[發明專利]多層疊片超聲換能器及其制造方法

在審

• 申請號: 201510400117.3
• 申請日: 2015-07-09
• 公開（公告）號: CN105032749A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 歐陽波;劉建華;周丹
• 申請（專利權）人: 深圳市理邦精密儀器股份有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明涉及多層超聲換能器及其制造方法，并且特別涉及具有改進振動特性的多層超聲換能器及其制造方法。

背景技術

換能器是一種可以將電信號轉換成機械信號的裝置。例如，揚聲器中的傳感器可以將電信號轉換成機械振動從而來產生聲波。同樣傳感器也經常被用來生成高頻率的超聲波以供使用，例如醫學成像、無損檢測等。

用于醫療成像的超聲換能器由許多元件組成，而且元件之間的距離隨著用戶要求的不斷提升也在不斷的變小。隨著超聲換能器中元件尺寸的減小，超聲成像診斷系統中超聲換能器和超聲成像診斷系統之間的電阻抗失配正在成為亟待解決的嚴重問題。

一般而言，換能器中的壓電元件的阻抗在100歐姆至1000歐姆的范圍內變化，而用于在超聲換能器同超聲成像診斷系統之間的通信電纜的阻抗一般在50歐姆至75歐姆范圍內，他們之間呈現出很大的差異。這種電阻抗失配會使得超聲換能器的能量轉換效率大大降低，反過來又會導致傳感器的靈敏度下降和信噪比的上升，從而妨礙了對超聲圖像的信號的處理。

現有解決此問題的方法通常有兩種：一種方法是通過外加并聯電容的方式來相應的減小超聲換能器的阻抗與成像系統間的阻抗失配問題，但是外加元件在某種程度上又提升了成本費用、制作的復雜程度等；另一種方法是相應的增大壓電陣子與壓電陣子之間的間距，但是由于陣子距離的增大又會出現旁瓣和柵瓣的問題，就會導致換能器的整體性能下降。

如果同樣厚度的壓電晶片彼此間相互并聯連接，那么阻抗與壓電晶片數量之間的關系可以表示為：Z(N)＝Z(1)/N2。其中N、Z分別表示壓電晶片的數量、阻抗。也就是說，隨著壓電晶片數量的增加，阻抗會不斷的降低。這樣，基于此原理就可以降低傳感器壓電元件的高阻抗，可以解決上面提到的阻抗失配問題。

然而，上面提到的這種形式的多層超聲換能器，由于在壓電晶片同聲學匹配層之間添加一層柔性電路板或者其他的耦合層使得壓電陣子具有振動特性差的缺點。例如，某些專利為了連接壓電組件的電極在前后表面都形成了柔性電路板；具體結構為：在壓電晶片組件的前表面形成具有幾十微米厚度的柔性電路板，從而導致組件的振動特性變差。

發明內容

鑒于此，本發明實施例提供一種多層疊片超聲換能器及其制造方法，以在降低超聲換能器中壓電晶片的阻抗的同時，減小由于附加耦合層或者柔性電路板的引入而導致的抑制壓電晶片振動的問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種多層疊片超聲換能器，所述多層疊片超聲換能器包括：

壓電晶片組件，所述壓電晶片組件包含多個相互粘接的壓電晶片；

其中，每個壓電晶片的表面包含多個斷口，所述多個斷口將對應的壓電晶片的電極層分隔為多個電極；

相互粘接的壓電晶片的粘接面的電極的極性相同；

所述壓電晶片組件的一側還粘接有至少一層聲學匹配層，

所述壓電晶片組件的另一側還粘接有至少一層背襯層；

其中，所述至少一層聲學匹配層中最靠近所述壓電晶片組件的聲學匹配層包含一導電區域，或者所述至少一層背襯層中最靠近所述壓電晶片組件的背襯層包含一導電區域。

第二方面，本發明實施例提供了一種制造多層疊片超聲換能器的方法，所述多層疊片超聲換能器包含多個壓電晶片，所述方法包括：

在每個壓電晶片的表面形成多個斷口，以通過所述多個斷口將對應的壓電晶片的電極層分隔為多個電極；

將多個所述形成多個斷口的壓電晶片粘接在一起形成壓電晶片組件，其中，相互粘接的壓電晶片的粘接面的電極的極性相同；

在所述壓電晶片組件的一側粘接至少一層聲學匹配層，并在所述壓電晶片組件的另一側粘接至少一層背襯層；

將所述至少一層聲學匹配層中最靠近所述壓電晶片組件的聲學匹配層的一部分區域制作成一導電區域，或者將所述至少一層背襯層中最靠近所述壓電晶片組件的背襯層的一部分區域制作成一導電區域。

本發明實施例與現有技術相比存在的有益效果是：本發明實施例將多個包含多個斷口的壓電晶片相互粘接在一起形成壓電晶片組件，相互粘接的壓電晶片的粘接面的電極的極性相同，從而可有效降低壓電晶片的阻抗。而且，通過將聲學匹配層或者背襯層的的一部分區域制作成導電區域，從而不需要在壓電晶片組件與聲學匹配層或背襯層之間使用其他的附加耦合層或者柔性電路板就可以直接將壓電晶片的電極引導出來，減小了由于附加耦合層或者柔性電路板的引入而導致的抑制壓電晶片振動的問題，具有較強的易用性和實用性。

附圖說明