多層疊片超聲換能器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多層超聲換能器及其制造方法，并且特別涉及具有改進(jìn)振動(dòng)特性的多層超聲換能器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]換能器是一種可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號(hào)的裝置。例如，揚(yáng)聲器中的傳感器可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)從而來產(chǎn)生聲波。同樣傳感器也經(jīng)常被用來生成高頻率的超聲波以供使用，例如醫(yī)學(xué)成像、無損檢測等。
[0003]用于醫(yī)療成像的超聲換能器由許多元件組成，而且元件之間的距離隨著用戶要求的不斷提升也在不斷的變小。隨著超聲換能器中元件尺寸的減小，超聲成像診斷系統(tǒng)中超聲換能器和超聲成像診斷系統(tǒng)之間的電阻抗失配正在成為亟待解決的嚴(yán)重問題。
[0004]一般而言，換能器中的壓電元件的阻抗在100歐姆至1000歐姆的范圍內(nèi)變化，而用于在超聲換能器同超聲成像診斷系統(tǒng)之間的通信電纜的阻抗一般在50歐姆至75歐姆范圍內(nèi)，他們之間呈現(xiàn)出很大的差異。這種電阻抗失配會(huì)使得超聲換能器的能量轉(zhuǎn)換效率大大降低，反過來又會(huì)導(dǎo)致傳感器的靈敏度下降和信噪比的上升，從而妨礙了對(duì)超聲圖像的信號(hào)的處理。
[0005]現(xiàn)有解決此問題的方法通常有兩種:一種方法是通過外加并聯(lián)電容的方式來相應(yīng)的減小超聲換能器的阻抗與成像系統(tǒng)間的阻抗失配問題，但是外加元件在某種程度上又提升了成本費(fèi)用、制作的復(fù)雜程度等；另一種方法是相應(yīng)的增大壓電陣子與壓電陣子之間的間距，但是由于陣子距離的增大又會(huì)出現(xiàn)旁瓣和柵瓣的問題，就會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器的整體性能下降。
[0006]如果同樣厚度的壓電晶片彼此間相互并聯(lián)連接，那么阻抗與壓電晶片數(shù)量之間的關(guān)系可以表示為:Z(N) =Z(1)/N2。其中N、Z分別表示壓電晶片的數(shù)量、阻抗。也就是說，隨著壓電晶片數(shù)量的增加，阻抗會(huì)不斷的降低。這樣，基于此原理就可以降低傳感器壓電元件的高阻抗，可以解決上面提到的阻抗失配問題。
[0007]然而，上面提到的這種形式的多層超聲換能器，由于在壓電晶片同聲學(xué)匹配層之間添加一層柔性電路板或者其他的耦合層使得壓電陣子具有振動(dòng)特性差的缺點(diǎn)。例如，某些專利為了連接壓電組件的電極在前后表面都形成了柔性電路板；具體結(jié)構(gòu)為:在壓電晶片組件的前表面形成具有幾十微米厚度的柔性電路板，從而導(dǎo)致組件的振動(dòng)特性變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種多層疊片超聲換能器及其制造方法，以在降低超聲換能器中壓電晶片的阻抗的同時(shí)，減小由于附加耦合層或者柔性電路板的引入而導(dǎo)致的抑制壓電晶片振動(dòng)的問題。
[0009]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多層疊片超聲換能器，所述多層疊片超聲換能器包括:
[0010]壓電晶片組件，所述壓電晶片組件包含多個(gè)相互粘接的壓電晶片；
[0011]其中，每個(gè)壓電晶片的表面包含多個(gè)斷口，所述多個(gè)斷口將對(duì)應(yīng)的壓電晶片的電極層分隔為多個(gè)電極；
[0012]相互粘接的壓電晶片的粘接面的電極的極性相同；
[0013]所述壓電晶片組件的一側(cè)還粘接有至少一層聲學(xué)匹配層，
[0014]所述壓電晶片組件的另一側(cè)還粘接有至少一層背襯層；
[0015]其中，所述至少一層聲學(xué)匹配層中最靠近所述壓電晶片組件的聲學(xué)匹配層包含一導(dǎo)電區(qū)域，或者所述至少一層背襯層中最靠近所述壓電晶片組件的背襯層包含一導(dǎo)電區(qū)域。
[0016]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種制造多層疊片超聲換能器的方法，所述多層疊片超聲換能器包含多個(gè)壓電晶片，所述方法包括:
[0017]在每個(gè)壓電晶片的表面形成多個(gè)斷口，以通過所述多個(gè)斷口將對(duì)應(yīng)的壓電晶片的電極層分隔為多個(gè)電極；
[0018]將多個(gè)所述形成多個(gè)斷口的壓電晶片粘接在一起形成壓電晶片組件，其中，相互粘接的壓電晶片的粘接面的電極的極性相同；
[0019]在所述壓電晶片組件的一側(cè)粘接至少一層聲學(xué)匹配層，并在所述壓電晶片組件的另一側(cè)粘接至少一層背襯層；
[0020]將所述至少一層聲學(xué)匹配層中最靠近所述壓電晶片組件的聲學(xué)匹配層的一部分區(qū)域制作成一導(dǎo)電區(qū)域，或者將所述至少一層背襯層中最靠近所述壓電晶片組件的背襯層的一部分區(qū)域制作成一導(dǎo)電區(qū)域。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是:本發(fā)明實(shí)施例將多個(gè)包含多個(gè)斷口的壓電晶片相互粘接在一起形成壓電晶片組件，相互粘接的壓電晶片的粘接面的電極的極性相同，從而可有效降低壓電晶片的阻抗。而且，通過將聲學(xué)匹配層或者背襯層的的一部分區(qū)域制作成導(dǎo)電區(qū)域，從而不需要在壓電晶片組件與聲學(xué)匹配層或背襯層之間使用其他的附加耦合層或者柔性電路板就可以直接將壓電晶片的電極引導(dǎo)出來，減小了由于附加耦合層或者柔性電路板的引入而導(dǎo)致的抑制壓電晶片振動(dòng)的問題，具有較強(qiáng)的易用性和實(shí)用性。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的多層疊片超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一多層疊片超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一多層疊片超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一多層疊片超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一多層疊片超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的制造多層疊片超聲換能器的方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似應(yīng)用，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0030]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。[0031 ] 為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)行說明。
[0032]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的多層疊片超聲換能器的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0033]所述多層疊片超聲換能器包括:
[0034]壓電晶片組件，所述壓電晶片組件包含多個(gè)相互粘接的壓電晶片(圖1中僅示出兩個(gè))；
[0035]如圖1所示，分別在第一壓電晶片20的第一主表面形成第一斷口 21，在第一壓電晶片20的第二主表面形成第二斷口 22，斷口的位置可以是壓電晶片的任意位置，尺寸不做限制。通過所述第一斷口 21和第二斷口 22將所述第一壓電晶片20的電極層分隔為第一電極23和第二電極24。其中，第一電極23可以為正電極或負(fù)電極，同理第二電極24也可以為正電極或負(fù)電極。所述第一電極23和第二電極24都包括一部分環(huán)形區(qū)域的包邊電極，以方便探頭制作時(shí)導(dǎo)線的連接。所述第一電極23和第二電極24從第一壓電晶片20的一面延伸至相對(duì)的另一面，以將上下表面的電極連通在一起。
[0036]與第一壓電晶片20類似，在第二壓電晶片30的第一主表面形成第三斷口 31，在第二壓電晶片30的第二主表面形成第四斷口 32。通過所述第三斷口 31和第四斷口 32將所述第二壓電晶片30的電極層分隔為第三電極33和第四電極34。其中，第三電極33可以為正電極或負(fù)電極，同理第四電極34也可以為正電極或負(fù)電極。所述第三電極33和第四電極34都包括一部分環(huán)形區(qū)域的包邊電極，以方便探頭制作時(shí)導(dǎo)線的連接。所述第三電極33和第四電極34從第二壓電晶片30的一面延伸至相對(duì)的另一面，以將上下表面的電極連通在一起。