[发明专利]一种PVDF超声换能器电极的制作方法及PVDF超声换能器

说明书

技术领域

本发明涉及换能压电器件制作领域，尤其涉及一种PVDF超声换能 器电极的制作方法及PVDF超声换能器。

背景技术

随着科学技术的发展，作为光声/超声成像系统中重要元件之一， 聚焦式(点聚焦式)超声换能器在生物医学成像及检测中发挥着越来 越大的作用。聚焦式超声换能器主要分为三种：基于声透镜的聚焦超 声换能器、自聚焦超声换能器以及环形阵列聚焦超声换能器。其中， 基于声透镜的聚焦超声换能器以及自聚焦超声换能器焦距都是固定 的，只有在有限的焦深区域内才能得到高横向分辨率的图像。在聚焦 超声换能器有限的孔径和一定的中心频率的条件下，若要提高其焦深， 则必然导致横向分辨率的降低。而对于环形阵列聚焦超声换能器来说， 它可以通过对电路信号的延迟，来实现超声的动态聚焦与探测，从而 可以实现大焦深的高分辨成像，因此广泛应用于需要高穿透深度的超 声成像与检测。

作为环形阵列聚焦超声换能器的核心单元，环形阵列压电元件可 以是基于压电陶瓷或其它陶瓷类复合压电材料的，也可以是基于PVDF 导电薄膜的。然而，基于压电陶瓷或复合压电材料的环形阵列在工作 时不仅有横向振动的干扰，而且其制作工艺复杂，成本高，目前仅有 少数研究机构能进行此类探头的制作。尤其是在光声成像中，常常需 要将聚焦超声换能器做成中空的结构，以方便入射光的导入。由于压 电陶瓷或者复合压电材料难于加工，所以非常难以做成此类的结构， 因此只能向少数公司或研究机构定制，费用昂贵。

相比而言，PVDF压电薄膜由于其具有成本低、声阻抗和生物组织 相近、频带宽的特点，且其易于加工，能方便中空换能器的制作，使 得基于PVDF的环形阵列聚焦超声换能器在生物医学成像中应用较广。

然而，目前PVDF环形阵列聚焦超声换能器的压电单元大都是用 基于电路板的方法制作的。在这种方法中，首先是在电路板上制作环 形阵列电极，然后将擦去金属电极的PVDF导电薄膜面通过非导电树 脂胶紧压在带有环形电极阵列的电路板上。由于PVDF导电薄膜和环 形电极阵列之间非导电树脂胶层的存在，此类PVDF环形阵列换能器 的灵敏度非常低。

具体结构如图1所示。其中图1a为带有环形阵列电极的电路板， 图1b为基于此电路板制作成的PVDF环形阵列聚焦超声换能器的结 构。图1a所示的电路板和图1b所示的聚焦超声换能器上都在中心开 有一个孔，以方便光声成像时激发光从中心穿过。图1a中11为电路 板绝缘基层，12为环形阵列电极。将一片单面带有金属电极的PVDF 导电薄膜用非导电树脂紧胶贴在图1a所示的电路板上，接线并封装后， 得到图1b所示的PVDF环形阵列聚焦超声换能器。图1b中，13和16 分别为此聚焦超声换能器的地线和信号线，19为PVDF导电薄膜，110 为PVDF导电薄膜的表面电极，14为封装用的非导电树脂胶，17为金 属外壳屏蔽层。18为粘结电路板和PVDF导电薄膜19所需的非导电树 脂胶，由于此胶层的存在，环形阵列电极12和PVDF导电薄膜19并 没有直接连通，相当于额外串联了一个较大的电容，因此其探测灵敏 度非常低。

此外，也有研究者采用标准铬光刻的方法来直接在PVDF导电薄 膜上制作PVDF环形电极阵列。然而目前已经商业化的PVDF导电薄 膜大都两面镀银或者铝电极，此方法需要将原有的银或铝电极擦去， 另外镀铬电极，然后再进行光刻。工艺复杂，加工周期长，价格高。

发明内容

基于现有技术的缺陷，本发明提供一种PVDF超声换能器电极的 制作方法及PVDF超声换能器，已解决现有的超声换能器制作方法工 艺复杂、价格昂贵的技术问题。

第一方面，本发明提供一种PVDF超声换能器电极的制作方法， 包括：

获取超声换能器电极的图案；

将所述图案覆盖在PVDF导电薄膜上，所述PVDF导电薄膜的上 下表面的电极为铝电极，且其上表面涂有感光材料；

对覆盖了图案的PVDF导电薄膜进行曝光、显影、蚀刻及脱模处 理，得到超声换能器电极。

可选地，所述将所述图案覆盖在PVDF导电薄膜上，具体包括：

在掩膜板上制作所述超声换能器电极的图案，将带有所述图案的 所述掩膜板覆盖在所述PVDF导电薄膜上；或

将所述超声换能器电极的图案通过光学方法成像在所述PVDF导 电薄膜上。