[發明專利]一種高頻陣列換能器

有效

• 申請號: 202110681261.4
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113333261B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 蘇敏;張志強;潘東文;邱維寶
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院;深圳歡影醫療科技有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 深圳智趣知識產權代理事務所(普通合伙) 44486
• 代理人: 李興生

本發明提出了一種陣列換能器，包括依次設置的聲透鏡、匹配層、第一柔性電路板組件、壓電層、第二柔性電路板組件和背襯層，第一柔性電路板組件和第二柔性電路板組件分別包括至少一塊柔性電路板，壓電層的第一電極面和第二電極面分別具有電極，且第一電極面和第二電極面中每側表面的電極割開使壓電層形成多個壓電陣元；第一柔性電路板組件設置在第一電極面，第一柔性電路板組件引出多個第一電極引線單元，至少一對相鄰的壓電陣元共同連接同一個第一電極引線單元；第二柔性電路板組件設置在所述第二電極面，第二柔性電路板組件引出多個第二電極引線單元，至少一對相鄰的壓電陣元共同連接同一個第二電極引線單元。

技術領域

本發明涉及超聲換能器技術領域，尤其涉及一種高頻陣列換能器。

背景技術

超聲成像技術是一種重要的通過醫學影像診斷疾病的手段。主要是通過超聲換能器發射超聲波進入人體，并進行線形、扇形或其他形式的掃描，遇到不同聲阻抗的兩種組織的交界面，超聲波會反射回來被換能器接收，經過信號放大和處理，顯示在屏幕上，形成人體的斷層圖像，稱為超聲圖，供臨床診斷用。連續多幅超聲圖在屏幕上顯示，可以觀察到動態的器官活動。由于體內器官組織界面的深淺不同，使其回聲被接收到的時間有先有后，借此可測知該界面的深度，及臟器的形狀和尺寸。高頻陣列超聲在高分辨率成像診斷中有重要的應用。

陣列超聲換能器主要是用柔性電路板將換能器的陣元引出，為了使超聲成像的過程中不產生旁瓣，陣列換能器的間距一般小于一個波長，頻率越高，間距越小，陣元越小。高頻陣列換能器的接線技術長期以來是換能器制作的重點和難點技術。在陣列換能器中普遍使用的接線技術是使用柔性電路板將壓電晶片上的陣元引出，但是由于柔性電路板制作工藝的限制，所能連接的陣元大小和間距受到了限制。

具體地，現有技術受柔性電路板加工工藝影響，柔性電路板上的電路寬度(Wf)和電路之間的間隙(Kf)一般大于等于50微米，因為柔性電路板上的電路寬度要小于等于壓電層陣元的寬度(We)，柔性電路板的電路間距(Pf)等于陣元間距(Pe)，從而使換能器的壓電層上的陣元寬度必須大于等于50微米，陣元間距必須大于等于100微米。為保證超聲成像質量，高頻陣列換能器的陣元間距要小于等于超聲在水中波長的二分之一，陣元間距100微米，最高只能制作7.5MHz的相控陣，不能滿足更高頻率陣列換能器的制作需求，而在許多超聲應用中，需要應用更高頻率的換能器能夠提供更好的診斷圖像。

其中，Wf+Kf＝Pf

We+Ke＝Pe，Ke為陣元間隙。

為制備更高頻率的陣列換能器，現有技術中主要提出了兩種導電線路連接方法，然而，其中的通過將柔性電路板的引腳鏤空與陣元連接的方法在實際應用中難以實現，而基于增材技術將陣列布置的電機中相應的電極電連接至相應的電連接器的方法需要使用多種精密設備，加工難度大、成本高。

綜上所述，陣列換能器中普遍使用的接線技術受柔性板加工工藝影響能夠制備的最高頻率的換能器無法滿足實際應用的需求，現有技術中雖然有提出制備更高頻率的陣列換能器的方法，但是仍受其他工藝影響，在實際制備過程中難以實現。

發明內容

有鑒于此，為了克服上述現有技術的缺陷，本發明提出了一種陣列換能器，能夠在不增加工藝復雜性和難度的情況下制備更高頻率的陣列換能器。

所述陣列換能器，包括依次設置的聲透鏡、匹配層、第一柔性電路板組件、壓電層、第二柔性電路板組件和背襯層，所述第一柔性電路板組件和所述第二柔性電路板組件分別包括至少一塊柔性電路板，所述壓電層的第一電極面和第二電極面分別具有電極，且所述第一電極面和所述第二電極面中每側表面的電極割開使所述壓電層形成多個壓電陣元；

所述第一柔性電路板組件設置在所述第一電極面，所述第一柔性電路板組件引出多個第一電極引線單元，至少一對相鄰的所述壓電陣元共同連接同一個所述第一電極引線單元；