超声换能器及其制作工艺制造技术

本发明专利技术提供一种超声换能器，包括：多个导电针，呈阵列排布形成导电针阵列；第一背衬，与各导电针下部固定结合，且各导电针的下端露出第一背衬；第二背衬，连接于第一背衬背离导电针下端的一个端面，且与各导电针上部固定结合；压电体，连接于第二背衬背离导电针下端的一个端面；导电针阵列中各导电针上端分别与压电体中阵元阵列的各阵元信号电极电连接；公共电极金属层，形成于压电体背离导电针下端的一个端面，将压电体中各阵元的公共电极互连；匹配层，连接于公共电极金属层背离导电针下端的表面。本发明专利技术解决了换能器中阵元电极引线的问题，安装便捷且实现了高效散热。

【技术实现步骤摘要】
超声换能器及其制作工艺
本专利技术涉及超声诊断设备
，尤其是一种超声换能器。
技术介绍
超声成像是指利用超声波发送至待检测物体后，通过接收和处理载有待检测物体组织或结构性质特征信息的回波，经过波束处理等获得待测物体人体组织性质与结构的超声图像。超声、CT和MRI是当今临床中常用到的诊断技术。与后两者相比，超声不仅没有工作环境限制、且对人体无伤害，所以在临床应用中的得到广泛应用。密集阵元的矩阵换能器一般有数千乃至数万阵元，现有的矩阵换能器的工艺难度大、技术比较复杂，尤其是密集的矩阵换能器难度成倍增大，例如阵元电极的引线，由于阵元多达数千至数万，因此常规工艺也需要引出相应数量的引线。目前，传统的做法是以焊接引线的方式来实现对密集阵元的电路连接，但在超声换能器如此高密度微间距的阵元阵列上焊接引线，对作业人员来说需要具有非常高的挑战；或者采用多个柔性电路板来实现电路连接，但是这种方式同时增加了超声探头的粘接难度，而且柔性电路板本身也会对超声探头的声学性能造成较大的影响。现有的矩阵换能器由于阵元数量密集且数量庞大，电极引出时，现有工艺，需要引出大量的引线进行连接，工艺复杂、耗时多，良率低。同时，由于矩阵探头阵元数量多，产生大量的热量，现有换能器发热严重，无法及时高效的导出热量。图1显示了现有技术中的一种换能器300及制作方法，此种换能器包括匹配层310、压电体320、网格330、导电胶340、背衬350、导电针360，此结构及制作方法采用网格的方式固定导电针，此方式存在以下缺陷，1）因为先将压电体与网格之间采用不导电胶进行黏贴，在黏贴过程中，不导电胶可能会进入网格的网孔中，影响导电可靠性；2）导电针插入网格的网孔过程中，对于间距的网孔，导电胶因为导电针的插入而溢出，和相邻网孔的导电胶连接，形成短路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种超声换能器及其制作工艺，以解决换能器中阵元电极引线的问题，使得换能器可以方便地与电路板实现电连接，无需逐个进行阵元的焊接，降低了工艺复杂程度；同时便于换能器热量传导，快速散热。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术的第一方面提供一种超声换能器，包括：多个导电针，呈阵列排布形成导电针阵列；第一背衬，与各导电针下部固定结合，且各导电针的下端露出第一背衬；第二背衬，连接于第一背衬背离导电针下端的一个端面，且与各导电针上部固定结合；压电体，连接于第二背衬背离导电针下端的一个端面；导电针阵列中各导电针上端分别与压电体中阵元阵列的各阵元信号电极电连接；公共电极金属层，形成于压电体背离导电针下端的一个端面，将压电体中各阵元的公共电极互连；匹配层，连接于公共电极金属层背离导电针下端的表面。更佳地，各导电针的下端平齐或大致平齐。更佳地，各导电针的下端露出第一背衬1201mm～10mm。更佳地，各导电针上端连接有增强金属分片，通过增强金属分片与压电体中相应的各阵元信号电极电连接。更佳地，各导电针的下端受压能够弹性回缩；具体地，导电针的下端置入导电针本体下部容纳腔中，与导电针本体容纳腔中设置的弹簧相抵。作为一种优选连接方式，各导电针的下端与电路板上相应呈阵列排布的焊盘点接触电连接。更佳地，第一背衬与第二背衬之间的结合面在导电针阵列外围区域配置成凹凸结合面。更佳地，第一背衬采用导热树脂材料。作为一种优选的散热与固定方式，散热器连接于第一背衬侧面，且用作安装部件。更佳地，第一背衬侧面与散热器之间的连接结构配置成凹凸相嵌结构。本专利技术的第二方面提出一种超声换能器的制作工艺，包括以下步骤：通过注塑工艺使得呈阵列排布的多个导电针下部与第一背衬固定结合；各导电针下端露出第一背衬一个距离，且导电针阵列中各导电针下端平齐或大致平齐；在第一背衬背离导电针下端的一个端面的外围设置围挡，将含有固化剂的第二背衬材料浇注于所述第一背衬背离导电针下端的一个端面，固化后形成第二背衬；使得第二背衬与各导电针上部以及第一背衬固定结合；在第二背衬背离导电针下端的一个端面进行研磨，将该端面研磨平整，各导电针上端的端头在该端面显现且保持与该端面平整；将压电体与第二背衬背离导电针下端的一个端面通过薄绝缘胶层胶合，导电针阵列中各导电针上端与压电体中呈阵列排布的各阵元信号电极分别对应粘结连接；将压电体进行切割使得压电体分割成独立阵元；切割时控制切割槽深度使得压电体以及压电体与第二背衬之间的薄绝缘胶层均被切割；在压电体切割后形成的各切割槽中填充绝缘胶，在压电体背离导电针下端的一个端面制备公共电极金属层，将各阵元的公共电极互连；然后在公共电极金属层背离导电针下端的表面制作匹配层。更优地，在压电体与第二背衬胶合前，先在第二背衬背离导电针下端的一个端面制备增强金属层，然后在增强金属层表面涂一层薄绝缘胶层，随后将压电体与第二背衬背离导电针下端设有增强金属层的一个端面胶合；导电针阵列中各导电针上端连接增强金属层并与压电体中呈阵列排布的各阵元信号电极分别对应粘结连接；压电体进行切割时，控制切割槽深度使得压电体以及压电体与第二背衬之间的薄绝缘胶层和增强金属层均被切割。本专利技术的优点在于：1）导电针阵列实现了换能器阵元阵列的正电极引出，能够方便的连接电路板，导电针阵列与电路板上相应焊盘阵列通过点接触电连接，降低了工艺复杂程度，提高了良率及加工效率，且提高了产品可靠性。2）导电针能够传导压电体产生的热量，第一背衬不仅仅作为导电针的固定基座，而且是导电针向外导热的传导部件，结合第一背衬侧面设置的散热器，实现高效散热。3）导电针第一背衬侧面设置的散热器，同时还用作固定部件，使得超声换能器整体可以直接接触连接电路板，无需进行焊接。4）本专利技术的制作工艺从各步骤的设计上，避免了现有技术中容易出现导电针之间短路的情况；导电针的导电可靠性也更好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作筒单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中的换能器结构示意图。图2为本专利技术的实施例一中导电针与第一背衬固定结合示意图。图3为本专利技术的实施例一中制备第二背衬示意图。图4为本专利技术的实施例一中研磨第二背衬上端面后的示意图。图5为本专利技术的实施例一中压电体与第二背衬上端面胶合示意图。图6为本专利技术的实施例一中压电体切割示意图。图7为本专利技术的实施例一中压电体上端面制备公共电极金属层示意图。图8为本专利技术的实施例一中公共电极金属层表面制备匹配层示意图。图9a、9b、9c、9d为本专利技术的实施例中第一背衬与第二背衬之间凹凸结合面示意图。图10为本专利技术的实施例二中换能器结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：/n多个导电针(110)，呈阵列排布形成导电针阵列；/n第一背衬(120)，与各导电针(110)下部固定结合，且各导电针(110)的下端露出第一背衬(120)；/n第二背衬(130)，连接于第一背衬(120)背离导电针(110)下端(110b)的一个端面，且与各导电针(110)上部固定结合；/n压电体(140)，连接于第二背衬(130)背离导电针(110)下端(110b)的一个端面；导电针阵列中各导电针(110)上端(110a)分别与压电体(140)中阵元阵列的各阵元信号电极电连接；/n公共电极金属层(150)，形成于压电体(140)背离导电针(110)下端(110b)的一个端面，将压电体中各阵元的公共电极互连；/n匹配层(160)，连接于公共电极金属层(150)背离导电针(110)下端(110b)的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：
多个导电针(110)，呈阵列排布形成导电针阵列；
第一背衬(120)，与各导电针(110)下部固定结合，且各导电针(110)的下端露出第一背衬(120)；
第二背衬(130)，连接于第一背衬(120)背离导电针(110)下端(110b)的一个端面，且与各导电针(110)上部固定结合；
压电体(140)，连接于第二背衬(130)背离导电针(110)下端(110b)的一个端面；导电针阵列中各导电针(110)上端(110a)分别与压电体(140)中阵元阵列的各阵元信号电极电连接；
公共电极金属层(150)，形成于压电体(140)背离导电针(110)下端(110b)的一个端面，将压电体中各阵元的公共电极互连；
匹配层(160)，连接于公共电极金属层(150)背离导电针(110)下端(110b)的表面。


2.如权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，
各导电针(110)的下端平齐或大致平齐。


3.如权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，
各导电针(110)的下端露出第一背衬(120)1mm～10mm。


4.如权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，
各导电针(110)上端连接有增强金属分片，通过增强金属分片与压电体(140)中相应的各阵元信号电极电连接。


5.如权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，
各导电针(110)的下端受压能够弹性回缩。


6.如权利要求5所述的超声换能器，其特征在于，
导电针(110)的下端置入导电针本体(110c)下部容纳腔中，与导电针本体(110c)容纳腔中设置的弹簧相抵。


7.如权利要求1～6中任一项所述的超声换能器，其特征在于，
各导电针(110)的下端与电路板(200)上相应呈阵列排布的焊盘(210)点接触电连接。


8.如权利要求1～6中任一项所述的超声换能器，其特征在于，
第一背衬(120)与第二背衬(130)之间的结合面在导电针阵列外围区域配置成凹凸结合面。


9.如权利要求1～6中任一项所述的超声换能器，其特征在于，
所述第一背衬(120)采用导热树脂材料。


10.如权利要求1～6中任一项所述的超声换能器，其特征在于，
还包括散热器(190)，所述散热器连接于第一背衬(120)侧面，且用作安装部件。

【专利技术属性】
技术研发人员：向彬彬，
申请(专利权)人：无锡祥生医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32