超声换能组件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及超声换能器组件(100),该超声换能器组件包括用于在总的传输方向（A）上发射超声波的超声换能器元件（175、175a）。超声换能器元件（175、175a）中的每一个或部分超声换能器元件（175、175a）中的每一个包括：具有相对于总的传输方向（A）的上表面、下表面和侧表面的压电层（110、110a），以及下电极层（111、111a）和上电极层（112、112a）。在所述压电层中的至少一个特定压电层（110a）的侧表面的至少部分上施加导电层（125），以使得所述导电层（125）连接至所述特定压电层（110a）的所述上电极层（112a）和所述下电极层（111a）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声换能器组件，其包括用于在总的(general)传输方向上发射超声波的超声换能器元件。本专利技术进一步涉及制造这样的超声换能器组件的方法。
技术介绍
US2008/0315331A1公开了一种换能器组件，其具有通过形成在cMUT阵列中的过孔以及通过ASIC来提供的地连接。换能器模块包括形成在半导体衬底上的cMUT换能器子阵列，其中前电极位于隔膜之上，并且其中该隔膜悬置在绝缘载体之上。个体单元包括用于从ASIC电路单元接收信号的底部电极。导电过孔形成在位于相邻的换能器单元之间的绝缘载体内以将前电极连接到cMUT衬底上的接触部。然而，在US2008/0315331A1中所公开的换能器组件相当的复杂，因此并不容易制造。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供超声换能器组件以及相应的制造方法，该制造方法提供了更简单的制造且由此提供了更便宜的超声换能器组件。在本专利技术的第一方面中提出了超声换能器组件，所述超声换能器组件包括用于在总的传输方向上发射超声波的超声换能器兀件。所述超声换能器兀件中的每一个或部分所述超声换能器中的每一个包括:压电层，其具有上表面、下表面和相对于一般传输方向的侧表面；以及下电极层和上电极层。进一步地，在所述压电层中的至少一个特定压电层的侧表面的至少部分上(直接地)施加导电层，以使得所述导电层连接至所述特定压电层的所述上电极层和所述下电极层。在本专利技术的进一步的方面中，提供了制造超声换能器组件的方法，所述组件包括用于在总的传输方向上发射超声波的超声换能器元件。所述方法包括:针对超声换能器元件中的每一个或部分超声换能器中的每一个提供压电层，所述压电层具有上表面、下表面和相对于一般传输方向的侧表面。所述方法进一步包括:针对超声换能器兀件中的每一个或部分超声换能器元件中的每一个，布置或施加下电极层以及布置或施加上电极层。所述方法进一步包括，在所述压电层中的至少一个特定压电层的侧表面的至少部分上(直接地)施加导电层，以使得所述导电层连接至所述特定压电层的所述上电极层和所述下电极层。在另一个方面中，提供了制造超声换能器组件的方法，所述组件包括用于在一般的传输方向上发射超声波的超声换能器兀件。所述方法包括:提供具有上表面、下表面和侧表面的压电材料的公共层。所述方法进一步包括:在所述公共压电层的所述下表面上施加公共下电极层；在所述公共压电层的所述上表面上施加公共上电极层；以及在所述公共压电层的每一个侧表面上施加导电层，以使得所述导电层连接至所述公共上电极层和所述公共下电极层。所述方法进一步包括:从涂敷的压电材料的公共层中切出或切分出(diceout)所述超声换能器元件。关于总的传输方向，总的方向表不超声波在该方向上从超声换能器兀件发射。特别地，所述上表面或上电极层布置成在总的传输方向上位于比所述下表面或下电极层更前方的位置。特别地，总的传送方向可以垂直于由超声换能器元件的上部所形成的表面。所述压电层的下表面和上表面中的每一个均可以布置为垂直于总的传输方向，以及/或者，所述侧表面可以布置为与总的传输方向平行。当在上电极层和下电极层之间施加电压时，在总的传输方向上从所述压电层发射超声波。所述下电极层为所述压电层或换能器元件充当下电极。所述上电极层为所述压电层或换能器元件充当上电极。优选地，在所述压电层的所述下表面上施加所述下电极层，并且，在所述压电层的所述上表面上施加所述上电极层。或者，在所述压电层和所述电极之间还可以具有中间层。本专利技术的基本构思是，在所述上电极和外部电连接之间，特别是到地，提供短的电通路。在所述压电层中的至少一个特定压电层的侧表面的至少部分上，特别是在所述压电层中的至少一个特定压电层的侧表面的整体上(直接地)施加导电层，以使得所述导电层连接至所述特定压电层的所述上电极层和所述下电极层。关于(直接地)施加所述导电层，这表示在所述压电层和所施加的导电层之间没有中间层。所述导电层在所述特定压电层的上电极层和下电极层之间提供电连接，用于外部电连接，特别地用于到地的外部电连接。或者，也可以提供到电压电位的外部电连接。通过提供从相应的超声换能器元件或所述特定压电层的上电极层至下电极层的电通路，来提供短的电通路，尤其是用于地回路电流(ground return current)的电通路，同时制造过程很简单。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。应当理解，要求保护的制造方法与要求保护的超声换能器组件以及与在从属权利要求中所限定的具有类似的和/或等同的优选实施例。同样，应当理解，要求保护的超声换能器组件与要求保护的制造方法以及与在从属权利要求中所限定的具有类似的和/或等同的优选实施例。在一个实施例中，具有特定压电层的超声换能器元件是虚设元件而不能操作用以发射或接收超声波。通过在所述特定压电层或相应的超声换能器元件的上电极层和下电极层之间提供电通路，所述压电层不再起作用。因此，所述特定超声换能器元件是虚设元件而不能操作用以发射或接收超声波。因此，所述特定换能器元件被牺牲，因为其不再起换能器元件的作用。然而，即使所述特定超声换能器元件被牺牲，也显著地简化了超声换能器组件的制造，由此提供更便宜的超声换能器组件。在进一步的实施例中，具有特定压电层的超声换能器元件是在超声换能器元件的(一维的)行或(二维的)阵列中的最外面的超声换能器元件。以该方式，所述导电层被施加至最外面的超声换能器组件，由此提供了简单的施加所述导电层的方式。在该实施例的变换例中，施加所述导电层的侧表面是在超声换能器元件的行或阵列中的面向外的侧表面。在该实施例的进一步的变换例中，具有特定压电层的超声换能器元件是在超声换能器元件的(二维的)阵列或(一维的)行的端部处的最外面的超声换能器元件。以该方式，在超声换能器元件的(一维的)行的两端或超声换能器元件的(二维的)阵列的边缘处的部分或所有的超声换能器元件可以是虚设元件，而不能操作用以发射或接收超声波。关于一维的行，表不仅在一个方向上布置换能器兀件(布置为在行中一个接着一个)。关于二维的阵列，表示在两个方向上布置换能器元件(在行和列上布置)。在进一步的实施例中，所述组件进一步包括导电连接层，该导电连接层电气连接超声换能器元件的上电极层。这是一个提供用于外部电连接，特别是到地的外部电连接的公共上电极的简单的方式。在一个示例中，导电连接层可以(直接地)施加到上电极层或导电连接层可以形成上电极层。在另一个示例中，在上电极层和导电连接层之间可以具有附加的导电层。在进一步的实施例中，所述组件进一步包括:施加到所述上电极层的至少一个匹配层，和/或施加到下电极层的至少一个去匹配层。以该方式，可以改善所述超声换能器组件的性能。通过提供至少一个匹配层，尤其是多个匹配层到上电极，实现了对可以在其上放置超声换能器组件的用户(患者)的身体的阻抗匹配。通过提供至少一个去匹配层，尤其是正好一个去匹配层到下电极，可以实现在总的传输方向上超声波的基本上所有发射能的反射。匹配层和/或去匹配层可以特别地由导电材料构成。在一个示例中，匹配层可以由石墨制成，并且/或者去匹配层可以由钨或碳化钨制成。在该实施例的变型例中，在至少一个匹配层和/或去匹配层的侧表面上进一步施加导电层。由于仅在特定超声换能器元件(层叠体(stack本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声换能器组件（100），所述超声换能器组件包括用于在总的传输方向（A）上发射超声波的超声换能器元件（175、175a），所述超声换能器元件（175、175a）中的每一个或部分所述超声换能器元件（175、175a）中的每一个包括：?压电层（110、110a），其具有相对于所述总的传输方向（A）的上表面、下表面和侧表面；?下电极层（111、111a）；以及?上电极层（112、112a）；其中，在所述压电层中的至少一个特定压电层（110a）的侧表面的至少部分上施加导电层（125），以使得所述导电层(125)连接至所述特定压电层（110a）的所述上电极层（112a）和所述下电极层（111a）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.27 US 61/501,3071.一种超声换能器组件(100),所述超声换能器组件包括用于在总的传输方向(A)上发射超声波的超声换能器元件(175、175a)，所述超声换能器元件(175、175a)中的每一个或部分所述超声换能器兀件(175、175a)中的每一个包括:-压电层(110、110a),其具有相对于所述总的传输方向(A)的上表面、下表面和侧表面；-下电极层(lll、llla);以及-上电极层(112、112a)；其中，在所述压电层中的至少一个特定压电层(110a)的侧表面的至少部分上施加导电层(125)，以使得所述导电层(125)连接至所述特定压电层(110a)的所述上电极层(112a)和所述下电极层(111a)。2.如权利要求1所述的超声换能器组件，其中，具有所述特定压电层(110a)的所述超声换能器元件(175a)是虚设元件，不能操作用以发射或接收超声波。3.如权利要求1所述的超声换能器组件，其中，具有所述特定压电层(175a)的所述超声换能器元件(175a)是在所述超声换能器元件的行或阵列中的最外面的超声换能器元件。4.如权利要求3所述的超声换能器组件，其中，被施加所述导电层(125)的侧表面是在所述超声换能器元件(175、175a)的行或阵列中面向外的侧表面。5.如权利要求1所述的超声换能器组件，进一步包括导电连接层(180)，所述导电连接层(180)电连接所述超声换能器元件(175、175a)的所述上电极层(112、112a)。6.如权利要求1所述的超声换能器组件，进一步包括至少一个匹配层(120、130)和/或至少一个去匹配层(140)，所述至少一个匹配层(120、130)被施加到所述上电极层(112、112a)，所述至少一个去匹配层(140)被施加到所述下电极层(111、11 la)。7.如权利要求6所述的超声换能器组件，其中，在所述至少一个匹配层(120a; 130a)和/或去匹配层(140a)的侧表面上进一步施加所述导电层(125)...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·苏多尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：