[发明专利]一种高频阵列换能器

说明书

本发明提出了一种阵列换能器，包括依次设置的声透镜、匹配层、第一柔性电路板组件、压电层、第二柔性电路板组件和背衬层，第一柔性电路板组件和第二柔性电路板组件分别包括至少一块柔性电路板，压电层的第一电极面和第二电极面分别具有电极，且第一电极面和第二电极面中每侧表面的电极割开使压电层形成多个压电阵元；第一柔性电路板组件设置在第一电极面，第一柔性电路板组件引出多个第一电极引线单元，至少一对相邻的压电阵元共同连接同一个第一电极引线单元；第二柔性电路板组件设置在所述第二电极面，第二柔性电路板组件引出多个第二电极引线单元，至少一对相邻的压电阵元共同连接同一个第二电极引线单元。

技术领域

本发明涉及超声换能器技术领域，尤其涉及一种高频阵列换能器。

背景技术

超声成像技术是一种重要的通过医学影像诊断疾病的手段。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。高频阵列超声在高分辨率成像诊断中有重要的应用。

阵列超声换能器主要是用柔性电路板将换能器的阵元引出，为了使超声成像的过程中不产生旁瓣，阵列换能器的间距一般小于一个波长，频率越高，间距越小，阵元越小。高频阵列换能器的接线技术长期以来是换能器制作的重点和难点技术。在阵列换能器中普遍使用的接线技术是使用柔性电路板将压电晶片上的阵元引出，但是由于柔性电路板制作工艺的限制，所能连接的阵元大小和间距受到了限制。

具体地，现有技术受柔性电路板加工工艺影响，柔性电路板上的电路宽度(Wf)和电路之间的间隙(Kf)一般大于等于50微米，因为柔性电路板上的电路宽度要小于等于压电层阵元的宽度(We)，柔性电路板的电路间距(Pf)等于阵元间距(Pe)，从而使换能器的压电层上的阵元宽度必须大于等于50微米，阵元间距必须大于等于100微米。为保证超声成像质量，高频阵列换能器的阵元间距要小于等于超声在水中波长的二分之一，阵元间距100微米，最高只能制作7.5MHz的相控阵，不能满足更高频率阵列换能器的制作需求，而在许多超声应用中，需要应用更高频率的换能器能够提供更好的诊断图像。

其中，Wf+Kf＝Pf

We+Ke＝Pe，Ke为阵元间隙。

为制备更高频率的阵列换能器，现有技术中主要提出了两种导电线路连接方法，然而，其中的通过将柔性电路板的引脚镂空与阵元连接的方法在实际应用中难以实现，而基于增材技术将阵列布置的电机中相应的电极电连接至相应的电连接器的方法需要使用多种精密设备，加工难度大、成本高。

综上所述，阵列换能器中普遍使用的接线技术受柔性板加工工艺影响能够制备的最高频率的换能器无法满足实际应用的需求，现有技术中虽然有提出制备更高频率的阵列换能器的方法，但是仍受其他工艺影响，在实际制备过程中难以实现。

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换能器，能够在不增加工艺复杂性和难度的情况下制备更高频率的阵列换能器。

所述阵列换能器，包括依次设置的声透镜、匹配层、第一柔性电路板组件、压电层、第二柔性电路板组件和背衬层，所述第一柔性电路板组件和所述第二柔性电路板组件分别包括至少一块柔性电路板，所述压电层的第一电极面和第二电极面分别具有电极，且所述第一电极面和所述第二电极面中每侧表面的电极割开使所述压电层形成多个压电阵元；

所述第一柔性电路板组件设置在所述第一电极面，所述第一柔性电路板组件引出多个第一电极引线单元，至少一对相邻的所述压电阵元共同连接同一个所述第一电极引线单元；