用于多频换能器阵列的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了用于多频换能器阵列的各种方法和系统。在一个示例中，该换能器阵列包括由一个或多个子元件形成的元件，至少一个子元件具有不同的谐振频率。由此可以拓宽该换能器阵列的频率范围。阵列的频率范围。阵列的频率范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多频换能器阵列的方法和系统


[0001]本文所公开的主题的实施方案涉及用于医疗装置的换能器。

技术介绍

[0002]换能器探头用于各种应用中，以将能量从物理形式转换成电形式。例如，换能器探头可以包含压电材料，该压电材料从施加在材料上的机械应力或应变产生电压。压电换能器探头被配置为高度灵敏的，以提供大信号振幅、用于在较宽频率范围内使用的宽带宽以及用于高轴向分辨率的短持续时间脉冲。这些特性对于医学应用诸如成像、非破坏性评估、流体流动感测等是期望的。此外，换能器探头的频率变迹(apodization)可以减轻由于信号远离其源行进时的信号衰减和分散而导致的信号分辨率的损失。

技术实现思路

[0003]应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
[0004]通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本专利技术，其中以下：
[0005]图1示出了超声换能器的声学叠层的示例。
[0006]图2示出了均匀多元件换能器阵列的示例。
[0007]图3示出了沿图2的多元件换能器阵列提供的仰角方向的变迹函数的第一曲线图。
[0008]图4示出了由两个子元件形成的压电元件的第一示例。
[0009]图5示出了由两个子元件形成的压电元件的第二示例。
[0010]图6示出了由两个子元件形成的压电元件的第三示例。
[0011]图7示出了具有不同空间频率分布的多元件换能器阵列的第一示例。
[0012]图8示出了具有不同空间频率分布的多元件换能器阵列的第二示例。
[0013]图9示出了具有不同空间频率分布的多元件换能器阵列的第三示例。
[0014]图10示出了声学叠层块的第一示例。
[0015]图11示出了由图10的声学叠层块形成的第一梳结构。
[0016]图12示出了声学叠层块的第二示例。
[0017]图13示出了由图12的声学叠层形成的第二梳结构。
[0018]图14从沿仰角方向的视角示出了通过将图10的第一示例与图12的第二示例耦接而形成的声学叠层块的第三示例。
[0019]图15从沿方位角方向的视角示出了声学叠层块的第三示例。
[0020]图16从沿仰角方向的视角示出了声学叠层块的第三示例与基础封装件的耦接。
[0021]图17从沿方位角方向的视角示出了声学叠层块的第三示例与基础封装件的耦接。
[0022]图18从透视图示出了基础封装件的第一示例。
[0023]图19示出了沿仰角方向观察的声学叠层块的第四示例，其由声学叠层块的第三示例与基础封装件的耦接形成。
[0024]图20示出了沿方位角方向观察的声学叠层块的第四示例。
[0025]图21示出了沿仰角方向观察的图19的声学叠层块的第四示例，其中声学叠层块的背侧的一部分被磨削掉。
[0026]图22示出了沿方位角方向观察的图20的声学叠层块的第四示例，其中声学叠层块的背侧的一部分被磨削掉。
[0027]图23示出了沿仰角方向观察的具有耦接到磨削的背侧的导电层的声学叠层块的第四示例。
[0028]图24示出了沿方位角方向观察的具有耦接到磨削的背侧的导电层的声学叠层块的第四示例。
[0029]图25示出了沿仰角方向观察的声学叠层块的第四示例的划切(dicing)。
[0030]图26示出了沿方位角方向观察的声学叠层块的第四示例的划切。
[0031]图27示出了沿仰角方向观察的声学叠层块的第四示例的匹配层块到前侧的耦接和背衬层块到背侧的耦接。
[0032]图28示出了沿方位角方向观察的声学叠层块的第四示例的匹配层块到前侧的耦接和背衬层块到背侧的耦接。
[0033]图29示出了沿仰角方向观察的声学叠层块的第四示例的切单(singulation)。
[0034]图30示出了沿方位角方向观察的声学叠层块的第四示例的切单。
[0035]图31示出了多元件声学叠层的第五示例。
[0036]图32示出了多元件声学叠层的第六示例。
[0037]图33示出了多元件声学叠层的第七示例。
[0038]图34示出了多元件声学叠层的第八示例。
[0039]图35示出了图29和图30的声学叠层块的第四示例的划切的变化。
[0040]图36示出了组合两个多元件梳结构以形成具有四个子元件的声学叠层。
[0041]图37示出了用于制造多频声学叠层的例程的示例。
[0042]图38示出了可以作为图37的例程的一部分执行的用于形成声学叠层的多频元件的方法的示例。
[0043]图39示出了由具有非均匀空间频率分布的多元件换能器阵列提供的沿仰角方向的变迹函数的第二曲线图。
[0044]图40从透视图示出了基础封装件的第二示例。
[0045]图41从透视图示出了基础封装件的第三示例。
[0046]图42示出了由具有不同切口尺寸的梳结构形成的声学叠层的示例。
具体实施方式
[0047]以下描述涉及用于换能器探头的声学叠层的各种实施方案。通过使声学叠层适配
由多于一个子元件形成的压电元件，声学叠层可以被配置为具有较宽的频率带宽。图1中示出了换能器探头的声学叠层的示例。所述多于一个子元件中的每个子元件可以是具有不同谐振频率的不同类型的元件。可以沿换能器探头的方位角方向和仰角方向两者保持所述多于一个子元件的相对比例恒定，以形成均匀阵列。图2中描绘了均匀多频换能器阵列的示例，并且图3示出了示出由均匀多元件(例如，多于一个子元件)阵列提供的频率变迹函数的第一曲线图。相比之下，图39中示出了锥形变迹函数，其可以由多频换能器阵列产生，该多频换能器阵列具有包括在换能器阵列的每个元件中的不同百分比含量的子元件。如上所述，形成压电元件的子元件的相对比例可以变化，如图4至图6所示。在一些示例中，多频换能器阵列沿方位角方向和仰角方向中的至少一者可能不是均匀的，而是呈现变化的空间频率分布。图7至图9中示出了不同空间分布式多频换能器阵列的示例。多元件换能器阵列可以经由晶片级方法制造，以实现可扩展、低成本的制造。在图10至图36和图40至图42中描绘了晶片级方法中包括的各种过程。图37中示出了用于通过晶片级方法制造换能器探头的多频声学叠层的第一例程的示例。用于形成声学叠层的多频元件的第二例程的示例在图38中描绘，并且可以包括在图37的第一例程中。
[0048]图1至图2、图4至图36和图40至图42示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示为彼此直接接触或直接耦接，则此类元件可分别被称为直接接触或直接耦接。相似地，至少在一个示例中，彼此邻接或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种换能器阵列，所述换能器阵列包括：由一个或多个子元件形成的元件，至少一个子元件具有不同的谐振频率。2.根据权利要求1所述的换能器阵列，其中所述换能器阵列由至少一个元件形成，并且其中所述元件由电气电路驱动并且与相邻元件电隔离。3.根据权利要求2所述的换能器阵列，其中所述一个或多个子元件的相对比例在所述元件中相等，并且所述换能器阵列的每个元件具有类似的谐振频率。4.根据权利要求2所述的换能器阵列，其中所述一个或多个子元件的宽度在所述换能器阵列中是变化的，所述宽度沿仰角方向和方位角方向中的至少一者限定。5.根据权利要求2所述的换能器阵列，其中所述一个或多个子元件中的每个子元件的相对比例沿所述换能器阵列变化，并且所述换能器阵列中的至少一个元件具有不同的频率范围。6.根据权利要求5所述的换能器阵列，其中所述一个或多个子元件中的每个子元件的所述相对比例在所述换能器阵列的每个元件之间沿方位角方向和仰角方向中的至少一者变化。7.根据权利要求1所述的换能器阵列，所述换能器阵列还包括结合在所述换能器阵列中的多于一种类型的元件，每种类型的元件具有不同的谐振频率和频率范围。8.根据权利要求7所述的换能器阵列，其中所述换能器阵列中的所述多于一种类型的元件沿方位角方向和仰角方向中的至少一者具有非均匀的尺寸。9.根据权利要求1所述的换能器阵列，其中所述元件中的所述一个或多个子元件的量在所述换能器阵列上变化。10.一种多频声学叠层，所述多频声学叠层包括：第一梳结构，所述第一梳结构耦接到第二梳结构，所述第一梳结构包括具有第一谐振频率的第一类型的元件，并且所述第二梳结构包括具有第二谐振频率的第二类型的元件；和多个电气电路，每个电路包括所述第一类型的元件和所述第二类型的元件中的至少一者，并且被配置为改变频率带宽以提供沿方位角方向和仰角方向中的至少一者的频率变迹。11.根据权利要求10所述的多频声学叠层，其中所述第一梳结构具有与所述第二梳结构的几何形状互补的几何形状，并且所述第一梳结构和所述第二梳结构的耦接形成叉指状结构。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：通用电气精准医疗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：