[發(fā)明專利]一種陣列超聲換能器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110258697.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113042347A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志強(qiáng);蘇敏;潘東文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳歡影醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號(hào): B06B1/06
• 分類號(hào): B06B1/06
• 代理公司: 深圳智趣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44486
• 代理人: 李興生

本發(fā)明提出了一種陣列超聲換能器，包括依次設(shè)置的吸聲背襯層、壓電層、聲學(xué)匹配層和聲透鏡；壓電層包括在一個(gè)平面上的陣元信號(hào)引線區(qū)域和壓電陣元區(qū)域；還包括柔性電路板，柔性電路板電性連接陣元信號(hào)引線區(qū)域，從而使柔性電路板分布在壓電層外圍，不在壓電陣元和吸聲背襯層之間，消除了柔性電路板對(duì)陣列超聲換能器性能的影響。此外，陣元信號(hào)引線區(qū)域和壓電陣元區(qū)域在同一塊壓電材料上，避免增加工藝的難度和復(fù)雜性。進(jìn)一步，柔性電路板的引線與每個(gè)壓電陣元的信號(hào)電極一一對(duì)應(yīng)，便于實(shí)現(xiàn)陣元信號(hào)引線區(qū)域與柔性線路板之間的電性連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲換能器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陣列超聲換能器。

背景技術(shù)

超聲成像廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷和工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域，具有無(wú)損、無(wú)輻射、便捷以及成本低等優(yōu)勢(shì)。超聲換能器是能將電激勵(lì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲信號(hào)又能將反射回來(lái)的超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，是超聲成像設(shè)備的關(guān)鍵部件，超聲換能器的性能直接決定了超聲成像的質(zhì)量。超聲換能器主要分為單陣元超聲換能器和陣列超聲換能器。由于陣列超聲換能器成像的方便性，目前醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域的超聲成像設(shè)備主要使用的是陣列超聲換能器。

現(xiàn)有的超聲換能器及制備方法都存在著不同的缺點(diǎn)影響超聲換能器的性能：

超聲換能器在工作時(shí)，壓電片振動(dòng)會(huì)同時(shí)向前和向后發(fā)出超聲波。上述向前為向匹配層方向，向后為向背襯層方向。向前的超聲波是超聲成像所需要的，但是向后的超聲波是不需要的。向后的超聲波會(huì)反射之后對(duì)向前的超聲波產(chǎn)生影響，從而影響超聲成像的質(zhì)量。柔性電路板可以簡(jiǎn)化陣列超聲換能器的引線工藝，但是柔性電路板一般夾在壓電陣元和背襯層之間，會(huì)降低換能器的性能。

而大部分超聲換能器將柔性電路板設(shè)置在壓電陣元和背襯層之間，雖然在制備上采用不同的方式減小柔性電路板在厚度方向上的尺寸以降低柔性電路板所造成的影響。但是，尺寸的減小是有限度的，采用現(xiàn)有技術(shù)將厚度減小后的柔性電路板依然對(duì)成像質(zhì)量影響明顯，從而降低換能器的性能。

為了消除柔性電路板的影響，部分陣列超聲換能器采用將柔性電路板置于壓電陣元兩側(cè)的設(shè)置方式，但是這種設(shè)置方式將柔性電路板與壓電陣元連接的工藝復(fù)雜，成本高，例如：柔性電路板信號(hào)線路與壓電陣元導(dǎo)電電極之間的連接需要通過(guò)涂覆二氧化硅填充的環(huán)氧樹(shù)脂、激光燒蝕、鍍金、涂覆抗蝕劑、濕法刻蝕、激光刻蝕以及最后化學(xué)溶解掉抗蝕劑等一系列工藝步驟實(shí)現(xiàn)。此外，高頻超聲換能器的陣元尺寸較小，柔性電路板與壓電陣元的連接工藝難度大；低頻超聲換能器部分采用焊接或?qū)щ娔z將單根同軸線與單個(gè)陣元連接的方式節(jié)約成本，但是超聲換能器陣元數(shù)較多，一般為128陣元以上，每個(gè)陣元都要單獨(dú)連接，工藝復(fù)雜費(fèi)時(shí)，且良品率和可靠性不高。

綜上所述，現(xiàn)有的超聲換能器的制作方法大都是把柔性電路板直接插在壓電陣元和背襯層之間，會(huì)降低換能器的性能。也有將柔性電路板置于壓電陣元兩側(cè)，但是將柔性電路板線路與壓電陣元實(shí)現(xiàn)電氣連接的工藝非常復(fù)雜，成本較高。為了節(jié)約成本，也有超聲換能器采用焊接或?qū)щ娔z將單根同軸線與單個(gè)陣元連接，但是換能器陣元數(shù)較多，每個(gè)陣元都要單獨(dú)連接，工藝復(fù)雜費(fèi)時(shí)，而且良品率和可靠性不高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種不增加工藝的復(fù)雜性和難度的陣列超聲換能器。

具體地，所述陣列超聲換能器，包括依次設(shè)置的吸聲背襯層、壓電層、聲學(xué)匹配層和聲透鏡；所述壓電層包括陣元信號(hào)引線區(qū)域和壓電陣元區(qū)域；還包括柔性電路板，所述柔性電路板電性連接所述陣元信號(hào)引線區(qū)域。優(yōu)選地，所述陣元信號(hào)引線區(qū)域與所述壓電陣元區(qū)域設(shè)置在同一塊壓電材料上，可以一體成型，避免增加工藝的復(fù)雜性和難度。在一些實(shí)施例中，所述壓電層包括一塊壓電材料，所述陣元信號(hào)引線區(qū)域和所述壓電陣元區(qū)域分別設(shè)置在所述壓電材料的不同區(qū)域上。