[发明专利]具有包括厚金属层的柔性印刷电路板的超声波换能器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波换能器，其使用超声波以获得对象的内部图像信息。

背景技术

超声波诊断装置是通过将超声波信号发射到对象并用反射的超声波信号对对象的内部组织进行成像的装置。超声波诊断装置将超声波信号发送到待检查对象的诊断部位，并且接收从具有不同声阻抗的对象的内部组织之间的边界反射的超声波信号，从而能够获得诊断部位的图像信息。

超声波诊断装置包括：超声波换能器，其将超声波信号发送到对象，并接收从对象反射的超声波信号。超声波换能器包括有源元件、匹配层和背衬层。

发明内容

[技术问题]

根据实施方式提供一种具有柔性印刷电路板的超声波换能器及其制造方法，所述超声波换能器具有厚金属层以便提高灵敏度和带宽。

[技术方案]

本发明提供了一种超声波换能器，其包括：有源元件，其配置成产生超声波信号并且以所产生的超声波信号的中心频率为基准具有1/4波长以下的厚度；以及柔性印刷电路板，其包括金属层，所述金属层形成在所述有源元件的一个表面上且电连接到所述有源元件，并具有预定的厚度以阻挡超声波在与超声波的预定行进路径相反的方向上传播。

以超声波信号的中心频率为基准，所述金属层的厚度可以为2/3波长以上。

柔性印刷电路板的金属层可以形成在有源元件的后表面上并向有源元件施加电信号，有源元件可以通过从金属层施加的电信号产生超声波信号并发送超声波信号，并且金属层和有源元件之间的界面可以由于金属层的厚度而起到节点的作用，以阻挡超声波信号从有源元件沿着形成在柔性印刷电路板后表面的背衬层的方向传播，使得超声波信号仅在超声波的预定行进路径的方向上传播，从而增加超声换能器的灵敏度和带宽。

柔性印刷电路板的金属层可以在有源元件的一个表面上被沉积至预定的厚度。柔性印刷电路板的金属层可以被沉积成厚膜。

金属层的声阻抗和热导率可以通过选择或混合至少一种或多种金属原料来控制。金属层可以由铜、金、银、铝、钨、钽、钴、镍、铟、铍、黄铜、铁、铂、钛、碳化钨、氧化钼、碳化铬、碳化钽、通过石墨化聚合物膜而获得的PGS石墨片、石墨、碳纳米管、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化铍、氧化镁和氧化锌中的一种或其组合形成。

超声波换能器还可以包括接地片，其形成在有源元件的另一表面上并电连接到有源元件。

本发明还提供了一种制造超声波换能器的方法，该方法包括：以超声波信号的中心频率为基准，设置厚度为1/4波长以下的超声波元件；以及形成柔性印刷电路板，该柔性印刷电路板在所述有源元件的一个表面上包括金属层，其中所述柔性印刷电路板的形成包括：增加所述金属层的厚度以便阻挡超声波从所述有源元件在与超声波的预定行进路径的方向相反的方向上传播。

通过增加金属层的厚度来形成柔性印刷电路板可以包括：以超声波信号的中心频率为基准，将厚度增加到2/3波长以上。通过增加金属层的厚度来形成柔性印刷电路板可以包括：在有源元件的表面上将金属层沉积成厚膜。

[有益效果]

根据一个实施方式，柔性印刷电路板的金属层的厚度增加，因此金属层和有源元件之间的界面起到节点的作用，以阻挡超声波沿与预定的超声波预定行进路径的方向相反的方向传播，使得超声波信号仅在超声波的预定行进路径的方向上传播，从而提高了超声波换能器的灵敏度和带宽。

此外，为了阻挡超声波在与超声波的预定行进路径的方向相反的方向上传播，仅需要增加柔性印刷电路板的金属层的厚度，而不需要在所述有源元件和背衬层之间添加去匹配层，其中所述去匹配层的声阻抗值大于所述有源元件的声阻抗值，因此其制造方法简单，并且可以降低制造成本。

此外，由于有源元件的厚度是基于中心频率的1/4波长(1/4λ)以下的长度，所以声阻抗减小，并且容易与系统电匹配。在这种情况下，可以通过仅增加柔性印刷电路板的金属层的厚度来提供1/4波长的换能器。

此外，本发明的具有厚金属层的柔性印刷电路板可以应用于任何类型的换能器，例如线性阵列、凸阵、相控阵列和单个元件等类型。

此外，由于当在有源元件的一个表面上形成柔性印刷电路板的金属层时使用厚膜沉积方法，所以可以精确地控制柔性印刷电路板的厚度，而不需要复杂的工艺，例如在传统的加工方法(例如粘接)中所需要的研磨和切割。此外，与加工方法相比，制造成本降低。

附图说明

图1是概略地示出了根据本发明的一个实施方式的具有厚柔性印刷电路板(FPCB)的超声波换能器的配置的结构图。