[發明專利]超聲波換能器陣列及其制作和封裝方法

有效

• 申請號: 201810767230.9
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN109192749B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 魯瑤;萬里兮
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L27/20
• 分類號: H01L27/20;H01L41/25;H01L41/29;H01L41/332;A61B8/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種超聲波換能器陣列，包括：

接收發射層，所述接收發射層用于發射和接收超聲波信號；

正極層，所述正極層設置在所述接收發射層的第一側上；以及

負極層，所述負極層設置在所述接收發射層的與所述第一側相對的第二側上，所述負極層的端部形成有端部陣元，所述端部陣元形成具有相對于所述負極層的表面凹陷的表面，其中，所述端部陣元通過切割壓電材料的端部表面形成，所述端部陣元實現負極互聯線鍵合；

其特征在于，所述接收發射層和所述正極層被間隔填充物分割成多個超聲波換能器陣元，使得所述多個超聲波換能器陣元中的每一個均具有自身的正極，并且所述多個超聲波換能器陣元具有公共的負極；

所述正極層包括設置在所述接收發射層的第一側上的第一鎳層和設置在所述第一鎳層上的第一金層，以及所述負極層包括設置在所述接收發射層的第二側上的第二鎳層和設置在所述第二鎳層上的第二金層；

所述第一鎳層和所述第一金層只存在于所述超聲波換能器陣元下方，所述間隔填充物的下方沒有所述第一鎳層和所述第一金層；所述第二鎳層和所述第二金層均是完整的一層，即在所述超聲波換能器陣元和所述間隔填充物上方均存在。

2.根據權利要求1所述的超聲波換能器陣列，其特征在于，所述多個超聲波換能器陣元形成N×N陣列，N為正整數。

3.根據權利要求1所述的超聲波換能器陣列，其特征在于，所述間隔填充物包括環氧樹脂。

4.根據權利要求1所述的超聲波換能器陣列，其特征在于，在所述負極層上設置有覆蓋所述多個超聲波換能器陣元并且暴露所述負極層的端部的聲學匹配層，所述負極層的暴露的端部用于負極的引出。

5.一種制作如權利要求1所述超聲波換能器陣列的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.提供用于形成接收發射層的壓電材料，在所述壓電材料的第二側上切割所述壓電材料的端部的表面，以形成相對于所述壓電材料的表面凹陷的表面；

S2.在所述壓電材料的第二側上沉積負極層；

S3.在所述壓電材料的第一側上沉積正極層；以及

S4.利用刻蝕工藝將所述壓電材料和所述正極層刻蝕成多個超聲波換能器陣元。

6.根據權利要求5所述的制作超聲波換能器陣列的方法，其特征在于，

步驟S2包括在所述壓電材料的第二側上沉積第二鎳層。

7.根據權利要求6所述的制作超聲波換能器陣列的方法，其特征在于，步驟S3包括：

S31.在所述壓電材料的第一側上淀積種子層并在所述種子層上旋涂光刻膠；

S32.提供光源和掩膜版，利用所述光源和掩膜版對所述壓電材料的第一側進行曝光；

S33.將所述壓電材料放入顯影液中顯影，使所述光刻膠的剩余部分對應所述多個超聲波換能器陣元之間的間隙部分；以及

S34.在所述壓電材料上的由于所述光刻膠的溶解而被暴露出的種子層上電鍍第一鎳層。

8.根據權利要求7所述的制作超聲波換能器陣列的方法，其特征在于，步驟S4包括：

從所述壓電材料的第一側利用干法刻蝕在所述第一鎳層和所述第二鎳層之間形成所述多個超聲波換能器陣元之間的貫穿所述第一鎳層的間隙，并且在所述間隙中填充環氧樹脂。

9.根據權利要求8所述的制作超聲波換能器陣列的方法，其特征在于，步驟S2進一步包括在所述第二鎳層上沉積第二金層。

10.根據權利要求8所述的制作超聲波換能器陣列的方法，其特征在于，步驟S3進一步包括在所述第一鎳層上沉積第一金層。

11.根據權利要求5所述的制作超聲波換能器陣列的方法，其特征在于，所述方法還包括：

S5.在所述負極層上設置覆蓋所述多個超聲波換能器陣元并且暴露所述負極層的端部的聲學匹配層，所述負極層的暴露的端部用于負極的引出。