本发明专利技术涉及一种带有散热机构的超声阵列换能器，它包括衬底、声学匹配层以及连接在所述衬底和所述声学匹配层之间的压电晶片，所述压电晶片上开设有若干在厚度方向贯穿的第一切槽而将压电晶片分割成若干连接在衬底上的阵元，所述声学匹配层上开设有若干在厚度方向延伸的第二切槽，所述衬底和所述压电晶片之间还设置有散热机构，且散热机构自所述衬底和所述压电晶片之间延伸出并与热量导出机构连接。衬底和压电晶片上的热量由散热机构导出，并经过热量导出机构消散，散热机构与压电晶片大面积接触从而能导出压电晶片上的大部分热量，从而提高了压电晶片的散热能力，使得超声探头的激励功率受温度限制减小，能够进一步加大激励功率，增加探测深度。增加探测深度。增加探测深度。
【技术实现步骤摘要】
一种带有散热机构的超声阵列换能器
[0001]本专利技术涉及一种带有散热机构的超声阵列换能器。
技术介绍
[0002]阵列式压电超声探头在工作过程中压电晶片会消耗电能并产生热量，热量累积导致超声探头内部的温度升高使压电晶片损坏，从而限制了超声探头的工作功率。压电层产生的热量主要通过衬底材料导出，然而常用的衬底材料导热系数低，不利于散热。热积累产生的高温则会导致压电材料的退极化，致使探头性能急剧下降。
[0003]中国专利文献“CN103300889A”公开一种超声阵列探头信号采集元件及其探头，曾提到在衬底的底部和侧面设置散热件，对衬底进行散热。但是压电晶片是产热的源头，不对其直接散热则效果不理想。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是要提供一种带有散热机构的超声阵列换能器，解决了压电晶片直接散热的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供了一种带有散热机构的超声阵列换能器，它包括衬底、至少一层声学匹配层以及连接在所述衬底和所述声学匹配层之间的至少一层压电晶片，所述压电晶片上开设有若干在厚度方向贯穿的第一切槽而将压电晶片分割成若干连接在衬底上的阵元，所述声学匹配层上开设有若干在厚度方向延伸的第二切槽，所述衬底和所述压电晶片之间还设置有散热机构，且散热机构自所述衬底和所述压电晶片之间延伸出并与热量导出机构（如金属外壳）连接。
[0006]优选地，散热机构露出于所述衬底和所述压电晶片外的部分具有与阵元间距对应的间隙。
[0007]进一步地，所述散热机构延伸出所述压电晶片与所述衬底之间后贴附于衬底外侧面向远离压电晶片方向延伸。
[0008]优选地，介于压电晶片和声学匹配层之间的所述散热机构厚度是均匀或不均匀的。
[0009]优选地，所述热量导出机构是探头内其他散热好的部件或超声探头金属外壳的一部分。
[0010]优选地，散热机构由导热优异的金属或碳化钨材料制成。
[0011]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术的带有散热机构的超声阵列换能器，由于在衬底与压电晶片之间设置有散热机构，衬底和压电晶片上的热量由散热机构导出，并经过外面的热量导出机构消散，散热机构与压电晶片有大面积直接接触从而能导出压电晶片上的大部分热量，提高了压电晶片的散热能力，使得超声探头的激励功率受温度限制减小，能够进一步加大激励功率从而增
加超声检测的探测深度。
附图说明
[0012]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员可以理解其原理，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是本专利技术带有散热机构的超声阵列换能器未切割前的结构示意图；图2是将图1中的声学匹配层和压电晶片切割后形成的带有散热机构的超声阵列换能器结构示意图；其中，附图标记说明如下：1、衬底；2、压电晶片；3、切槽；31、第一切槽；32、第二切槽；4、声学匹配层；5、散热机构；51、间隙。
具体实施方式
[0013]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例做出的非根本性改进的，任何直接将压电晶片热量导出的其它设计方案都属于本专利技术保护的范围。
[0014]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0015]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0016]如图2所示带有散热机构的超声阵列换能器，是超声探头的核心部分，由衬底1、散热机构5、压电晶片2、声学匹配层4堆叠而成。对图1所示的结构进行切割形成如图2所示的一维阵列结构。不同阵元间由切槽3分割，切槽3内可填充软性材料或不填充其他材料。压电晶片2中的切槽3为第二切槽32，声学匹配层4中的切槽3为第一切槽31，第一切槽31与第二切槽32是连通的。
[0017]压电晶片2的极化方向是沿厚度方向（图2中的上下方向），压电晶片2垂直于厚度方向的两个侧面为上基面和下基面（上基面位于图1和图2中的压电晶片2上表面，下基面位于图1和图2中的压电晶片2下表面），上基面和下基面分别设置有电极；压电晶片2垂直于阵列排列方向的两个侧面为左基面和右基面（即面对第二切槽32的表面），压电晶片2平行于阵列排列方向的两个侧面为前基面和后基面。压电晶片2可以是单层的也可以是由多层极化方向不全部一致的压电晶片2堆叠而成的组合体。
[0018]散热机构5穿过衬底1和压电晶片2并延伸出晶片以外，露出部分折弯延伸至超声
探头的其他散热部件。本例中，露出部分贴附于衬底1向远离压电晶片2方向延伸。散热机构5露出部分含有与阵元间距对应的间隙51。压电晶片2和声学匹配层4被切割形成有切槽3，由切槽3形成阵列排列的阵元。作为优选，介于压电晶片2和衬底1之间的散热机构5的厚度可以是均匀的也可以是不均匀的。为了降低实施工艺难度，若散热机构5由导电性良好的材料构成，压电晶片下基面的阵列电极可以从散热机构5上引出。
[0019]散热机构5由金属或碳化钨等热导率良好的材料构成。散热机构5粘结至压电晶片2的上基面或下基面之一，散热机构5同时粘结至衬底1，散热机构5穿出压电晶片2的前基面和后基面所在的平面并延伸至热量导出机构（图未示）。热量导出机构可以是探头内散热好的部件也可以是超声探头金属外壳的一部分。
[0020]本例中，声学匹配层4可以是单层材料也可以是多层材料；压电晶片2可以是单层压电材料也可以是多层压电材料的堆叠。在实际制作中，超声探头的结构中还包含其他部件，比如柔性电路板、屏蔽层、声透镜、附加的电极层、粘结层等，这些部件可能位于压电晶片2、声学匹配层4、散热机构5、衬底1之间。其他部件的存在不影响施加本专利技术的散热机构。
[0021]本例提供一种在探头内部由导热性优异的材料构成的散热机构5，散热机构5的金属片穿过压电晶片2与衬底1之间，并在换能器的两侧延伸出连接至其他散热好的部件，即热量导出机构，可以有效地疏散压电晶片2所累积的热量，使得超声探头的激励功率受温度限制减小，能够进一步加大激励功率，增加超声探测的深度。
[0022]上述实施例只为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并据此予以实施，并不以此限制本专利技术的保护范围，凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带有散热机构的超声阵列换能器，它包括衬底（1）、至少一层声学匹配层（4）以及连接在所述衬底（1）和所述声学匹配层（4）之间的至少一层压电晶片（2），所述压电晶片（2）上开设有若干在厚度方向贯穿的第一切槽（31）而将压电晶片（2）分割成若干连接在衬底（1）上的阵元，所述声学匹配层（4）上开设有若干在厚度方向延伸的第二切槽（32），其特征在于：所述衬底（1）和所述压电晶片（2）之间还设置有散热机构（5），且散热机构（5）自所述衬底（1）和所述压电晶片（2）之间延伸出并与热量导出机构连接。2.根据权利要求1所述的带有散热机构的超声阵列换能器，其特征在于：散热机构（5）露出于所述衬底（1）和所述压电晶片（2）外的部分...
【专利技术属性】
技术研发人员：张同舟，
申请(专利权)人：苏州极睿声科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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