[发明专利]超声波换能器阵列及其制作和封装方法

说明书

本发明提供一种超声波换能器阵列，其包括用于发射和接收超声波信号的接收发射层、设置在接收发射层的第一侧上的正极层以及设置在接收发射层的与第一侧相对的第二侧上的负极层。接收发射层和正极层被分割成多个超声波换能器阵元，使得多个超声波换能器阵元中的每一个均具有自身的正极，并且多个超声波换能器阵元具有公共的负极。本发明还提供制作以及封装超声波换能器阵列的方法。本发明提供的超声波换能器阵列可以在同一时间内检测到更大的组织面积，获得更完整的病灶信息，缩减诊断时间，并可以进行三维图像成像，从而获得更加直观的图像信息。

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种超声波换能器阵列以及制作和封装超声波换能器阵列的方法。

背景技术

超声诊断作为一种无创、无痛、方便、直观的有效检查手段已广泛应用于医疗领域，用于超声诊断的主要器件是超声波换能器，目前使用的超声波换能器结构主要为单个阵元或一维线阵超声波换能器阵列，限制其临床应用的主要原因是制作方法复杂，并行处理困难，高密度阵列封装互联困难、快速收发问题还未能合理解决。

传统的超声波换能器阵列的制作方法是利用金刚石刀片切割压电材料片，再用环氧树脂灌入切缝中，最后双面电镀金形成电极。该制作方法中切缝大小受刀片规格限制，无法做出高密度的换能器阵列；并且当换能器阵元增多，且单元尺寸进一步缩小时，换能器阳极的互联线无法引出。因此传统的超声波换能器制作方法无法满足未来医疗领域对超声波换能器的需求。

发明内容

为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提供一种超声波换能器阵列，其包括：接收发射层，该接收发射层用于发射和接收超声波信号；正极层，该正极层设置在接收发射层的第一侧上；以及负极层，该负极层设置在接收发射层的与第一侧相对的第二侧上；其特征在于，接收发射层和正极层被分割成多个超声波换能器阵元，使得多个超声波换能器阵元中的每一个均具有自身的正极，并且多个超声波换能器阵元具有公共的负极。

根据一些实施例，多个超声波换能器阵元形成N×N阵列，N为正整数。

根据一些实施例，利用间隔填充物将接收发射层和正极层分割成多个超声波换能器阵元。

根据一些实施例，间隔填充物包括环氧树脂。

根据一些实施例，在超声波换能器阵列的负极层的端部形成有端部阵元，端部阵元形成为具有相对于负极层的表面凹陷的表面。

根据一些实施例，正极层包括设置在接收发射层的第一侧上的第一镍层和设置在第一镍层上的第一金层，以及负极层包括设置在接收发射层的第二侧上的第二镍层和设置在第二镍层上的第二金层。

根据一些实施例，在负极层上设置有覆盖多个超声波换能器阵元并且暴露负极层的端部的声学匹配层，负极层的暴露的端部用于负极的引出。

另一方面，本实施例提供一种制作超声波换能器阵列的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.提供用于形成接收发射层的压电材料；

S2.在压电材料的第二侧上沉积负极层；

S3.在压电材料的第一侧上沉积正极层；以及

S4.利用刻蚀工艺将压电材料和正极层刻蚀成多个超声波换能器阵元。

根据一些实施例，步骤S2包括在压电材料的第二侧上沉积第二镍层。

根据一些实施例，步骤S3包括：S31.在压电材料的第一侧上淀积种子层并在种子层上旋涂光刻胶；S32.提供光源和掩膜版，利用光源和掩膜版对压电材料的第一侧进行曝光；S33.将压电材料放入显影液中显影，使光刻胶的剩余部分对应多个超声波换能器阵元之间的间隙部分；以及S34.在压电材料上的由于光刻胶的溶解而被暴露出的种子层上电镀第一镍层。