[发明专利]一种阵列超声换能器及其制备方法

说明书

本发明提出了一种阵列超声换能器，包括依次设置的背衬层、压电层和匹配层，压电层包括设置在一侧表面的地电极面和设置在另一侧表面的信号电极面，地电极面和信号电极面分别具有电极，信号电极面的电极割开以形成多个阵元；还包括柔性电路板，柔性电路板与压电层电性连接以将压电层的阵元引出，柔性电路板包括基板和电极，柔性电路板的电极为网格状且相对于基板凸起。本发明还提供了上述阵列超声换能器的制备方法，采用本发明的方法制备的阵列超声换能器能够实现阵元和柔性电路板上的电极准确对齐，能够降低阵元之间的串扰，还能够实现压电层与柔性电路板的稳定连接。

技术领域

本发明涉及超声波成像技术领域，尤其涉及一种阵列超声换能器及其制备方法。

背景技术

医用超声成像技术主要是通过超声换能器发射超声波进入人体，并进行线形、扇形或其他形式的扫描，遇到不同声阻抗的两种组织的交界面，超声波会反射回来被换能器接收，经过信号放大和处理，显示在屏幕上，形成人体的断层图像，称为超声图，供临床诊断用。连续多幅超声图在屏幕上显示，可以观察到动态的器官活动。由于体内器官组织界面的深浅不同，使其回声被接收到的时间有先有后，借此可测知该界面的深度，及脏器的形状和尺寸。

阵列超声换能器是超声成像中的核心部件，阵列换能器主要是由多个(64、128、192、256，…)独立工作的超声阵元组成的发射和接收声波的器件。现有技术中将阵列超声换能器的阵元引出的方式通常是将压电晶片制作好后将压电晶片上的阵元的正极分割开，而柔性板上的电极制作成间距与阵元间距相同的多个单元，之后将柔性板上的电极和阵元上的正极一一对齐并粘接到一起，从而将压电晶片上的阵元和柔性板上的电机通过压接电连接，将阵元的正极一一引出，而所有阵元的地极仍然联通在一起，通过导线或柔性板引出。

但按现有技术的方法制作的阵列超声换能器会出现一些问题：通常在压电晶片和柔性板的加工过程中有一些变形和精度误差，会造成压电晶片上的阵元与柔性板上的电极不能准确的对齐。而且采用现有技术的方案进行连接的压电晶片和柔性板的连接不稳定，不牢靠，压电晶片和柔性板之间的连接容易断开。此外，通过现有技术的方案连接的压电晶片和柔性板与匹配层等组件组装形成阵列超声换能器后，阵元之间会有较大的串声。

在阵列超声换能器的制作中，如何将大量的阵元有效引出是制约换能器发展的一项瓶颈技术，通过现有技术的方法进行连接的压电晶片和柔性板在组装形成阵列超声换能器的部件后，其连接的不稳定性和阵元之间的串声会对阵列超声换能器的性能产生很大的影响。

发明内容

有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种阵列超声换能器及其制备方法。

所述阵列超声换能器包括依次设置的背衬层、压电层和匹配层，所述压电层包括设置在一侧表面的地电极面和设置在另一侧表面的信号电极面，所述地电极面和所述信号电极面分别具有电极，所述信号电极面的电极割开以形成多个阵元；

还包括柔性电路板，所述柔性电路板与所述压电层电性连接以将所述压电层的所述阵元引出，所述柔性电路板包括基板和电极，所述柔性电路板的电极设置在所述基板上，所述柔性电路板的电极为网格状且相对于所述基板凸起。

电极相对于基板凸出使柔性电路板表面凹凸不平，在粘接柔性电路板与压电层时，凸出的电极可以更有效地与压电层的阵元接触，增加电连接的可靠性。此外，柔性电路板表面未覆盖电极的区域所形成的凹陷有利于粘接材料的留存，能够增加粘接的牢固性。

所述地电极面的电极割开以形成多个电极单元，所述压电层上设置导电结构用于联通所述压电层的多个所述电极单元。

进一步，在所述压电层上，每个所述阵元中形成有切缝，所述切缝将所述阵元分为两个或两个以上的阵元单元，所述切缝从所述地电极面向所述信号电极面方向延伸。

在一些实施例中，所述柔性电路板上形成有阵元间切缝，所述阵元间切缝分割所述柔性电路板的电极，所述阵元间切缝与所述压电层上的所述阵元之间形成的间隙位置对应。