超声探头及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超声探头及其制备方法，该超声探头包括一外壳，外壳内包括：从下至上依次粘接的背衬、压电层、匹配层和声透镜；背衬内嵌有导线阵列，导线阵列从背衬底面露出，背衬顶面溅射电极；压电层的下表面和上表面均溅射电极，形成第一溅射面和第二溅射面；第一溅射面与背衬溅射面粘接，构成压电背衬单元；压电背衬单元的一侧面溅射电极，与第二溅射面联通；地电极导线由该侧面引出并从背衬的底面露出；压电层上具有第一刀缝，沿着与该侧面平行的方向从上表面切至背衬溅射面下侧预设距离处；匹配层上具有第二刀缝，沿着与该侧面垂直的方向从匹配层顶面经压电层切至背衬溅射面下侧预设距离处。降低引线工艺操作难度，增加引线连接准确性。

【技术实现步骤摘要】
超声探头及其制备方法
本专利技术涉及超声探头
，尤其涉及一种超声探头及其制备方法。
技术介绍
早期的超声是二维超声，显示的图像为组织的二维截面信息，为了更加准确地了解组织结构，需要实时的三维超声成像。三维超声成像技术的核心部件是二维面阵超声探头，而二维面阵超声探头进行三维扫描，就必须要保证每一个阵元可以实现独立工作。传统二维面阵超声探头的每个阵元有导线单独控制，那么M×N(M、N可以取任意整值)的二维面阵超声探头阵列，就需要M×N条引线将每个阵元单独连接引线。目前，有以下几种超声探头的制备方法：(1)利用校准夹具，将柔性电路板中的电极引线对应插入校准孔，再将背衬材料注入六面体成型区域中。待背衬成型后，在其表面镀导电层，粘贴压电材料和匹配层，最后镀公共地电极层，或者将公共地电极层镀在压电材料上，再粘贴匹配层。该方案虽然利用校准夹具解决了二维面阵由引线数量较多容易引起的连接错误问题，但其中一种方案需要匹配层材料为导电材料，这样不仅减小匹配层材料的选择范围，而且导电材料的价格较为昂贵，大大增加了探头的制备成本，选用导电匹配层也会增加连接的不可靠性；另一种方案把公共地电极位置选择在压电材料与匹配层之间，虽然没有了对匹配层材料的限制，但引线在工艺上很难操作。(2)公开号为CN102755176A的中国专利，实现方案为：对压电材料进行减薄、镀电极和极化处理，形成压电层，在极化后的压电层上下侧分别粘接匹配层和背衬材料；将上表面分散切割为N列，只切穿匹配层和压电元件层，将下表面分散切割为N行，只切穿背衬和压电元件层；然后在刀缝中填去耦材料；在匹配层和背衬上分别连接N根导线(每一行或列连接一根导线)；最后封装外壳，完成二维超声波面阵探头的制备。该方案中，引线是连接在匹配层与背衬上的，那么就必须要分割匹配层与背衬，由于匹配层、压电层、背衬的总厚度相对现在的工艺条件来说很难切穿，此方案在切割时没有切穿背衬，通过减薄的方法露出切缝，不仅在工艺上增加了工序而且限制了背衬的厚度，如果背衬厚度达不到设计指定厚度，那么压电阵元背面的声能不能完全衰减，达不到添加背衬的目的。(3)公开号为CN102151150A的中国专利，实现方案为：将第一匹配层和第二匹配层依次粘接到压电晶片的地电极面上；将粘接好的工件从压电晶片侧切割成纵横正交的二维阵列，其横向切割槽切透至第二匹配层，纵向切割槽未切透压电晶片，保证地电极面的横向连通；将切割好的工件放置在成型模具上成型；将地电极连接导线并联焊接在一起作为公共电极引线；用FPC板逐层将压电晶片的信号电极引线与PCB板的信号引线焊接点焊接在一起；将焊接并测试合格的工件装入背衬灌注模具，将背衬材料灌注到模具中，固化成型；将背衬固化成型的工件装入声透镜灌注模具中，将声透镜材料灌注到模具中，固化成型；最后封装外壳，完成二维阵列三维成像换能器的制备。该方案与(1)中的第二种实现方案相似，把公共地电极位置选择在压电材料与匹配层之间，采用包边电极引线方法，由于压电元件的尺寸问题，这种引线方法不牢固，连接的不可靠性增大，而且工艺上很难操作。
技术实现思路
本专利技术提供了一种超声探头及其制备方法，以至少解决现有技术中超声探头的公共地电极引线在工艺上难操作的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种超声探头，包括一外壳，所述外壳内包括：从下至上依次粘接的背衬、压电层、匹配层和声透镜；其中，所述背衬内嵌有导线阵列，所述导线阵列从所述背衬的底面露出预设长度，所述背衬的顶面溅射电极；所述压电层的下表面和上表面均溅射电极，形成第一溅射面和第二溅射面；所述第一溅射面与所述背衬的溅射面通过导电胶对齐粘接，构成压电背衬单元；所述压电背衬单元的一侧面溅射电极，与所述第二溅射面联通；地电极导线由该侧面引出，并从所述背衬的底面露出所述预设长度；所述压电层上具有第一刀缝，所述第一刀缝沿着与所述侧面平行的方向从所述上表面切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处；所述匹配层上具有第二刀缝，所述第二刀缝沿着与所述侧面垂直的方向从所述匹配层顶面经所述压电层切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处。在一个实施例中，所述第一刀缝和所述第二刀缝填充有去耦材料。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种超声探头的制备方法，包括：制备压电层，并在所述压电层的下表面溅射电极，形成第一溅射面；利用背衬夹具和柔性电路板制备嵌有导线阵列的背衬，并在所述背衬的顶面溅射电极，其中，所述导线阵列从所述背衬的底面露出预设长度；利用导电胶将所述第一溅射面与所述背衬的溅射面对齐粘接，构成压电背衬单元，沿着与所述压电背衬单元一侧面平行的方向从所述压电背衬单元的顶面切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处；在所述压电背衬单元的顶面与所述侧面溅射电极，并在所述侧面引出地电极导线，所述地电极导线从所述背衬的底面露出所述预设长度；在所述压电层上方添加匹配层，沿着与所述侧面垂直的方向从所述匹配层顶面经所述压电层切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处；在所述匹配层上方添加声透镜，并用外壳进行封装，得到超声探头。在一个实施例中，制备压电层，包括：对单体陶瓷片进行纵横切割，在刀缝中填充去耦材料并固化；将切割后的陶瓷减薄到预设的厚度尺寸，并磨掉未切穿的压电晶片，使切缝全部露出，得到所述压电层。在一个实施例中，利用背衬夹具和柔性电路板制备嵌有导线阵列的背衬，包括：将所述柔性电路板放入所述背衬夹具中，利用定位孔校准后灌入背衬材料，待所述背衬材料固化后取掉所述背衬夹具，并去掉所述柔性电路板的外围定位框；将所述固化的背衬材料磨到预设尺寸，使所述背衬的底面露出导线阵列。在一个实施例中，所述方法还包括：在刀缝中添加去耦材料，当所述去耦材料固化后将所述去耦材料磨平。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种超声探头，包括一外壳，所述外壳内包括：从下至上依次粘接的背衬、压电层、匹配层和声透镜；其中，所述背衬内嵌有导线阵列，所述导线阵列从所述背衬的底面露出预设长度，所述背衬的顶面溅射电极；所述压电层的一侧为阶梯状，所述压电层的下表面和上表面均溅射电极，形成第一溅射面和第二溅射面；所述第一溅射面与所述背衬的溅射面通过导电胶对齐粘接，构成压电背衬单元，阶梯处连接有导线，使离散电极成为连续的整体，所述导线连接有地电极导线，所述地电极导线从所述背衬的底面露出所述预设长度；所述压电层上具有第一刀缝，所述第一刀缝沿着与所述阶梯状所在侧面平行的方向从所述压电背衬单元的顶面切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处；所述匹配层上具有第二刀缝，所述第二刀缝沿着与所述阶梯状所在侧面垂直的方向从所述匹配层顶面经所述压电层切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处。在一个实施例中，所述第一刀缝和所述第二刀缝填充有去耦材料。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种超声探头的制备方法，包括：制备压电层，其中，在所述压电层的一侧，将所述压电层的上表面磨去预定高度和宽度，得到第一表面，所述第一表面与所述上表面形成阶梯状，并在所述压电层的下表面溅射电极，形成第一溅射面；利用背衬夹具和柔性电路板制备嵌有导线阵列的背衬，并在所述背衬的顶面溅射电极，其中，所述导线阵列从所述背衬的底面露出预设长度；利用导电胶将所述第一溅射面与所述背衬的溅射面对齐粘接，构成压电背衬单元，沿着与所述阶梯状所在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声探头，其特征在于，包括一外壳，所述外壳内包括：从下至上依次粘接的背衬、压电层、匹配层和声透镜；其中，所述背衬内嵌有导线阵列，所述导线阵列从所述背衬的底面露出预设长度，所述背衬的顶面溅射电极；所述压电层的下表面和上表面均溅射电极，形成第一溅射面和第二溅射面；所述第一溅射面与所述背衬的溅射面通过导电胶对齐粘接，构成压电背衬单元；所述压电背衬单元的一侧面溅射电极，与所述第二溅射面联通；地电极导线由该侧面引出，并从所述背衬的底面露出所述预设长度；所述压电层上具有第一刀缝，所述第一刀缝沿着与所述侧面平行的方向从所述上表面切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处；所述匹配层上具有第二刀缝，所述第二刀缝沿着与所述侧面垂直的方向从所述匹配层顶面经所述压电层切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处。

【技术特征摘要】
1.一种超声探头，其特征在于，包括一外壳，所述外壳内包括：从下至上依次粘接的背衬、压电层、匹配层和声透镜；其中，所述背衬内嵌有导线阵列，所述导线阵列从所述背衬的底面露出预设长度，所述背衬的顶面溅射电极；所述压电层的下表面和上表面均溅射电极，形成第一溅射面和第二溅射面；所述第一溅射面与所述背衬的溅射面通过导电胶对齐粘接，构成压电背衬单元；所述压电背衬单元的一侧面溅射电极，与所述第二溅射面联通；地电极导线由该侧面引出，并从所述背衬的底面露出所述预设长度；所述压电层上具有第一刀缝，所述第一刀缝沿着与所述侧面平行的方向从所述上表面切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处；所述匹配层上具有第二刀缝，所述第二刀缝沿着与所述侧面垂直的方向从所述匹配层顶面经所述压电层切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处。2.根据权利要求1所述的超声探头，其特征在于，所述第一刀缝和所述第二刀缝填充有去耦材料。3.一种超声探头的制备方法，其特征在于，包括：制备压电层，并在所述压电层的下表面溅射电极，形成第一溅射面；利用背衬夹具和柔性电路板制备嵌有导线阵列的背衬，并在所述背衬的顶面溅射电极，其中，所述导线阵列从所述背衬的底面露出预设长度；利用导电胶将所述第一溅射面与所述背衬的溅射面对齐粘接，构成压电背衬单元，沿着与所述压电背衬单元一侧面平行的方向从所述压电背衬单元的顶面切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处；在所述压电背衬单元的顶面与所述侧面溅射电极，并在所述侧面引出地电极导线，所述地电极导线从所述背衬的底面露出所述预设长度；在所述压电层上方添加匹配层，沿着与所述侧面垂直的方向从所述匹配层顶面经所述压电层切至所述背衬的溅射面下侧预设距离处；在所述匹配层上方添加声透镜，并用外壳进行封装，得到超声探头。4.根据权利要求3所述的超声探头的制备方法，其特征在于，制备压电层，包括：对单体陶瓷片进行纵横切割，在刀缝中填充去耦材料并固化；将切割后的陶瓷减薄到预设的厚度尺寸，并磨掉未切穿的压电晶片，使切缝全部露出，得到所述压电层。5.根据权利要求3所述的超声探头的制备方法，其特征在于，利用背衬夹具和柔性电路板制备嵌有导线阵列的背衬，包括：将所述柔性电路板放入所述背衬夹具中，利用定位孔校准后灌入背衬材料，待所述背衬材料固化后取掉所述背衬夹具，并去掉所述柔性电路板的外围定位框；将所述固化的背衬材料磨到预设尺寸，使所述背衬的底面露出导线阵列。6.根据权利要求3所述的超声探头的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：在刀缝中添加去耦材料，当所述去耦材料固化后将所述去耦材料磨平。7.一种超声探头，其特征在于，包括一外壳，所述外壳内包括：从下至上依次粘接的背衬、压电层、匹配层和声透镜；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑海荣，李永川，刘西宁，钱明，苏敏，邱维宝，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44