[發明專利]一種陣列式超聲換能器及其制作方法

有效

• 申請號: 202011313542.6
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112657817B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 馬騰;張琪;黃繼卿;李永川;鄭海榮
• 申請（專利權）人: 深圳皓影醫療科技有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱宗力

1.一種陣列式超聲換能器，其特征在于，包括呈陣列排列的多個超聲換能單元，所述超聲換能單元包括：

背襯層，所述背襯層一側表面裸露線路層；

位于所述背襯層具有所述線路層一側的壓電層，所述壓電層包括壓電層本體，和位于所述壓電層本體朝向所述背襯層一側表面及背離所述背襯層一側表面的電極；

以及，位于所述壓電層背離所述背襯層一側的聲學人工結構，所述聲學人工結構包括：聲阻抗匹配層和聲學超構表面；其中，所述聲學超構表面位于所述聲阻抗匹配層與所述壓電層之間，或所述聲學超構表面位于所述聲阻抗匹配層背離所述背襯層一側；

所述聲學超構表面包括圓形中心部及第一圓環部至第M圓環部，M為大于或等于1的整數；所述第一圓環部環繞所述圓形中心部，第i+1圓環部環繞第i圓環部，所述第一圓環部與所述圓形中心部之間及所述第i+1圓環部與第i圓環部之間均呈環形凹槽狀，i為大于或等于1且小于M的整數；

或者，所述聲學超構表面包括并排設置多個條形部，在所述背襯層至所述壓電層方向上，至少一個條形部的高度與其余條形部的高度不同，和/或，在所述多個條形部排列方向上，至少一個條形部的寬度與其余條形部的寬度不同，和/或，所述條形部背離所述背襯層一側呈楔形，和/或，所述條形部為中空條形部，和/或，至少一個條形部的材質與其余條形部的材質不同；

或者，所述聲學超構表面背離所述背襯層一側為波浪形表面。

2.根據權利要求1所述的陣列式超聲換能器，其特征在于，所述聲阻抗匹配層包括沿所述背襯層至所述壓電層方向依次疊加的第一聲阻抗匹配子層至第N聲阻抗匹配子層，N為大于或等于1的整數。

3.根據權利要求1所述的陣列式超聲換能器，其特征在于，所述聲阻抗匹配層的材質為高分子材質或金屬材質。

4.根據權利要求1所述的陣列式超聲換能器，其特征在于，所述聲學超構表面的材質為聚合物材質。

5.根據權利要求1所述的陣列式超聲換能器，其特征在于，所述壓電層本體的為壓電陶瓷、壓電陶瓷復合材質、壓點單晶材質或壓電單晶復合材質。

6.根據權利要求1所述的陣列式超聲換能器，其特征在于，所述背襯層的材質包括環氧樹脂，且所述背襯層的材質還包括鎢粉、氧化鋁粉中至少一種。

7.根據權利要求1所述的陣列式超聲換能器，其特征在于，所述多個超聲換能單元呈矩陣排列。

8.一種陣列式超聲換能器的制作方法，其特征在于，所述陣列式超聲換能器包括呈陣列排列的多個超聲換能單元，所述超聲換能單元的制作方法：

形成背襯層，所述背襯層一側表面裸露線路層；

形成位于所述背襯層具有所述線路層一側的壓電層，所述壓電層包括壓電層本體，和位于所述壓電層本體朝向所述背襯層一側表面及背離所述背襯層一側表面的電極；

形成位于所述壓電層背離所述背襯層一側的聲學人工結構，所述聲學人工結構包括：采用正向生長工藝生長的聲阻抗匹配層和聲學超構表面；其中，所述聲學超構表面位于所述聲阻抗匹配層與所述壓電層之間，或所述聲學超構表面位于所述聲阻抗匹配層背離所述背襯層一側；

其中，所述聲學超構表面包括圓形中心部及第一圓環部至第M圓環部，M為大于或等于1的整數；所述第一圓環部環繞所述圓形中心部，第i+1圓環部環繞第i圓環部，所述第一圓環部與所述圓形中心部之間及所述第i+1圓環部與第i圓環部之間均呈環形凹槽狀，i為大于或等于1且小于M的整數；

或者，所述聲學超構表面包括并排設置多個條形部，在所述背襯層至所述壓電層方向上，至少一個條形部的高度與其余條形部的高度不同，和/或，在所述多個條形部排列方向上，至少一個條形部的寬度與其余條形部的寬度不同，和/或，所述條形部背離所述背襯層一側呈楔形，和/或，所述條形部為中空條形部，和/或，至少一個條形部的材質與其余條形部的材質不同；

或者，所述聲學超構表面背離所述背襯層一側為波浪形表面。

9.根據權利要求8所述的陣列式超聲換能器的制作方法，其特征在于，所述采用正向生長工藝生長的聲阻抗匹配層，包括：

采用熱蒸發鍍膜工藝或磁控濺射工藝生長所述聲阻抗匹配層。