[發明專利]一種超聲相控陣換能器

在審

• 申請號: 202010785959.6
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112284514A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 王祥達;朱波;何建方;滕世國;李建霖;郭甲;李萍
• 申請（專利權）人: 韶關東陽光自動化設備有限公司
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳嘉毅

本發明涉及換能器技術領域，更具體的是涉及一種超聲相控陣換能器，包括殼體和設置于殼體內的多個換能器模塊，多個換能器模塊拼接排列形成換能器陣列，每個換能器模塊包括順次連接的背襯層、共地電極層、壓電模塊層、輻射電極層、匹配層；壓電模塊層包括基板和設置于基板一面上的晶體陣列，晶體陣列包括多個陣元，輻射電極層包括與陣元數量對應的多個輻射電極，每個輻射電極包括電極板和固定設置在電極板上的引腳，電極板固定覆蓋在陣元頂面，引腳穿過基板和共地電極層與背襯層固定連接。本發明中的電極板與陣元連接，電極板上固定設置引腳引出，可與外部電源連接，不會出現虛焊或者損壞換能器的情況。

技術領域

本發明涉及換能器技術領域，更具體地是涉及一種超聲相控陣換能器。

背景技術

現有的HIFU換能器主要可以分為兩種：一是由單個或數個較大單元換能器構成的碗狀超聲換能器，二是由多個較小單元換能器構成的碗狀超聲換能器。這些換能器由于具有碗狀球心這一天然的聚焦點，其在超聲聚焦焦點的空間范圍調控上存在局限性，焦點調控范圍受限。即使是由多個較小單元換能器構成的碗狀超聲換能器，在相位調控的條件下，其焦點可調范圍也有限，且強制調大焦點范圍容易產生旁瓣。所以，現有的大部分HIFU換能器在治療時均需要結合機械移動來擴大治療范圍。為了解決上述限制，也出現了大規模的平面式陣列換能器，通過將小換能器拼裝成換能器模塊，然后再由這些模塊換能器組裝成大的平面陣列換能器，這樣可以實現焦點的大范圍空間調控。

如中國專利CN201810767230.9提供了一種超聲波換能器陣列，包括：接收發射層，用于發射和接收超聲波信號；正極層，設置在接收發射層的第一側上；以及負極層，設置在接收發射層的與第一側相對的第二側上；接收發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。其在印刷電路板，正反兩面均做好線路和焊盤，將超聲波換能器陣列焊接在印刷電路板上，這樣有可能會出現虛焊和損壞換能器的情況出現、工藝也較復雜。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中通過將換能器焊接在印刷電路板上易出現虛焊和損壞換能器的不足，提供了一種工藝簡單、連接可靠、不需要焊接的超聲相控陣換能器。

在本技術方案中，提供了一種超聲相控陣換能器，包括殼體和設置于殼體內的多個換能器模塊，多個換能器模塊拼接排列形成換能器陣列，每個換能器模塊包括順次連接的背襯層、共地電極層、壓電模塊層、輻射電極層、匹配層；壓電模塊層包括基板和設置于基板一面上的晶體陣列，晶體陣列包括多個陣元，輻射電極層包括與陣元數量對應的多個輻射電極，每個輻射電極包括電極板和固定設置在電極板上的引腳，電極板固定覆蓋在陣元頂面，引腳穿過基板和共地電極層與背襯層固定連接。

本發明中通過設置多個相互獨立的輻射電極，每個獨立輻射電極的電極板與每個陣元的一面連接作為正極，每個陣元另一面固定設置在基板的一面上，壓電模塊層的基板的另一面覆蓋設置有共地電極層，作為負極，輻射電極的引腳穿過基板和共地電極層引出，與外部電源連接。這樣的設置不用通過焊接的方式固定電極與換能器，不會出現虛焊或者損壞換能器的情況，同時結構、工藝都更加簡單、成本更低。

作為進一步改進的結構形式，上述的基板上設置有與晶體陣列陣元數目相對應的第一通孔，共地電極層設置有與第一通孔位置、數量對應的第二通孔。這樣設置是為了讓電極板的引腳直接穿過第一通孔和第二通孔與背襯層固定連接，減少線材的使用，同時使得換能器內部的排線更加有序，避免發生交錯造成短路。

作為進一步改進的結構形式，上述的背襯層上設置有與第二通孔配合的凸起，凸起上設置有與引腳對應且貫穿背襯層的第三通孔。背襯層起到封裝保護作用，另外凸起可以對共地電極層進行定位，保證第二通孔與第一通孔始終位置對應，確保引腳能從第二通孔中引出。