超声换能器及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种超声换能器及其制备方法，背衬结构在所述第一方向上具有多个沿第二方向贯穿所述背衬结构的第一凹槽，且所述第一凹槽与压电阵元行一一对应；与所述背衬结构可拆卸连接的第一导电结构包括多个柔性线路板，当所述第一导电结构与所述背衬结构固定在一起时，所述柔性线路板位于所述第一凹槽内，所述柔性线路板在所述第一方向上具有多条沿第二方向的导线，所述导线与所述压电阵元一一对应，用于与所述压电阵元电连接，从而实现所有压电阵元与其对应的导线电连接，完成了所有压电阵元的信号传输，而无需再单独对每一个压电阵元进行导线连接，进而简化了压电阵元的接线工艺的复杂度。

Ultrasound transducer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
超声换能器及其制备方法
本专利技术涉及超声换能器
，尤其涉及一种超声换能器及其制备方法。
技术介绍
实时三维超声成像技术是当今医疗成像诊断重要的手段之一，这项技术能提高扫描帧频,同时还能满足高品质的成像要求，从而被广泛应用。而实现实时三维超声成像的超声成像设备的关键部件是二维阵列超声换能器，这是由于二维阵列超声换能器(即二维阵列的相控阵系统)能在两个方向上聚焦，检测空间解析度较高，而且获取资料过程迅速、稳定，不需要移动及旋转即可自由的偏转和聚焦实现三维成像，如果时间被计算入另一个维度，则可生成四维影像。然而，二维阵列超声换能器具有庞大的阵元数目，每个阵元尺寸较小并且每个阵元需要独立接线，才能产生独立脉冲信号，因此，在实际制备过程中，二维阵列超声换能器的阵元接线比较困难，其接线工艺复杂。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种超声换能器及其制备方法，以简化其接线工艺的复杂度，降低制备费用。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种超声换能器，包括：压电结构，所述压电结构包括多个沿第一方向的压电阵元行，每个压电阵元行包括至少一个压电阵元；背衬结构，所述背衬结构位于所述压电结构下方，所述背衬结构中具有沿第二方向的第一凹槽，所述第一凹槽沿所述第二方向贯穿所述背衬结构，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述背衬结构在第三方向上具有多个所述第一凹槽，所述第一凹槽与所述压电阵元行一一对应，位于所述压电阵元行的下方，所述第三方向与所述第二方向垂直，且与所述第一方向成预设角度；第一导电结构与所述背衬结构可拆卸连接，所述第一导电结构包括多个柔性线路板，所述柔性线路板与所述第一凹槽一一对应，当所述第一导电结构与所述背衬结构固定在一起时，所述柔性线路板位于所述第一凹槽内，所述柔性线路板在所述第一方向上具有多条沿第二方向的导线，所述导线与所述压电阵元一一对应，位于所述压电阵元的下方，用于与所述压电阵元电连接。可选的，相邻两个所述第一凹槽之间的距离与其所对应的相邻两个所述压电阵元行之间的距离相等。可选的，相邻两个所述导线之间的距离与其所对应的相邻两个所述压电阵元中心之间的距离相等。可选的，所述背衬结构具有沿所述第二方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述压电结构，所述第二表面远离所述压电结构，所述柔性线路板一端与所述第一表面平齐，另一端从所述第二表面处伸出。可选的，还包括位于所述压电结构与所述背衬结构之间的第二导电结构，所述第二导电结构包括多个导电单元，所述导电单元与所述压电阵元一一对应，位于所述压电阵元的下方，所述压电阵元通过所述导电单元与所述导线电连接。可选的，还包括位于所述压电阵元之间的第一绝缘结构，所述第一绝缘结构由隔声去耦材料组成，用于固定所述压电阵元，以及减少相邻所述压电阵元之间的串声干扰。可选的，还包括位于所述压电结构背离所述背衬结构一侧的匹配结构，所述匹配结构包括单层匹配层或多层匹配层。可选的，所述匹配层由绝缘材料构成，或由导电材料构成，当所述匹配层由导电材料构成时，所述匹配层包括多个与压电阵元大小相同的匹配层单元，所述匹配层单元与压电阵元一一对应，并且匹配层单元之间填充有位于所述压电阵元之间的第一绝缘结构。可选的，还包括位于所述匹配结构上的声透镜，所述声透镜用于聚焦所述压电阵元发射的声波。一种超声换能器的制作方法，包括：切割压电片，形成压电结构，所述压电结构包括多个沿第一方向的压电阵元行，每个压电阵元行包括至少一个压电阵元；切割背衬层，形成背衬结构，所述背衬结构位于所述压电结构的下方，所述背衬结构中具有沿第二方向的第一凹槽，所述第一凹槽沿所述第二方向贯穿所述背衬结构，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述背衬结构在所述第三方向上具有多个所述第一凹槽，所述第一凹槽与所述压电阵元行一一对应，位于所述压电阵元行的下方，所述第三方向与所述第二方向垂直，且与所述第一方向成预设角度；将第一导电结构插在所述第一导电结构中，其中，所述第一导电结构包括多个柔性线路板，所述柔性线路板与所述第一凹槽一一对应，当所述第一导电结构与所述背衬结构固定在一起时，所述柔性线路板位于所述第一凹槽内，所述柔性线路板在所述第一方向上具有多条沿第二方向的导线，所述导线与所述压电阵元一一对应，位于所述压电阵元的下方，用于与所述压电阵元电连接。可选的，相邻两个所述第一凹槽之间的距离与其所对应的相邻两个所述压电阵元行之间的距离相等。可选的，相邻两个所述导线之间的距离与其所对应的相邻两个所述压电阵元中心之间的距离相等。可选的，所述背衬结构具有沿所述第二方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述压电结构，所述第二表面远离所述压电结构，所述柔性线路板一端与所述第一表面平齐，另一端从所述第二表面处伸出。可选的，还包括，在所述压电片与所述背衬结构之间形成第二导电层，切割所述第二导电层，形成第二导电结构，所述第二导电结构包括多个导电单元，所述导电单元与所述压电阵元一一对应，位于所述压电阵元的下方，所述压电阵元通过所述导电单元与所述导线电连接。可选的，所述切割所述第二导电层，形成第二导电结构，包括：先对所述压电片进行切割，再对位于所述压电片下方的所述第二导电层进行切割，或对所述压电片和所述第二导电层同时进行切割。可选的，还包括，在所述压电阵元之间的切割缝隙中填充绝缘材料，形成第一绝缘结构，所述第一绝缘结构由隔声去耦材料组成，用于固定所述压电阵元，以及减少相邻所述压电阵元之间的串声干扰。可选的，还包括，在所述压电片背离所述背衬结构的一侧形成匹配结构，所述匹配结构包括单层匹配层或多层匹配层。可选的，所述匹配层由绝缘材料构成，或由导电材料构成，当所述匹配层由导电材料构成时，切割所述匹配层形成多个与所述压电阵元大小相同的匹配层单元，所述匹配层单元与所述压电阵元一一对应，并且所述匹配层单元之间填充有位于所述压电阵元之间的第一绝缘结构，所述切割所述匹配层包括：先对所述匹配层进行切割，再对位于所述匹配层下方的所述压电片进行切割，最后在对位于所述压电片下方的所述第二导电层进行切割，或对所述匹配层、所述压电片和所述第二导电层同时进行切割。可选的，还包括，在所述匹配结构上形成声透镜，所述声透镜用于聚焦所述压电阵元发射的声波。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本专利技术实施例所提供的超声换能器中，位于压电结构下方的背衬结构在第一方向上具有多个沿第二方向贯穿所述背衬结构的第一凹槽，且所述第一凹槽与所述压电结构的压电阵元行一一对应；与所述背衬结构可拆卸连接的第一导电结构包括多个柔性线路板，所述柔性线路板与所述第一凹槽一一对应，当所述第一导电结构与所述背衬结构固定在一起时，所述柔性线路板位于所述第一凹槽内，所述柔性线路板在所述第一方向上具有多条沿第二方向的导线，所述导线与所述压电阵元一一对应，位于所述压电阵元的下方，用于与所述压电阵元电连接，从而实现所有压电阵元与其对应的导线电连接，完成了所有压电阵元的信号传输，而无需再单独对每一个压电阵元进行导线连接，进而简化了压电阵元的接线工艺的复杂度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：压电结构，所述压电结构包括多个沿第一方向的压电阵元行，每个压电阵元行包括至少一个压电阵元；背衬结构，所述背衬结构位于所述压电结构下方，所述背衬结构中具有沿第二方向的第一凹槽，所述第一凹槽沿所述第二方向贯穿所述背衬结构，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述背衬结构在第三方向上具有多个所述第一凹槽，所述第一凹槽与所述压电阵元行一一对应，位于所述压电阵元行的下方，所述第三方向与所述第二方向垂直，且与所述第一方向成预设角度；第一导电结构与所述背衬结构可拆卸连接，所述第一导电结构包括多个柔性线路板，所述柔性线路板与所述第一凹槽一一对应，当所述第一导电结构与所述背衬结构固定在一起时，所述柔性线路板位于所述第一凹槽内，所述柔性线路板在所述第一方向上具有多条沿第二方向的导线，所述导线与所述压电阵元一一对应，位于所述压电阵元的下方，用于与所述压电阵元电连接。

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：压电结构，所述压电结构包括多个沿第一方向的压电阵元行，每个压电阵元行包括至少一个压电阵元；背衬结构，所述背衬结构位于所述压电结构下方，所述背衬结构中具有沿第二方向的第一凹槽，所述第一凹槽沿所述第二方向贯穿所述背衬结构，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述背衬结构在第三方向上具有多个所述第一凹槽，所述第一凹槽与所述压电阵元行一一对应，位于所述压电阵元行的下方，所述第三方向与所述第二方向垂直，且与所述第一方向成预设角度；第一导电结构与所述背衬结构可拆卸连接，所述第一导电结构包括多个柔性线路板，所述柔性线路板与所述第一凹槽一一对应，当所述第一导电结构与所述背衬结构固定在一起时，所述柔性线路板位于所述第一凹槽内，所述柔性线路板在所述第一方向上具有多条沿第二方向的导线，所述导线与所述压电阵元一一对应，位于所述压电阵元的下方，用于与所述压电阵元电连接。2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，相邻两个所述第一凹槽之间的距离与其所对应的相邻两个所述压电阵元行之间的距离相等。3.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，相邻两个所述导线之间的距离与其所对应的相邻两个所述压电阵元中心之间的距离相等。4.根据权利要求1-3任一项所述的超声换能器，其特征在于，所述背衬结构具有沿所述第二方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述压电结构，所述第二表面远离所述压电结构，所述柔性线路板一端与所述第一表面平齐，另一端从所述第二表面处伸出。5.根据权利要求4所述的超声换能器，其特征在于，还包括位于所述压电结构与所述背衬结构之间的第二导电结构，所述第二导电结构包括多个导电单元，所述导电单元与所述压电阵元一一对应，位于所述压电阵元的下方，所述压电阵元通过所述导电单元与所述导线电连接。6.根据权利要求5所述的超声换能器，其特征在于，还包括位于所述压电阵元之间的第一绝缘结构，所述第一绝缘结构由隔声去耦材料组成，用于固定所述压电阵元，以及减少相邻所述压电阵元之间的串声干扰。7.根据权利要求6所述的超声换能器，其特征在于，还包括位于所述压电结构背离所述背衬结构一侧的匹配结构，所述匹配结构包括单层匹配层或多层匹配层。8.根据权利要求7所述的超声换能器，其特征在于，所述匹配层由绝缘材料构成，或由导电材料构成，当所述匹配层由导电材料构成时，所述匹配层包括多个与压电阵元大小相同的匹配层单元，所述匹配层单元与压电阵元一一对应，并且所述匹配层单元之间填充有位于所述压电阵元之间的第一绝缘结构。9.根据权利要求7所述的超声换能器，其特征在于，还包括位于所述匹配结构上的声透镜，所述声透镜用于聚焦所述压电阵元发射的声波。10.一种超声换能器的制作方法，其特征在于，包括：切割压电片，形成压电结构，所述压电结构包括多个沿第一方向的压电阵元行，每个压电阵元行包括至少一个压电阵元；切割背衬层，形成背衬结构，所述背衬结构位于所述压电结构的下方，所述背衬结构中具有沿第二方向的第一凹槽，所述第一凹槽沿所述第二方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴吉岩，伍伟昌，黄智文，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：中国香港,81