[發(fā)明專(zhuān)利]微型陣列超聲換能器及其制備方法、包含其的超聲探頭

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010762307.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111803125A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓志樂(lè);崔崤峣;朱鑫樂(lè);呂加兵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): A61B8/00
• 分類(lèi)號(hào): A61B8/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 孔凡玲

本發(fā)明屬于超聲成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微型陣列超聲換能器及其制備方法、包含其的超聲探頭。本發(fā)明提供的微型陣列超聲探頭包括依次層疊設(shè)置的柔性電路板、壓電晶片和聲匹配層，壓電晶片的第一壓電電極和壓電柱形成若干線型陣元，且每個(gè)陣元任何部分都能參與工作，最大限度地發(fā)揮了每個(gè)陣元在長(zhǎng)度方向上的性能，繼而提高了該微型陣列超聲換能器的性能；壓電晶片的第二壓電電極由壓電材料層延伸至與第一壓電電極同側(cè)，不需單獨(dú)引入連接線，降低了微型陣列超聲換能器在厚度方向上的尺寸，實(shí)現(xiàn)了超聲換能器的微型化。本發(fā)明提供的制備方法避免了常規(guī)超聲換能器制備過(guò)程中因需對(duì)連接線精細(xì)加工以及與第二壓電電極精確對(duì)接而導(dǎo)致工藝復(fù)雜的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微型陣列超聲換能器及其制備方法、包含其的超聲探頭。

背景技術(shù)

超聲成像廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域，具有無(wú)損、便捷以及可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)超聲探頭產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在不透光介質(zhì)內(nèi)傳播，然后接收不透光物體反射的信號(hào)強(qiáng)度、頻率、時(shí)間以及相位等信息，并對(duì)該信息進(jìn)行處理，從而獲得反映被探測(cè)的不透光介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性分布的直觀圖像。

超聲探頭是超聲成像設(shè)備的關(guān)鍵組成部分，其主要包括內(nèi)部的壓電換能器、電路部分、外殼部分等，根據(jù)壓電換能器的數(shù)量可將超聲探頭分為單陣元超聲探頭和多陣元超聲探頭，而多陣元超聲探頭根據(jù)換能器的排布方式又可分為線陣型、凸陣型、面陣型等。

超聲換能器的性能直接決定了超聲成像的質(zhì)量，其結(jié)構(gòu)一般由壓電片、背襯層、聲匹配層、柔性電路板和聲透鏡等組成，其中，壓電片1包括壓電層11、第一電極12和第二電極13，其設(shè)置方式如圖1所示，第二電極13設(shè)置在壓電層11兩側(cè)，使得陣元長(zhǎng)度方向的兩端無(wú)法參與工作，限制了陣元在長(zhǎng)度方向上性能的發(fā)揮，繼而降低了超聲換能器的性能；同時(shí)，受材料等因素限制為獲得較好的線型陣元，第二電極13厚度不得不增加，增加了壓電片1的厚度。再者，在將第二電極13引至與第一電極12同側(cè)以方便引出至成像系統(tǒng)時(shí)，需在第二電極13上引入連接線14，引入連接線14使得超聲換能器結(jié)構(gòu)和制備工藝復(fù)雜化，需要對(duì)引入的連接線14進(jìn)行精細(xì)加工以及與第二電極13的精確對(duì)接，工藝越復(fù)雜，就越難保證產(chǎn)品質(zhì)量，尤其在一些微型超聲換能器設(shè)計(jì)中顯得更為突顯。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有的超聲換能器由于電極連接線的存在從而使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制備工藝復(fù)雜并導(dǎo)致超聲成像性能差的缺陷，從而提供一種微型陣列超聲換能器、該微型超聲換能器的制備方法以及包含該微型陣列超聲換能器的超聲探頭。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種微型陣列超聲換能器，包括依次層疊設(shè)置的柔性電路板、壓電晶片和聲匹配層：

所述柔性電路板上陣列設(shè)置有若干線型第一電路電極和至少一個(gè)第二電路電極；

所述壓電晶片包括具有壓電柱的壓電材料層、陣列設(shè)置在所述壓電材料層朝向所述柔性電路板一側(cè)表面的若干線型第一壓電電極以及覆蓋在所述壓電材料層朝向所述聲匹配層一側(cè)表面并沿所述壓電材料層部分邊緣延伸至所述壓電材料層朝向所述柔性電路板一側(cè)表面的平面型第二壓電電極；

其中，若干所述第一電路電極與若干所述第一壓電電極一一對(duì)應(yīng)連接，所述第一電路電極與所述第二壓電電極連接，且所述第二壓電電極和相鄰的所述第一壓電電極之間以及相鄰的兩個(gè)所述第一壓電電極之間形成線型壓電電極間隙。

優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)的微型陣列超聲換能器，所述壓電材料層選自1-3型壓電復(fù)合材料。

進(jìn)一步優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)的微型陣列超聲換能器，所述壓電材料層朝向所述柔性電路板的一側(cè)表面上設(shè)置有與所述壓電電極間隙對(duì)應(yīng)的凹槽結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)的微型陣列超聲換能器，所述第一壓電電極與所述第一電路電極的線型設(shè)置方式一致，選自直線段、圓弧線段、橢圓弧段、正弦曲線段中的任一種。