[发明专利]一种超声换能器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声换能器的制造方法。

背景技术

超声换能器是一种能把电信号转换成超声波，并且又能把从人体或其它被检测对象中接收到的超声波反射信号转换成电信号的器件，它被广泛应用于医用超声诊断领域和超声无损检测领域。通常超声换能器的结构如图1所示，包括压电陶瓷1′、声匹配层2′、背衬6′、声透镜11′和带接插件的电路板15′。

常用的阵列式超声换能器有线阵式和凸弧阵式，在阵列式超声换能器制造过程中如何把压电陶瓷的几十个乃至几百个阵元的电极与线路板连接是关键工艺之一，目前电极的引出都是基于被切割成阵列的压电陶瓷片粘接在预制的背衬上面，主要有三种方式：

第一种方式如图2所示，带有2层声匹配层2′的压电陶瓷1′粘接在背衬6′上，利用压电陶瓷的凸出部份，用焊锡把各阵元的信号电极5′分别与柔性电路板或PCB(Printed Circuit Board印刷电路板)电路板7′上相应焊盘10′相焊接，9′是焊点，再用一根长镀银铜线把压电陶瓷所有阵元的接地电极4′焊接成连通的地线3′。这种电极线的引出方式易受热胀冷缩的影响，焊点容易脱开，可靠性差，由于焊接点都在一侧边缘，换能器受外力也容易脱开，导致耐冲击性能较差，影响了超声换能器的使用寿命。

第二种方式如图3所示，带有2层声匹配层2′的压电陶瓷片1′粘接在预制的背衬6′上，利用铜箔或柔性电路板8′作为过渡，铜箔或柔性电路板8′上电极线的一端焊接在压电陶瓷片1′的阵元信号电极5′上，而另一端焊接在带有接插件的柔性电路板或PCB电路板7′的焊盘10′上，9′是焊点。这种方法在一定程度上克服了第一种方法的不足，但这种方法不适用于小曲率半径的微凸阵换能器的制造。

第三种方式如图4所示，压电陶瓷片1′的电极包覆二个厚度端面2′(如图5A和图5B中所示)，导线或柔性电路板7′的电极线直接焊在这二个端面2′的阵元上，9′是焊点。这种方法可以用于凸弧阵和微凸阵换能器的制造，但焊点的牢固性和可靠性差，焊点位于边缘导致耐冲击性能不好，容易受到损伤。

发明内容

本发明提供一种超声换能器的制造方法，其适用于制造线阵、凸弧阵和微凸阵超声换能器，解决了背景技术中的不足，保证电极线的引出和焊点的牢固性和可靠性，并大大提高换能器的抗冲击性能。

为达到上述目的，本发明提供的一种超声换能器的制造方法，其特点是，包含以下步骤：

步骤一、把压电陶瓷切割成阵元，压电陶瓷弯曲成凹面形；

步骤二、将两片电路板分别粘接在铝块的正反两面，电路板圆弧一端对准压电陶瓷凹面的中心圆弧线；

步骤三、将电极线的一端焊在电路板圆弧一端的焊盘上，把电极线的另一端焊接在压电陶瓷的阵元信号电极面的焊点上；

步骤四、用浇铸的方法把一种有弹性的高分子材料混合物填满压电陶瓷凹面空间并包含电极线焊接的部份，即背衬浇铸。

上述的步骤二中的电路板上设有接插件。

上述的步骤二电路板是柔性电路板或印刷电路板。

上述的步骤二中的电路板圆弧与压电陶瓷凹面的中心圆弧线，二者的圆心相重合，二者的曲率半径相差约5mm。

上述的步骤三中的电极线采用镀银或镀锡铜线制作。

上述的步骤四中的电极线焊接的部份，包含电极线、部份电路板以及电路板上的焊盘。

本发明有以下优点：

本发明采用浇铸背衬的方式把电极线及带有铝散热块和接插件的电路板的相关部份浇铸成一个整体，整个背衬类似于建筑中的钢筋水泥结构，既可以起到吸收和衰减向背面辐射的超声波能量又能加强整个电极线引出结构，保证电极线引出和焊点的牢固性和可靠性，并可大大提高换能器的抗冲击性能，加上背衬是一种有弹性的高分子材料混合物，所以抗热胀冷缩的效果也十分明显。这种结构可用来制造线阵、凸弧阵和微凸阵超声换能器。

附图说明：

图1为背景技术中的超声换能器结构示意图；

图2、图3、图4为背景技术中目前阵列式超声换能器电极的三种引出方式的结构示意图；

图5A、图5B是图4所示方法中压电陶瓷片的电极包覆其宽度方向的二个厚度端面的示意图；

图6是本发明所提供的一种超声换能器结构示意图。

具体实施方式：

以下根据图6说明本发明的一种较佳的实施方式；

如图6所示，为本发明提供的一种超声换能器的制造方法的具体实施例，