用于多频换能器阵列制造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，该换能器阵列通过由具有第一子元件的第一梳结构和具有第二子元件的第二梳结构形成叉指状结构来制造。该叉指状结构联接到基础封装件、匹配层和背衬层以形成多个多频换能器。形成多个多频换能器。形成多个多频换能器。

Method and system for manufacturing multi frequency transducer array

【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制造的方法和系统


[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]在一个实施方案中，一种方法包括：形成具有第一子元件的第一梳结构，该第一子元件具有第一谐振频率；形成第二梳结构，该第二梳结构在几何形状上与该第一梳结构互补，其中第二子元件具有第二谐振频率；组合该第一梳结构和该第二梳结构以形成叉指状结构；通过将该叉指状结构耦接到基础封装件来形成第三声学叠层；以及将该第三声学叠层耦接到匹配层块和背衬层块以形成多个多频换能器。以此方式，可以经由允许调节换能器阵列的频率范围的方法来制造换能器阵列。
[0004]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
[0005]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：
[0006]图1示出了超声换能器的声学叠层的示例。
[0007]图2示出了均匀多元件换能器阵列的示例。
[0008]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。
[0009]图4示出了由两个子元件形成的压电元件的第一示例。
[0010]图5示出了由两个子元件形成的压电元件的第二示例。
[0011]图6示出了由两个子元件形成的压电元件的第三示例。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]图10示出了声学叠层块的第一示例。
[0016]图11示出了由图10的声学叠层块形成的第一梳结构。
[0017]图12示出了声学叠层块的第二示例。
[0018]图13示出了由图12的声学叠层形成的第二梳结构。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]图18从透视图示出了基础封装件的第一示例。
[0024]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。
[0025]图20示出了沿方位角方向观察的声学叠层块的第四示例。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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)。
[0031]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。
[0032]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。
[0033]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。
[0034]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)。
[0035]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。
[0036]图31示出了多元件声学叠层的第五示例。
[0037]图32示出了多元件声学叠层的第六示例。
[0038]图33示出了多元件声学叠层的第七示例。
[0039]图34示出了多元件声学叠层的第八示例。
[0040]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。
[0041]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。
[0042]图37示出了用于制造多频声学叠层的例程的示例。
[0043]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。
[0044]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。
[0045]图40从透视图示出了基础封装件的第二示例。
[0046]图41从透视图示出了基础封装件的第三示例。
[0047]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
[0048]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。该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该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】1.一种方法，所述方法包括：形成具有第一子元件的第一梳结构，所述第一子元件具有第一谐振频率；形成第二梳结构，所述第二梳结构在几何形状上与所述第一梳结构互补，其中第二子元件具有第二谐振频率；组合所述第一梳结构和所述第二梳结构以形成叉指状结构；通过将所述叉指状结构耦接到基础封装件来形成第三声学叠层；以及将所述第三声学叠层耦接到匹配层块和背衬层块以形成多个多频换能器。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：由第一声学叠层形成所述第一梳结构，所述第一声学叠层具有第一匹配层、所述第一子元件和第一背衬层；以及由第二声学叠层形成所述第二梳结构，所述第二声学叠层具有第二匹配层、所述第二子元件和第二背衬层，并且其中所述第一匹配层和所述第二匹配层包括被构造成沿所述第一声学叠层和所述第二声学叠层的竖直轴线导电的一个或多个层。3.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述第一梳结构包括将第一组切口划切成所述第一声学叠层以形成第一组翅片，所述第一组切口从所述第一声学叠层的顶表面向下延伸，并且其中形成所述第二梳结构包括将第二组切口划切成所述第二声学叠层以形成第二组翅片，所述第二组切口从所述第一声学叠层的底表面向上延伸。4.根据权利要求3所述的方法，其中形成所述第一梳结构和所述第二梳结构还包括：形成所述第一梳结构的所述第一组翅片，所述第一组翅片的尺寸允许所述第一组翅片插入所述第二梳结构的所述第二组切口中；以及形成所述第二梳结构的所述第二组翅片，所述第二组翅片的尺寸允许所述第二组翅片插入所述第一梳结构的所述第一组切口中。5.根据权利要求3所述的方法，其中将所述第一组切口划切成所述第一声学叠层以及将所述第二组切口划切成所述第二声学叠层包括沿方位角方向和仰角方向中的至少一者构造具有非均匀尺寸的所述第一组切口和所述第二组切口。6.根据权利要求3所述的方法，其中形成所述第一声学叠层和所述第二声学叠层包括划切所述声学叠层，使得所述第一组切口和所述第二组切口中的至少一者沿方位角方向和仰角方向中的至少一者非均匀地间隔开。7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在将所述叉指状结构耦接到所述基础封装件之前划切所述叉指状结构，以及将所述划切的叉指状结构耦接到第三梳结构。8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述划切的叉指状结构耦接到所述第三梳结构将具有与所述第一子元件和所述第二子元件中的任一者不同的谐振频率的至少一个附加子元件结合到所述叉指状结构中。9.根据权利要求7所述的方法...

【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：