【技术实现步骤摘要】
本申请涉及超声换能器，特别是涉及行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列及其制备方法。
技术介绍
1、超声换能器是实现超声信号与电信号转换的器件，它是所有超声设备的核心器件。超声换能器根据工作原理的不同可以分为多个种类，但是应用最广泛的是压电超声换能器。一个压电超声换能器的基本部件包括：外壳、压电材料、背衬材料、匹配层、电极、信号线等。多阵元超声换能器的基本结构与单一元件(单阵元)的相同。尽管单阵元的超声换能器能够满足某些工业应用的要求，但是在许多应用领域，特别是医学成像和无损检测等领域，需要采用多个换能器元件形成阵列结构，对每个元件进行动态控制，实现电子束的转向、聚焦和扫描，提高检测质量，并减少测试时间。超声换能器阵列按照结构可分为一维、二维和环形阵列。其中，二维超声换能器阵列(又称超声面阵探头)因其能够实现高质量的三维超声成像，近年来受到了越来越多的关注。
2、二维面阵探头在水平方向和垂直方向上都有阵元。通过控制面阵探头中各个阵元激励脉冲的时间延迟可以实现超声波束在三维空间中的偏转和聚焦，进而获取三维空间数据。也即，二维面阵探头采用电子学的方法控制超声波束在三维空间的指向，无需移动探头即可获得三维超声图像。因此，基于二维面阵探头的三维超声成像系统无需手工或者机械装置移动超声探头就可实现超声波束在三维空间中的偏转和聚焦，提高了图像数据的采集速度，为实现三维超声实时成像提供了可能。此外，二维面阵在平面两个垂直方向都有阵元，可以控制波束在两个方向上进行聚焦，也提高了三维图像的空间分辨率。基于二维面阵的实时三维超声成像系统在测量
3、然而，相比于一维线性阵列，二维面阵探头的阵元尺寸更小，阵元的数目更多，设计时要考虑的因素更多，制备工艺也更复杂。例如，对于一个包含n个超声换能器阵元的一维线阵探头，只需要n个信号通路，接n条信号线即可满足要求；而对于一个n×n的二维面阵探头来说，如果要想单独激发控制每一个换能器阵元，就至少需要设置n×n条信号通路，即需要接出n×n条信号线。二维面阵探头的制备难点主要体现在阵列的切割加工和阵元电极的引线两个方面。二维面阵探头的阵元数量多，引线数量大，易相互串扰，对切割加工的精度和引线都提出了很大的挑战。
4、为了降低二维面阵探头的加工难度，lockwood等人在2003年提出采用行列寻址(row-column addressing,rca)二维阵列作为全连接(fa)二维阵列的替代方案。二维阵列的行列寻址是一种减少阵列中元件所需的活动通道数量的方案。其思想是通过二维阵列中的元素的行或列来联系这些阵元。因此，每一行或每一列都充当一个大元素。这有效地将阵列转换为两个正交的一维阵列。成像原理依赖于使用一维阵列之一作为发射阵列。垂直的一维阵列用于接收，使接收聚焦在正交维度上。例如，对于一个阵元数n×n的面阵探头，全连接方式要求每个阵元单独控制，需要n2根线。而行列寻址方式要求每行n个阵元的上电极连在一起和每列的n个阵元下电极连在一起，只需要2n根线，极大地降低了面阵探头的工艺制备难度。
5、然而，不论是哪种超声换能器阵列，现有的结构都体积大、材质刚性，存在固定困难、接触变形大、无法与弯曲表面(如人体皮肤表面、复杂形状工件表面)共形贴合和难以连续监测等缺点。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列及其制备方法，用于解决现有超声换能器阵列的结构体积大、材质刚性，存在固定困难、接触变形大、无法与弯曲表面(如人体皮肤表面、复杂形状工件表面)共形贴合和难以连续监测的技术问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种柔性面阵超声阵列的制备方法，包括：制备柔性超声换能器阵列，其包括：选用压电陶瓷作为换能器的核心材料，基于精密切割工艺对压电陶瓷材料进行切割，以形成n行n列的换能器阵元；在所述换能器阵元之间填充液态柔性材料作为柔性填充物，固化后形成柔性超声换能器阵列；制备柔性电极，其包括：采用电极加工工艺制作形成若干金属电极，将所述若干金属电极转印至柔性填充物衬底上，并使用导电胶将超声换能器阵列的阵元粘接至电极连接点；封装柔性超声换能器阵列，其包括：用液态柔性材料进行整体封装，固化后完成封装。
3、于本申请的第一方面的一些实施例中，选用pzt-5h压电陶瓷作为换能器的核心材料，并利用ecoflex硅胶作为柔性填充物。
4、于本申请的第一方面的一些实施例中，采用标准光刻刻蚀工艺或光刻胶剥离工艺制作形成若干金属电极。
5、于本申请的第一方面的一些实施例中，柔性电极的上下电极为金材料。
6、于本申请的第一方面的一些实施例中，述制备柔性超声换能器阵列包括制作匹配层；所述匹配层的制作与粘接过程包括：使用ecoflex硅胶和氧化铝粉末的混合物，按照一定比例混合形成。
7、于本申请的第一方面的一些实施例中，述制备柔性超声换能器阵列包括制作背衬层；所述背衬层的制作与粘接过程包括：使用ecoflex硅胶和钨粉的混合物，按照一定比例混合形成。
8、为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供一种行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列，由第一方面提供的制备方法制备得到，所述柔性面阵超声换能器阵列包括：匹配层、压电层、背衬层、电极和信号线；所述匹配层位于超声换能器阵列的前端，紧邻被检测物体或介质；压电层位于匹配层后方；背衬层位于压电层的背面；电极与压电层的阵元相连以形成电气连接；信号线连接到电极，将换能器阵列与外部电路相连，完成信号的输入和输出。
9、于本申请的第二方面的一些实施例中，所述电极包括若干上电极和若干下电极，若干上电极和若干下电极构成电极阵列；所述压电层由压电晶体和柔性材料复合而成。
10、于本申请的第二方面的一些实施例中，通过激励不同的上电极、下电极，能够激励一行阵元、一列阵元、单个阵元、多个相邻阵元的寻址工作。
11、为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第三方面提供一种医用超声诊断设备，包括所述行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列。
12、如上所述，本申请的行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列及其制备方法，具有以下有益效果：本申请结合超声换能器技术和柔性电子技术，开发柔性超声换能器解决
技术介绍
中的问题。相比于传统的刚性换能器，柔性换能器的主要优点有：(1)器件体积小、轻薄，可共形贴附于弯曲表面，与贴合表面的声耦合良好，能够克服现有超声器件无拉伸性、无法与弯曲表明贴合、需要耦合剂等问题。(2)由于具有可穿戴性，不需要专业人员操作，可实现长时间的超声检测或治疗，扩展了超声换能器阵列的应用场景。
【技术保护点】
1.一种柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，包括：选用PZT-5H压电陶瓷作为换能器的核心材料，并利用Ecoflex硅胶作为柔性填充物。
3.根据权利要求1所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，采用标准光刻刻蚀工艺或光刻胶剥离工艺制作形成若干金属电极。
4.根据权利要求1或3所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，柔性电极的上下电极为金材料。
5.根据权利要求1所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，所述制备柔性超声换能器阵列包括制作匹配层；匹配层的制作与粘接过程包括：使用Ecoflex硅胶和氧化铝粉末的混合物，按照一定比例混合形成。
6.根据权利要求1所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，所述制备柔性超声换能器阵列包括制作背衬层；背衬层的制作与粘接过程包括：使用Ecoflex硅胶和钨粉的混合物，按照一定比例混合形成。
7.一种行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列，其特征在于，由权利要求1所述的制备方法制备得到
8.根据权利要求7所述的行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列，其特征在于，包括：所述电极包括若干上电极和若干下电极，若干上电极和若干下电极构成电极阵列；所述压电层由压电晶体和柔性材料复合而成。
9.根据权利要求8所述的行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列，其特征在于，通过激励不同的上电极、下电极，能够激励一行阵元、一列阵元、单个阵元、多个相邻阵元的寻址工作。
10.一种医用超声诊断设备，其特征在于，包括权利要求7～9中任一项所述行列寻址的柔性面阵超声换能器阵列。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，包括：选用pzt-5h压电陶瓷作为换能器的核心材料，并利用ecoflex硅胶作为柔性填充物。
3.根据权利要求1所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，采用标准光刻刻蚀工艺或光刻胶剥离工艺制作形成若干金属电极。
4.根据权利要求1或3所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，柔性电极的上下电极为金材料。
5.根据权利要求1所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，所述制备柔性超声换能器阵列包括制作匹配层；匹配层的制作与粘接过程包括：使用ecoflex硅胶和氧化铝粉末的混合物，按照一定比例混合形成。
6.根据权利要求1所述的柔性面阵超声阵列的制备方法，其特征在于，...
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