[发明专利]一种超声换能器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超声换能器，包括声头组件与电缆线组件，所述电缆线组件连接所述声头组件；所述声头组件包括声透镜、匹配层、压电元件、信号引出线、背衬及导线；所述压电元件与所述匹配层堆叠设置形成叠层，所述导线嵌入所述背衬设置且所述导线的上下两端均伸出所述背衬表面设置，所述声透镜包覆于叠层外，所述信号引出线与所述压电元件相连。该超声换能器可靠性高，能够有效保证换能器的使用寿命，降低使用成本，有利于上述超声换能器在超声检查技术领域的推广及应用。一种超声换能器的制备方法，用于制备上述超声换能器，同样具有使超声换能器可靠性高，能够有效保证换能器的使用寿命，降低使用成本的优点。

技术领域

本发明涉及超声设备技术领域，具体是一种超声换能器及其制备方法。

背景技术

超声换能器作为医疗超声诊断设备的重要部件，其主要组成部分包括压电元件、背衬、匹配层、声透镜、电缆线和柔性电路板(以下简称FPC)等，通过粘接或焊接的方式进行组装。常规超声换能器由(64-256)个独立工作的阵元组成，每个阵元通过柔性电路板或细导线引出与超声诊断系统联通，通过系统发出激励信号来控制各个阵元的工作状态。

随着超声诊断设备应用范围的推广，常规探头已逐渐无法满足一些特殊应用场景的需求，主要体现在图像分辨率较低、图像信号不够丰富、探测范围较小、探头在不同使用场景中不能通用等，造成此类现象的限制因素主要在于超声换能器阵元尺寸和数量无法达到要求。制备阵元多(目前最多可做到96×96＝9216个阵元)、尺寸小的超声换能器的技术难点之一在于信号线引出困难，且在引出信号线的同时还要保证信号与压电元件的接触区域对其声学传输性能影响较小。

传统超声换能器制备工艺中信号线的引出主要有两种方式：1)将压电元件与FPC通过粘度较小的环氧胶水在较大压力下粘接A的方式导通，详见图1，其中101为透镜，102为匹配层(2层或3层)，103为压电元件，104为信号引出线(一般为FPC)，105为背衬；2)将压电元件按要求切成阵元，然后通过焊接B的方式分别依次将阵元与细导线焊接导通，详见图2，其中201为焊接型引出导线(一般为镀银铜线)。粘接的方式会在压电元件与背衬或匹配层材料之间引入一层FPC材料，对产品声能量的传输具有一定不利影响，另外环氧胶水受热易老化，所制备产品的可靠性不高；焊接的方式一则会导致压电元件受热时间不可控，可能会影响压电元件的压电性能；二则焊点大小不可控，同样会影响声能量的传输；三则此种工作操作难度较大，耗时较长，在操作过程中容易将焊点处压电元件损坏，导致产品合格率不高。不仅如此，上述两种工艺的最大问题在于只能用于常规超声换能器的制备，即线性阵列换能器，对于矩阵阵列换能器的制备则不适用，不能满足换能器制备的要求。

另外，常规探头在使用过程中一般是作为耗材存在，阵元损坏返修困难，一般即作报废处理，而探头本身大多物料是可以重复使用的，从而导致用户使用成本增加，给使用单位造成大量不必要的成本浪费。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明的第一个发明目的在于提供一种超声换能器，该超声换能器可靠性高，能够有效保证换能器的使用寿命，降低使用成本，有利于上述超声换能器在超声检查技术领域的推广及应用。本发明的第二个发明目的在于提供一种超声换能器的制备方法，该方法旨在提升换能器可靠性的同时可有效控制压电元件的受热温度和时间，最大限度的保证压电元件的压电性能不受损失，并在此基础上控制焊点或异方性导电膜，导通固化区域的大小和位置，为多阵元矩阵探头的制备提供保障。

上述一种超声换能器与一种超声换能器的制备方法在技术上相互关联，属于同一个发明构思。

为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下技术方案:一种超声换能器，包括声头组件与电缆线组件，所述电缆线组件连接所述声头组件；所述声头组件包括声透镜、匹配层、压电元件、信号引出线、背衬及导线；所述压电元件与所述匹配层堆叠设置形成叠层，所述导线嵌入所述背衬设置且所述导线的上下两端均伸出所述背衬表面设置，所述声透镜包覆于叠层外，所述信号引出线与所述压电元件相连。