[發明專利]一種超聲換能器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110332776.3
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113042348B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 任福杰;高帆
• 申請（專利權）人: 聚融醫療科技（杭州）有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種超聲換能器，包括聲頭組件與電纜線組件，所述電纜線組件連接所述聲頭組件；所述聲頭組件包括聲透鏡、匹配層、壓電元件、信號引出線、背襯及導線；所述壓電元件與所述匹配層堆疊設置形成疊層，所述導線嵌入所述背襯設置且所述導線的上下兩端均伸出所述背襯表面設置，所述聲透鏡包覆于疊層外，所述信號引出線與所述壓電元件相連。該超聲換能器可靠性高，能夠有效保證換能器的使用壽命，降低使用成本，有利于上述超聲換能器在超聲檢查技術領域的推廣及應用。一種超聲換能器的制備方法，用于制備上述超聲換能器，同樣具有使超聲換能器可靠性高，能夠有效保證換能器的使用壽命，降低使用成本的優點。

技術領域

本發明涉及超聲設備技術領域，具體是一種超聲換能器及其制備方法。

背景技術

超聲換能器作為醫療超聲診斷設備的重要部件，其主要組成部分包括壓電元件、背襯、匹配層、聲透鏡、電纜線和柔性電路板(以下簡稱FPC)等，通過粘接或焊接的方式進行組裝。常規超聲換能器由(64-256)個獨立工作的陣元組成，每個陣元通過柔性電路板或細導線引出與超聲診斷系統聯通，通過系統發出激勵信號來控制各個陣元的工作狀態。

隨著超聲診斷設備應用范圍的推廣，常規探頭已逐漸無法滿足一些特殊應用場景的需求，主要體現在圖像分辨率較低、圖像信號不夠豐富、探測范圍較小、探頭在不同使用場景中不能通用等，造成此類現象的限制因素主要在于超聲換能器陣元尺寸和數量無法達到要求。制備陣元多(目前最多可做到96×96＝9216個陣元)、尺寸小的超聲換能器的技術難點之一在于信號線引出困難，且在引出信號線的同時還要保證信號與壓電元件的接觸區域對其聲學傳輸性能影響較小。

傳統超聲換能器制備工藝中信號線的引出主要有兩種方式：1)將壓電元件與FPC通過粘度較小的環氧膠水在較大壓力下粘接A的方式導通，詳見圖1，其中101為透鏡，102為匹配層(2層或3層)，103為壓電元件，104為信號引出線(一般為FPC)，105為背襯；2)將壓電元件按要求切成陣元，然后通過焊接B的方式分別依次將陣元與細導線焊接導通，詳見圖2，其中201為焊接型引出導線(一般為鍍銀銅線)。粘接的方式會在壓電元件與背襯或匹配層材料之間引入一層FPC材料，對產品聲能量的傳輸具有一定不利影響，另外環氧膠水受熱易老化，所制備產品的可靠性不高；焊接的方式一則會導致壓電元件受熱時間不可控，可能會影響壓電元件的壓電性能；二則焊點大小不可控，同樣會影響聲能量的傳輸；三則此種工作操作難度較大，耗時較長，在操作過程中容易將焊點處壓電元件損壞，導致產品合格率不高。不僅如此，上述兩種工藝的最大問題在于只能用于常規超聲換能器的制備，即線性陣列換能器，對于矩陣陣列換能器的制備則不適用，不能滿足換能器制備的要求。

另外，常規探頭在使用過程中一般是作為耗材存在，陣元損壞返修困難，一般即作報廢處理，而探頭本身大多物料是可以重復使用的，從而導致用戶使用成本增加，給使用單位造成大量不必要的成本浪費。

發明內容

本發明是為了克服上述現有技術中的缺陷，本發明的第一個發明目的在于提供一種超聲換能器，該超聲換能器可靠性高，能夠有效保證換能器的使用壽命，降低使用成本，有利于上述超聲換能器在超聲檢查技術領域的推廣及應用。本發明的第二個發明目的在于提供一種超聲換能器的制備方法，該方法旨在提升換能器可靠性的同時可有效控制壓電元件的受熱溫度和時間，最大限度的保證壓電元件的壓電性能不受損失，并在此基礎上控制焊點或異方性導電膜，導通固化區域的大小和位置，為多陣元矩陣探頭的制備提供保障。

上述一種超聲換能器與一種超聲換能器的制備方法在技術上相互關聯，屬于同一個發明構思。

為了實現上述第一個發明目的，本發明采用以下技術方案:一種超聲換能器，包括聲頭組件與電纜線組件，所述電纜線組件連接所述聲頭組件；所述聲頭組件包括聲透鏡、匹配層、壓電元件、信號引出線、背襯及導線；所述壓電元件與所述匹配層堆疊設置形成疊層，所述導線嵌入所述背襯設置且所述導線的上下兩端均伸出所述背襯表面設置，所述聲透鏡包覆于疊層外，所述信號引出線與所述壓電元件相連。