[发明专利]一种超声换能器用压电阵元的制作方法

说明书

本发明涉及一种超声换能器用压电阵元的制作方法，其包括将压电陶瓷片减薄至50μm或其以下厚度；于减薄后的压电陶瓷片的两表面分别沉积电极后，再于其中一个表面设置背衬材料，得初始压电阵元；切割初始压电阵元，得压电阵元。本发明提供的技术方案利用减薄压电阵元中压电陶瓷片厚度的工艺，同时实现了压电阵元总体厚度的减小，以及对压电陶瓷片厚度的精确控制，获得了具有可调谐振频率的压电阵元；本发明采用的减薄后再沉积电极、设置背衬材料的技术方案既可使背衬材料设置均匀，又不影响对压电陶瓷片与背衬材料的结合。

技术领域

本发明涉及一种超声换能器，具体涉及一种超声换能器用压电阵元的制作方法。

背景技术

超声换能器作为一种能够实现机械能和电能相互转换的装置，广泛应用于工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等各个行业，尤其是在医用超声成像领域有着重要应用。超声换能器的结构包括外壳、匹配层、压电阵元等，其中，实现能量转换的主要结构为压电陶瓷制成的压电阵元。

随着医疗的进步与发展，临床应用对超声成像的要求越来越高，需要超声换能器同时具备高分辨率、微型化和便携式。对于目前临床上所应用的超声换能器而言，其分辨率与工作频率相关，工作频率越高则分辨率越高。其中，压电阵元作为换能器的核心部件，决定了其工作频率，可通过压电陶瓷厚度的精确调控可实现频率的改变。

现有技术中，压电阵元的制备方法一般为在压电陶瓷上沉积下电极并设置背衬材料得到初始压电阵元后，再减薄、切割初始压电阵元，最后再设置压电阵元的上电极。

因初始阵元的体积较压电陶瓷大，对初始阵元上的压电陶瓷减薄会更为简单，但却无法精确控制压电陶瓷的厚度，且减薄过程中的剪切力又会对与背衬材料连接一侧的下电极产生不利影响，对压电陶瓷与背衬材料的结合也有不利影响，鉴于切割后的压电阵元表面积小，所以设置上电极的操作难度较大，易出现阵元表面电极不均匀以及污染阵元侧面的弊端，从而对压电阵元质量产生不利影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种超声换能器用压电阵元的制作方法，通过本发明提供的技术方案得到体积小，厚度可控且电极沉积均匀的压电阵元。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种超声换能器用压电阵元的制作方法，该方法包括以下步骤：

(1)压电陶瓷片减薄：将压电陶瓷片厚度减薄至小于或等于50μm；

(2)制作初始压电阵元：于减薄后的压电陶瓷片的上下两表面分别沉积电极后，再于沉积后的压电陶瓷片中的一个表面设置背衬材料，得初始压电阵元；

(3)制作压电阵元：切割初始压电阵元，得所述压电阵元。

优选的，所述步骤(1)包括：

研磨金属台；

将粘贴压电陶瓷片的金属台浸于丙酮试剂或酒精中；

用Leica-TXP精研一体机减薄。

优选的，所述减薄包括，

在2000～3000RPM转速和20～40N载荷下，以0.5～1.5μm步进研磨施涂有添加抛光剂的压电陶瓷片。

优选的，所述抛光剂磨料为从金刚石、碳化硅和氧化镁选出的一种或多种。

优选的，所述研磨的次数至少为两次，每次研磨0.5～1.5h。

优选的，所述抛光剂磨料的粒径随研磨次数的增加逐次减小至小于或等于1μm。

优选的，步骤(2)中的所述沉积为磁控溅射沉积或脉冲激光沉积；沉积厚度为0.8～1μm。

优选的，所述磁控溅射沉积为直流磁控溅射沉积或射频磁控溅射沉积；