種情況下，可以通過僅增加柔性印刷電路板的金屬層的厚度來提供1/4波長的換能器。

此外，本發明的具有厚金屬層的柔性印刷電路板可以應用于任何類型的換能器，例如線性陣列、凸陣、相控陣列和單個元件等類型。

此外，由于當在有源元件的一個表面上形成柔性印刷電路板的金屬層時使用厚膜沉積方法，所以可以精確地控制柔性印刷電路板的厚度，而不需要復雜的工藝，例如在傳統的加工方法(例如粘接)中所需要的研磨和切割。此外，與加工方法相比，制造成本降低。

附圖說明

圖1是概略地示出了根據本發明的一個實施方式的具有厚柔性印刷電路板(FPCB)的超聲波換能器的配置的結構圖。