超聲探頭及其制備方法與流程

本發(fā)明涉及超聲探頭技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲探頭及其制備方法。

背景技術(shù)：

早期的超聲是二維超聲，顯示的圖像為組織的二維截面信息，為了更加準(zhǔn)確地了解組織結(jié)構(gòu)，需要實時的三維超聲成像。三維超聲成像技術(shù)的核心部件是二維面陣超聲探頭，而二維面陣超聲探頭進(jìn)行三維掃描，就必須要保證每一個陣元可以實現(xiàn)獨立工作。傳統(tǒng)二維面陣超聲探頭的每個陣元有導(dǎo)線單獨控制，那么M×N(M、N可以取任意整值)的二維面陣超聲探頭陣列，就需要M×N條引線將每個陣元單獨連接引線。

目前，有以下幾種超聲探頭的制備方法：

(1)利用校準(zhǔn)夾具，將柔性電路板中的電極引線對應(yīng)插入校準(zhǔn)孔，再將背襯材料注入六面體成型區(qū)域中。待背襯成型后，在其表面鍍導(dǎo)電層，粘貼壓電材料和匹配層，最后鍍公共地電極層，或者將公共地電極層鍍在壓電材料上，再粘貼匹配層。

該方案雖然利用校準(zhǔn)夾具解決了二維面陣由引線數(shù)量較多容易引起的連接錯誤問題，但其中一種方案需要匹配層材料為導(dǎo)電材料，這樣不僅減小匹配層材料的選擇范圍，而且導(dǎo)電材料的價格較為昂貴，大大增加了探頭的制備成本，選用導(dǎo)電匹配層也會增加連接的不可靠性；另一種方案把公共地電極位置選擇在壓電材料與匹配層之間，雖然沒有了對匹配層材料的限制，但引線在工藝上很難操作。

(2)公開號為CN102755176A的中國專利，實現(xiàn)方案為：對壓電材料進(jìn)行減薄、鍍電極和極化處理，形成壓電層，在極化后的壓電層上下側(cè)分別粘接匹配層和背襯材料；將上表面分散切割為N列，只切穿匹配層和壓電元件層，將下表面分散切割為N行，只切穿背襯和壓電元件層；然后在刀縫中填去耦材料；在匹配層和背襯上分別連接N根導(dǎo)線(每一行或列連接一根導(dǎo)線)；最后封裝外殼，完成二維超聲波面陣探頭 的制備。

該方案中，引線是連接在匹配層與背襯上的，那么就必須要分割匹配層與背襯，由于匹配層、壓電層、背襯的總厚度相對現(xiàn)在的工藝條件來說很難切穿，此方案在切割時沒有切穿背襯，通過減薄的方法露出切縫，不僅在工藝上增加了工序而且限制了背襯的厚度，如果背襯厚度達(dá)不到設(shè)計指定厚度，那么壓電陣元背面的聲能不能完全衰減，達(dá)不到添加背襯的目的。

(3)公開號為CN102151150A的中國專利，實現(xiàn)方案為：將第一匹配層和第二匹配層依次粘接到壓電晶片的地電極面上；將粘接好的工件從壓電晶片側(cè)切割成縱橫正交的二維陣列，其橫向切割槽切透至第二匹配層，縱向切割槽未切透壓電晶片，保證地電極面的橫向連通；將切割好的工件放置在成型模具上成型；將地電極連接導(dǎo)線并聯(lián)焊接在一起作為公共電極引線；用FPC板逐層將壓電晶片的信號電極引線與PCB板的信號引線焊接點焊接在一起；將焊接并測試合格的工件裝入背襯灌注模具，將背襯材料灌注到模具中，固化成型；將背襯固化成型的工件裝入聲透鏡灌注模具中，將聲透鏡材料灌注到模具中，固化成型；最后封裝外殼，完成二維陣列三維成像換能器的制備。

該方案與(1)中的第二種實現(xiàn)方案相似，把公共地電極位置選擇在壓電材料與匹配層之間，采用包邊電極引線方法，由于壓電元件的尺寸問題，這種引線方法不牢固，連接的不可靠性增大，而且工藝上很難操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種超聲探頭及其制備方法，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中超聲探頭的公共地電極引線在工藝上難操作的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種超聲探頭，包括一外殼，所述外殼內(nèi)包括：從下至上依次粘接的背襯、壓電層、匹配層和聲透鏡；其中，所述背襯內(nèi)嵌有導(dǎo)線陣列，所述導(dǎo)線陣列從所述背襯的底面露出預(yù)設(shè)長度，所述背襯的頂面濺射電極；所述壓電層的下表面和上表面均濺射電極，形成第一濺射面和第二濺射面；所述第一濺射面與所述背襯的濺射面通過導(dǎo)電膠對齊粘接，構(gòu)成壓電背襯單元；所述壓電背襯單元的一側(cè)面濺射電極，與所述第二濺射面聯(lián)通；地電極導(dǎo)線由該側(cè)面引出，并從所述背襯的底面露出所述預(yù)設(shè)長度；所述壓電層上具有第一刀縫，所述第一刀縫沿著與所述 側(cè)面平行的方向從所述上表面切至所述背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處；所述匹配層上具有第二刀縫，所述第二刀縫沿著與所述側(cè)面垂直的方向從所述匹配層頂面經(jīng)所述壓電層切至所述背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處。

在一個實施例中，所述第一刀縫和所述第二刀縫填充有去耦材料。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種超聲探頭的制備方法，包括：制備壓電層，并在所述壓電層的下表面濺射電極，形成第一濺射面；利用背襯夾具和柔性電路板制備嵌有導(dǎo)線陣列的背襯，并在所述背襯的頂面濺射電極，其中，所述導(dǎo)線陣列從所述背襯的底面露出預(yù)設(shè)長度；利用導(dǎo)電膠將所述第一濺射面與所述背襯的濺射面對齊粘接，構(gòu)成壓電背襯單元，沿著與所述壓電背襯單元一側(cè)面平行的方向從所述壓電背襯單元的頂面切至所述背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處；在所述壓電背襯單元的頂面與所述側(cè)面濺射電極，并在所述側(cè)面引出地電極導(dǎo)線，所述地電極導(dǎo)線從所述背襯的底面露出所述預(yù)設(shè)長度；在所述壓電層上方添加匹配層，沿著與所述側(cè)面垂直的方向從所述匹配層頂面經(jīng)所述壓電層切至所述背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處；在所述匹配層上方添加聲透鏡，并用外殼進(jìn)行封裝，得到超聲探頭。

在一個實施例中，制備壓電層，包括：對單體陶瓷片進(jìn)行縱橫切割，在刀縫中填充去耦材料并固化；將切割后的陶瓷減薄到預(yù)設(shè)的厚度尺寸，并磨掉未切穿的壓電晶片，使切縫全部露出，得到所述壓電層。

在一個實施例中，利用背襯夾具和柔性電路板制備嵌有導(dǎo)線陣列的背襯，包括：將所述柔性電路板放入所述背襯夾具中，利用定位孔校準(zhǔn)后灌入背襯材料，待所述背襯材料固化后取掉所述背襯夾具，并去掉所述柔性電路板的外圍定位框；將所述固化的背襯材料磨到預(yù)設(shè)尺寸，使所述背襯的底面露出導(dǎo)線陣列。

在一個實施例中，所述方法還包括：在刀縫中添加去耦材料，當(dāng)所述去耦材料固化后將所述去耦材料磨平。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種超聲探頭，包括一外殼，所述外殼內(nèi)包括：從下至上依次粘接的背襯、壓電層、匹配層和聲透鏡；其中，所述背襯內(nèi)嵌有導(dǎo)線陣列，所述導(dǎo)線陣列從所述背襯的底面露出預(yù)設(shè)長度，所述背襯的頂面濺射電極；所述壓電層的一側(cè)為階梯狀，所述壓電層的下表面和上表面均濺射電極，形成第一濺射面和第二濺射面；所述第一濺射面與所述背襯的濺射面通過導(dǎo)電膠對齊粘接，構(gòu)成壓電背襯單元，階梯處連接有導(dǎo)線，使離散電極成為連續(xù)的整體，所述導(dǎo)線連接有地電極 導(dǎo)線，所述地電極導(dǎo)線從所述背襯的底面露出所述預(yù)設(shè)長度；所述壓電層上具有第一刀縫，所述第一刀縫沿著與所述階梯狀所在側(cè)面平行的方向從所述壓電背襯單元的頂面切至所述背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處；所述匹配層上具有第二刀縫，所述第二刀縫沿著與所述階梯狀所在側(cè)面垂直的方向從所述匹配層頂面經(jīng)所述壓電層切至所述背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處。

在一個實施例中，所述第一刀縫和所述第二刀縫填充有去耦材料。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種超聲探頭的制備方法，包括：制備壓電層，其中，在所述壓電層的一側(cè)，將所述壓電層的上表面磨去預(yù)定高度和寬度，得到第一表面，所述第一表面與所述上表面形成階梯狀，并在所述壓電層的下表面濺射電極，形成第一濺射面；利用背襯夾具和柔性電路板制備嵌有導(dǎo)線陣列的背襯，并在所述背襯的頂面濺射電極，其中，所述導(dǎo)線陣列從所述背襯的底面露出預(yù)設(shè)長度；利用導(dǎo)電膠將所述第一濺射面與所述背襯的濺射面對齊粘接，構(gòu)成壓電背襯單元，沿著與所述階梯狀所在側(cè)面平行的方向從所述壓電背襯單元的頂面切至所述背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，并在所述壓電背襯單元的頂面濺射電極；在所述壓電層上方添加匹配層，沿著與所述階梯狀所在側(cè)面垂直的方向從所述匹配層頂面經(jīng)所述壓電層切至所述背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處；在階梯處連接導(dǎo)線，使離散電極成為連續(xù)的整體，并從所述導(dǎo)線引出地電極導(dǎo)線，其中所述地電極導(dǎo)線從所述背襯的底面露出所述預(yù)設(shè)長度；在所述匹配層上方添加聲透鏡，并用外殼進(jìn)行封裝，得到超聲探頭。

在一個實施例中，制備壓電層還包括：對單體陶瓷片進(jìn)行縱橫切割，在刀縫中填充去耦材料并固化；將切割后的陶瓷減薄到預(yù)設(shè)的厚度尺寸，并磨掉未切穿的壓電晶片，使切縫全部露出。

在一個實施例中，利用背襯夾具和柔性電路板制備嵌有導(dǎo)線陣列的背襯，包括：將所述柔性電路板放入所述背襯夾具中，利用定位孔校準(zhǔn)后灌入背襯材料，待所述背襯材料固化后取掉所述背襯夾具，并去掉所述柔性電路板的外圍定位框；將所述固化的背襯材料磨到預(yù)設(shè)尺寸，使所述背襯的底面露出導(dǎo)線陣列。

在一個實施例中，所述方法還包括：在刀縫中添加去耦材料，當(dāng)所述去耦材料固化后將所述去耦材料磨平。

通過本發(fā)明的超聲探頭及其制備方法，使用帶定位框的柔性電路板和帶有密封腔體的背襯夾具制備導(dǎo)電背襯，背襯可直接在夾具中成型，避免引線在再次密封填充背 襯材料時發(fā)生偏移，降低了二維面陣多條引線工藝操作的難度，而且增加了引線連接的準(zhǔn)確性和可靠性。切割方案從匹配層頂面經(jīng)壓電層切至背襯濺射層下側(cè)約幾十微米處，大大降低了陣元工作時之間的串聲干擾，提高二維面陣換能器的性能。另外，采用側(cè)面濺射連接地電極引線或臺階成型地電極的方法，這種引線方式避免了在匹配層上或包邊電極引地線，對匹配層材料選擇沒有了限制，降低了生產(chǎn)成本，而且大大增加了連接的可靠性，降低了工藝操作的復(fù)雜程度。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例的超聲探頭的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的超聲探頭的制備方法的流程圖一；

圖3是本發(fā)明實施例的的壓電層制備流程示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例的壓電層單面濺射電極的示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例的嵌有導(dǎo)線陣列且頂面已濺射電極的背襯示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例的壓電背襯單元的示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例的添加了匹配層的壓電背襯單元示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例的超聲探頭的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例的超聲探頭的制備方法的流程圖二；

圖10是本發(fā)明實施例的壓電層的下表面示意圖；

圖11是本發(fā)明實施例的壓電層的上表面示意圖；

圖12是本發(fā)明實施例的添加了匹配層的壓電背襯單元示意圖；

圖13是本發(fā)明實施例的引線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本發(fā)明實施例的超聲探頭的俯視圖；

圖15是本發(fā)明實施例的超聲探頭的剖面圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。 基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實施例提供了一種超聲探頭，圖1是本發(fā)明實施例的超聲探頭的一種結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該超聲探頭包括一外殼(為了清楚展現(xiàn)外殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)，圖1中未示出外殼)，外殼內(nèi)包括：從下至上依次粘接的背襯10、壓電層20、匹配層30和聲透鏡40。

背襯10內(nèi)嵌有導(dǎo)線陣列11，導(dǎo)線陣列11從背襯10的底面露出預(yù)設(shè)長度，背襯10的頂面濺射電極(如圖5所示)。

壓電層20的下表面和上表面均濺射電極，形成第一濺射面(如圖4所示)和第二濺射面(如圖6所示)。

第一濺射面與背襯10的濺射面通過導(dǎo)電膠對齊粘接，構(gòu)成壓電背襯單元；壓電背襯單元的一側(cè)面12濺射電極，與第二濺射面聯(lián)通；地電極導(dǎo)線50由該側(cè)面12引出，并從背襯10的底面露出預(yù)設(shè)長度。該側(cè)面12可以是任一側(cè)面。

壓電層20上具有第一刀縫，第一刀縫沿著與側(cè)面12平行的方向(如圖1中A方向所示，也可稱為橫向切割)從壓電層20的上表面切至背襯10的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處。該預(yù)設(shè)距離可以是幾十微米。上述切割使得壓電層20下方的電極(即第一濺射面和背襯的濺射面)成為縱向離散的電極。

匹配層30上具有第二刀縫，第二刀縫沿著與側(cè)面12垂直的方向(如圖1中B方向所示，也可稱為縱向切割)從匹配層30頂面經(jīng)壓電層20切至背襯10的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離(同上)處。該切割使得各濺射面(即第一濺射面、背襯的濺射面、第二濺射面)的電極成為離散電極。

上述圖1所示的超聲探頭，使用柔性電路板和背襯夾具制備導(dǎo)電背襯，背襯可在夾具中直接成型，避免引線在再次密封填充背襯材料時發(fā)生偏移，降低了二維面陣多條引線工藝操作的難度，增加了引線連接的準(zhǔn)確性和可靠性。切割方案從匹配層頂面經(jīng)壓電層切至背襯濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，大大降低了陣元工作時之間的串聲干擾，提高二維面陣換能器的性能。采用側(cè)面濺射連接地電極引線的方法，這種引線方式避免了在匹配層上或包邊電極引地線，不僅對匹配層材料選擇沒有了限制，降低了生產(chǎn)成本，而且大大增加了連接的可靠性，降低了工藝操作的復(fù)雜程度。

匹配層30可以是一層或多層。濺射的電極可以是NiCr/Cu、NiCr/Ag、NiCr/Au、 Cr/Cu、Cr/Ag、Cr/Au，優(yōu)選的使用NiCr/Au或Cr/Au。

上述第一刀縫和第二刀縫可以填充有去耦材料，例如，環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明實施例還提供了一種超聲探頭的制備方法，用于制備上述圖1所示實施例的超聲探頭。圖2是本發(fā)明實施例的超聲探頭的制備方法的流程圖一，如圖2所示，該方法包括如下的步驟S201至步驟S206。

步驟S201，制備壓電層20，并在壓電層20的下表面濺射電極，形成第一濺射面。

優(yōu)選的，可以通過圖3所示的壓電層制備流程制備壓電層20：對單體陶瓷片進(jìn)行縱橫切割，在刀縫中填充去耦材料(例如環(huán)氧樹脂)并固化；將切割后的陶瓷減薄到預(yù)設(shè)的厚度尺寸(該尺寸可以根據(jù)聲學(xué)參數(shù)確定)，并磨掉未切穿的壓電晶片，使切縫全部露出，得到壓電層，本優(yōu)選實施例中得到的壓電層是1-3型壓電復(fù)合材料?？v橫切割得到的多個小塊稱為壓電元件21。圖4是本發(fā)明實施例的壓電層單面濺射電極的示意圖。

步驟S202，利用背襯夾具和柔性電路板制備嵌有導(dǎo)線陣列11的背襯10，并在背襯10的頂面濺射電極，其中，導(dǎo)線陣列11從背襯10的底面露出預(yù)設(shè)長度。

優(yōu)選的，利用背襯夾具和柔性電路板制備嵌有導(dǎo)線陣列11的背襯10，包括：將柔性電路板放入背襯夾具中，利用定位孔校準(zhǔn)后灌入背襯材料，待背襯材料固化后取掉背襯夾具，并去掉柔性電路板的外圍定位框；將固化的背襯材料磨到預(yù)設(shè)尺寸，使背襯的底面露出導(dǎo)線陣列。嵌有導(dǎo)線陣列且頂面已濺射電極的背襯如圖5所示。

步驟S203，利用導(dǎo)電膠將第一濺射面與背襯10的濺射面對齊粘接，構(gòu)成壓電背襯單元，沿著與壓電背襯單元一側(cè)面12平行的方向(如圖6中A方向所示)從壓電背襯單元的頂面(即壓電層20的上表面)切至背襯10的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，使得壓電層20下方的電極(即第一濺射面和背襯10的濺射面)成為縱向離散的電極。其中，該側(cè)面12可以是任一側(cè)面，該預(yù)設(shè)距離可以是幾十微米。切割后可以在刀縫中添加去耦材料(如環(huán)氧樹脂)，當(dāng)去耦材料固化后將去耦材料磨平。

步驟S204，在壓電背襯單元的頂面與該側(cè)面12濺射電極(參見圖6中的濺射面)，并在該側(cè)面12引出地電極導(dǎo)線50，地電極導(dǎo)線50從背襯10的底面露出預(yù)設(shè)長度。其中，上述濺射電極的方式可以保證頂面與側(cè)面12的聯(lián)通，為公共地電極，并由此引出地電極導(dǎo)線。

步驟S205，在壓電層20上方添加匹配層30，沿著與該側(cè)面12垂直的方向(如 圖7中B方向所示)從匹配層30頂面經(jīng)壓電層20切至背襯10的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，使得各濺射面(即第一濺射面、背襯的濺射面、壓電背襯單元頂部的濺射面)的電極成為離散電極。切割后可以在刀縫中添加去耦材料(如環(huán)氧樹脂)，當(dāng)去耦材料固化后將去耦材料磨平。圖7中右側(cè)為局部放大圖。

步驟S206，在匹配層30上方添加聲透鏡40，并用外殼進(jìn)行封裝，得到超聲探頭。

上述圖2所示的超聲探頭制備方法，使用柔性電路板和背襯夾具制備導(dǎo)電背襯，背襯可在夾具中直接成型，避免引線在再次密封填充背襯材料時發(fā)生偏移，降低了二維面陣多條引線工藝操作的難度，增加了引線連接的準(zhǔn)確性和可靠性。切割方案從匹配層頂面經(jīng)壓電層切至背襯濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，大大降低了陣元工作時之間的串聲干擾，提高二維面陣換能器的性能。采用側(cè)面濺射連接地電極引線的方法，這種引線方式避免了在匹配層上或包邊電極引地線，不僅對匹配層材料選擇沒有了限制，降低了生產(chǎn)成本，而且大大增加了連接的可靠性，降低了工藝操作的復(fù)雜程度。

本發(fā)明實施例還提供了另一種超聲探頭，圖8是本發(fā)明實施例的超聲探頭的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，包括一外殼(為了清楚展現(xiàn)外殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)，圖8中未示出外殼)，外殼內(nèi)包括：從下至上依次粘接的背襯100、壓電層200、匹配層300和聲透鏡400。

背襯100內(nèi)嵌有導(dǎo)線陣列101，導(dǎo)線陣列101從背襯100的底面露出預(yù)設(shè)長度，背襯100的頂面濺射電極。

壓電層200的一側(cè)為階梯狀(如圖11所示)，壓電層200的下表面和上表面均濺射電極，形成第一濺射面(如圖10所示)和第二濺射面(如圖8中濺射面所示)。壓電層200包括多個壓電元件201。

第一濺射面與背襯100的濺射面通過導(dǎo)電膠對齊粘接，構(gòu)成壓電背襯單元，階梯處連接有導(dǎo)線500(如圖13所示)，使離散電極成為連續(xù)的整體，導(dǎo)線500連接有地電極導(dǎo)線600，地電極導(dǎo)線600從背襯100的底面露出預(yù)設(shè)長度。

壓電層200上具有第一刀縫，第一刀縫沿著與階梯狀所在側(cè)面平行的方向(如圖1中A方向所示，也可稱為橫向切割)從壓電背襯單元的頂面(即壓電層200的上表面)切至背襯100的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處。該預(yù)設(shè)距離可以是幾十微米。上述切割使得壓電層20下方的電極(即第一濺射面和背襯的濺射面)成為縱向離散的電極。

匹配層300上具有第二刀縫，第二刀縫沿著與階梯狀所在側(cè)面垂直的方向(如圖 1中B方向所示，也可稱為縱向切割)從匹配層300頂面經(jīng)壓電層200切至背襯100的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離(同上)處。該切割使得各濺射面(即第一濺射面、背襯的濺射面、第二濺射面)的電極成為離散電極。

上述圖8所示的超聲探頭，使用柔性電路板和背襯夾具制備導(dǎo)電背襯，背襯可在夾具中直接成型，避免引線在再次密封填充背襯材料時發(fā)生偏移，降低了二維面陣多條引線工藝操作的難度，增加了引線連接的準(zhǔn)確性和可靠性。切割方案從匹配層頂面經(jīng)壓電層切至背襯濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，大大降低了陣元工作時之間的串聲干擾，提高二維面陣換能器的性能。采用臺階成型地電極引線的方法，這種引線方式避免了在匹配層上或包邊電極引地線，不僅對匹配層材料選擇沒有了限制，降低了生產(chǎn)成本，而且大大增加了連接的可靠性，降低了工藝操作的復(fù)雜程度。

濺射的電極可以是NiCr/Cu、NiCr/Ag、NiCr/Au、Cr/Cu、Cr/Ag、Cr/Au，優(yōu)選的使用NiCr/Au或Cr/Au。

上述第一刀縫和第二刀縫可以填充有去耦材料，例如，環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明實施例還提供了一種超聲探頭的制備方法，用于制備上述圖8所示實施例的超聲探頭。圖9是本發(fā)明實施例的超聲探頭的制備方法的流程圖二，如圖9所示，該方法包括如下的步驟S901至步驟S906。

步驟S901，制備壓電層200，其中，在壓電層200的一側(cè)，將壓電層200的上表面202磨去預(yù)定高度和寬度，得到第一表面203，第一表面203與上表面202形成階梯狀，并在壓電層200的下表面濺射電極，形成第一濺射面。如圖10和圖11所示。

具體的，可以通過以下步驟制備壓電層200：對單體陶瓷片進(jìn)行縱橫切割，在刀縫中填充去耦材料(例如環(huán)氧樹脂)并固化；將切割后的陶瓷減薄到預(yù)設(shè)的厚度尺寸(該尺寸可以根據(jù)聲學(xué)參數(shù)確定)，并磨掉未切穿的壓電晶片，使切縫全部露出；將壓電層的任意一側(cè)留一定的余量(方便引線)，然后將預(yù)留區(qū)域向下磨去一定的高度，與上表面形成臺階，在下表面濺射電極。圖10是本發(fā)明實施例的壓電層的下表面示意圖，圖11是本發(fā)明實施例的壓電層的上表面示意圖。本優(yōu)選實施例中得到的壓電層是1-3型壓電復(fù)合材料?？v橫切割得到的多個小塊稱為壓電元件201。

步驟S902，利用背襯夾具和柔性電路板制備嵌有導(dǎo)線陣列101的背襯100，并在背襯100的頂面濺射電極，其中，導(dǎo)線陣列101從背襯100的底面露出預(yù)設(shè)長度。

優(yōu)選的，利用背襯夾具和柔性電路板制備嵌有導(dǎo)線陣列101的背襯100，包括： 將柔性電路板放入背襯夾具中，利用定位孔校準(zhǔn)后灌入背襯材料，待背襯材料固化后取掉背襯夾具，并去掉柔性電路板的外圍定位框；將固化的背襯材料磨到預(yù)設(shè)尺寸，使背襯的底面露出導(dǎo)線陣列。

步驟S903，利用導(dǎo)電膠將第一濺射面與背襯的濺射面對齊粘接，構(gòu)成壓電背襯單元，沿著與階梯狀所在側(cè)面平行的方向(如圖12中A方向所示)從壓電背襯單元的頂面(即臺階成型面，包括上表面和第一表面)切至背襯的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，并在壓電背襯單元的頂面濺射電極。上述切割使得壓電層200下方的電極(即第一濺射面和背襯的濺射面)成為縱向離散的電極。切割后可以在刀縫中添加去耦材料，當(dāng)去耦材料固化后將去耦材料磨平。

步驟S904，在壓電層200上方添加匹配層300，沿著與階梯狀所在側(cè)面垂直的方向(如圖12中的方向B所示，可以稱為縱向切割)從匹配層300頂面經(jīng)壓電層200切至背襯100的濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，使其形成離散電極。該預(yù)設(shè)距離可以是幾十微米。切割后可以在刀縫中添加去耦材料，當(dāng)去耦材料固化后將去耦材料磨平。該切割使得各濺射面(即第一濺射面、背襯的濺射面、壓電背襯單元頂部的濺射面)的電極成為離散電極。

步驟S905，在階梯處橫向連接一導(dǎo)線500，使離散的公共電極成為連續(xù)的整體，并從該導(dǎo)線500引出地電極導(dǎo)線600，其中地電極導(dǎo)線600從背襯100的底面露出預(yù)設(shè)長度。如圖13所示。

步驟S906，在匹配層300上方添加聲透鏡400，并用外殼進(jìn)行封裝，得到超聲探頭。

上述圖9所示的超聲探頭制備方法，使用柔性電路板和背襯夾具制備導(dǎo)電背襯，背襯可在夾具中直接成型，避免引線在再次密封填充背襯材料時發(fā)生偏移，降低了二維面陣多條引線工藝操作的難度，增加了引線連接的準(zhǔn)確性和可靠性。切割方案從匹配層頂面經(jīng)壓電層切至背襯濺射面下側(cè)預(yù)設(shè)距離處，大大降低了陣元工作時之間的串聲干擾，提高二維面陣換能器的性能。采用臺階成型地電極引線的方法，這種引線方式避免了在匹配層上或包邊電極引地線，不僅對匹配層材料選擇沒有了限制，降低了生產(chǎn)成本，而且大大增加了連接的可靠性，降低了工藝操作的復(fù)雜程度。

圖14是本發(fā)明實施例的超聲探頭的俯視圖，圖15是本發(fā)明實施例的超聲探頭的剖面圖(為圖14中A-A所示方向的剖面圖)。圖14和圖15中所示為兩層匹配層。

上述兩種超聲探頭的方案，采用側(cè)面濺射連接地電極引線或臺階成型地電極的方法，兩種方法基于同一發(fā)明構(gòu)思，即避免在匹配層上或包邊電極引地線。

綜上所述，本發(fā)明實施例提出了一種超聲探頭及其制備方法，適用于制備高頻或低頻二維面陣超聲探頭，也適用于一位線陣超聲探頭。本發(fā)明制備1-3型壓電復(fù)合材料，工藝上相對簡單成熟。使用帶定位框的柔性電路板和帶有密封腔體的背襯夾具制備導(dǎo)電背襯，背襯可直接在夾具中成型，避免引線在再次密封填充背襯材料時發(fā)生偏移，降低了二維面陣多條引線工藝操作的難度，而且增加了引線連接的準(zhǔn)確性和可靠性。切割方案從匹配層頂面經(jīng)壓電層切至背襯濺射層下側(cè)約幾十微米處，大大降低了陣元工作時之間的串聲干擾，提高二維面陣換能器的性能，該切割技術(shù)適合于制備成二維相控陣。另外，本發(fā)明采用側(cè)面濺射連接地電極引線或臺階成型地電極的方法，這種引線方式避免了在匹配層上或包邊電極引地線，對匹配層材料選擇沒有了限制，降低了生產(chǎn)成本，而且大大增加了連接的可靠性，降低了工藝操作的復(fù)雜程度。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。