[發(fā)明專利]超聲波換能器陣列及其制作和封裝方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810767230.9 | 申請日： | 2018-07-12 |
| 公開（公告）號： | CN109192749B | 公開（公告）日： | 2021-05-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 魯瑤;萬里兮 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)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 |
| 地址： | 100029 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 超聲波 換能器 陣列 及其 制作 封裝 方法 | ||
本發(fā)明提供一種超聲波換能器陣列，其包括用于發(fā)射和接收超聲波信號的接收發(fā)射層、設(shè)置在接收發(fā)射層的第一側(cè)上的正極層以及設(shè)置在接收發(fā)射層的與第一側(cè)相對的第二側(cè)上的負極層。接收發(fā)射層和正極層被分割成多個超聲波換能器陣元，使得多個超聲波換能器陣元中的每一個均具有自身的正極，并且多個超聲波換能器陣元具有公共的負極。本發(fā)明還提供制作以及封裝超聲波換能器陣列的方法。本發(fā)明提供的超聲波換能器陣列可以在同一時間內(nèi)檢測到更大的組織面積，獲得更完整的病灶信息，縮減診斷時間，并可以進行三維圖像成像，從而獲得更加直觀的圖像信息。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波換能器陣列以及制作和封裝超聲波換能器陣列的方法。
背景技術(shù)
超聲診斷作為一種無創(chuàng)、無痛、方便、直觀的有效檢查手段已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，用于超聲診斷的主要器件是超聲波換能器，目前使用的超聲波換能器結(jié)構(gòu)主要為單個陣元或一維線陣超聲波換能器陣列，限制其臨床應(yīng)用的主要原因是制作方法復(fù)雜，并行處理困難，高密度陣列封裝互聯(lián)困難、快速收發(fā)問題還未能合理解決。
傳統(tǒng)的超聲波換能器陣列的制作方法是利用金剛石刀片切割壓電材料片，再用環(huán)氧樹脂灌入切縫中，最后雙面電鍍金形成電極。該制作方法中切縫大小受刀片規(guī)格限制，無法做出高密度的換能器陣列；并且當換能器陣元增多，且單元尺寸進一步縮小時，換能器陽極的互聯(lián)線無法引出。因此傳統(tǒng)的超聲波換能器制作方法無法滿足未來醫(yī)療領(lǐng)域?qū)Τ暡〒Q能器的需求。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題的至少一個方面，本發(fā)明實施例提供一種超聲波換能器陣列，其包括：接收發(fā)射層，該接收發(fā)射層用于發(fā)射和接收超聲波信號；正極層，該正極層設(shè)置在接收發(fā)射層的第一側(cè)上；以及負極層，該負極層設(shè)置在接收發(fā)射層的與第一側(cè)相對的第二側(cè)上；其特征在于，接收發(fā)射層和正極層被分割成多個超聲波換能器陣元，使得多個超聲波換能器陣元中的每一個均具有自身的正極，并且多個超聲波換能器陣元具有公共的負極。
根據(jù)一些實施例，多個超聲波換能器陣元形成N×N陣列，N為正整數(shù)。
根據(jù)一些實施例，利用間隔填充物將接收發(fā)射層和正極層分割成多個超聲波換能器陣元。
根據(jù)一些實施例，間隔填充物包括環(huán)氧樹脂。
根據(jù)一些實施例，在超聲波換能器陣列的負極層的端部形成有端部陣元，端部陣元形成為具有相對于負極層的表面凹陷的表面。
根據(jù)一些實施例，正極層包括設(shè)置在接收發(fā)射層的第一側(cè)上的第一鎳層和設(shè)置在第一鎳層上的第一金層，以及負極層包括設(shè)置在接收發(fā)射層的第二側(cè)上的第二鎳層和設(shè)置在第二鎳層上的第二金層。
根據(jù)一些實施例，在負極層上設(shè)置有覆蓋多個超聲波換能器陣元并且暴露負極層的端部的聲學(xué)匹配層，負極層的暴露的端部用于負極的引出。
另一方面，本實施例提供一種制作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(fā)射層的壓電材料；
S2.在壓電材料的第二側(cè)上沉積負極層；
S3.在壓電材料的第一側(cè)上沉積正極層；以及
S4.利用刻蝕工藝將壓電材料和正極層刻蝕成多個超聲波換能器陣元。
根據(jù)一些實施例，步驟S2包括在壓電材料的第二側(cè)上沉積第二鎳層。
根據(jù)一些實施例，步驟S3包括：S31.在壓電材料的第一側(cè)上淀積種子層并在種子層上旋涂光刻膠；S32.提供光源和掩膜版，利用光源和掩膜版對壓電材料的第一側(cè)進行曝光；S33.將壓電材料放入顯影液中顯影，使光刻膠的剩余部分對應(yīng)多個超聲波換能器陣元之間的間隙部分；以及S34.在壓電材料上的由于光刻膠的溶解而被暴露出的種子層上電鍍第一鎳層。
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H01L 半導(dǎo)體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L27-00 由在一個共用襯底內(nèi)或其上形成的多個半導(dǎo)體或其他固態(tài)組件組成的器件
H01L27-01 .只包括有在一公共絕緣襯底上形成的無源薄膜或厚膜元件的器件
H01L27-02 .包括有專門適用于整流、振蕩、放大或切換的半導(dǎo)體組件并且至少有一個電位躍變勢壘或者表面勢壘的；包括至少有一個躍變勢壘或者表面勢壘的無源集成電路單元的
H01L27-14 . 包括有對紅外輻射、光、較短波長的電磁輻射或者微粒子輻射并且專門適用于把這樣的輻射能轉(zhuǎn)換為電能的，或適用于通過這樣的輻射控制電能的半導(dǎo)體組件的
H01L27-15 .包括專門適用于光發(fā)射并且包括至少有一個電位躍變勢壘或者表面勢壘的半導(dǎo)體組件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料結(jié)點的熱電元件的；包括有熱磁組件的
