[发明专利]基于三维超声成像的二维阵列超声换能器及其制备方法

说明书

本发明涉及三维超声成像的技术领域，公开了基于三维超声成像的二维阵列超声换能器及其制备方法，二维阵列超声换能器包括绝缘树脂框架、导电背衬板、压电片以及印刷电路板，绝缘树脂框架中具有NxN个填充导电胶的空心通道；导电背衬板设于绝缘树脂框架上；压电片置于导电背衬板上，其中具有NxN个压电阵元；印刷电路板上设有NxN个分别对应置于NxN个所述空心通道中的阵列排针。通过导电胶，将压电阵元与阵列排针电性连接，解决二维阵列超声换能器的阵元复杂的接线工艺，降低制备成本，同时，在接线过程中，由于各压电阵元之间间距过小，避免出现短路的问题；另外，导电背衬板可以吸收压电片背面的无用声波，大大提高二维阵列超声换能器的品质。

技术领域

本发明涉及医用超声成像的技术领域，尤其涉及基于三维超声成像的二维阵列超声换能器及其制备方法。

背景技术

实时三维超声成像技术是当今医疗成像诊断重要的手段之一，这项技术能提高扫描帧频及达到高品质的成像要求，与传统的单阵元和一维阵列超声换能器相比，二维阵列相控阵系统是解决超声实时三维成像的有效手段，它能在两个方向上聚焦，检测空间分辨率大大提高，而且数据采集过程迅速、稳定，不需要移动及旋转超声换能器即可自由的偏转和聚焦实现三维成像，如果时间被计算入另一个维度，则是生成四维影像。

由于基于三维超声成像的二维阵列超声换能器的阵元数目庞大，并且每个阵元需要独立接线，才可以产生独立脉冲信号，而其单阵元尺寸较小，因此，在实际制备过程中，二维阵列超声换能器的阵元接线比较困难，其接线工艺复杂，导致制备费用较高。

目前，只有少数的公司(如西门子、飞利浦)能够生产二维阵列超声换能器。另外，随着目前医疗的发展，对三维超声成像技术的应用会越来越广泛，因此对二维阵列超声换能器的需求会越来越大，目前的制备技术并不能满足实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提供基于三维超声成像的二维阵列超声换能器，旨在解决现有技术中基于三维超声成像的二维阵列超声换能器的接线工艺较复杂，导致成本过高以及难以满足实际需求的问题。

本发明是这样实现的，基于三维超声成像的二维阵列超声换能器，包括绝缘树脂框架、导电背衬板、压电片以及印刷电路板，所述绝缘树脂框架中具有NxN个空心通道，所述空心通道中填充有导电胶；所述导电背衬板设于所述绝缘树脂框架的上表面；所述压电片置于所述导电背衬板的上表面，其中具有NxN个压电阵元；所述印刷电路板设于所述绝缘树脂框架的下方，其上设有NxN个阵列排针，NxN个所述阵列排针的上端分别对应置于NxN个所述空心通道中。

与现有技术相比，本发明提供的二维阵列超声换能器，其通过绝缘树脂框架中的NxN个空心通道中的导电胶，将压电片的NxN个压电阵元与印刷电路板101的NxN个阵列排针电性连接，从而可以完成压电片的NxN个压电阵元的信号传输，优化二维阵列超声换能器的阵元接线技术，解决了复杂的接线工艺，从而大大降低制备成本，使得二维阵列超声换能器可以满足现时需求，同时，在接线过程中，由于各压电阵元之间间距过小，避免出现短路的问题；另外，导电背衬板可以吸收压电片背面的无用声波，大大提高二维阵列超声换能器的品质。

本发明还提供了基于三维超声成像的二维阵列超声换能器的制备方法，包括以下步骤：

1)、制备具有NxN个空心通道的绝缘树脂框架以及压电片；

2)、将印刷电路板置于所述绝缘树脂框架的下方，其上的NxN个阵列排针分别对应置于NxN个空心通道中，且用导电胶分别填充NxN个空心通道；

3)、于所述绝缘树脂框架的上表面制备导电背衬板，将所述压电片设于所述导电背衬板的上表面；

4)、于所述压电片的上表面设置匹配层，且使所述压电片中形成NxN个压电阵元；

5)、于所述NxN个压电阵元之间填充隔声去耦材料；

6)、在所述匹配层上覆盖聚焦声透镜。