二维阵列换能器的制造方法及二维阵列换能器与流程

本发明涉及二维阵列换能器技术领域，尤其涉及一种二维阵列换能器的制造方法及二维阵列换能器。

背景技术：

当前，超声诊断装置在医疗领域有着广泛的应用，通过将超声波发射至对象体内并根据接收的回声进行体内检查，通过测量了解生理或组织结构形态发现人体疾病。而目前三维超声成像是超声医学发展的重要方向之一。在三维超声成像中，三维图像采集一般需要通过二维阵列换能器来实现。

目前，二维阵列换能器根据阵元的排列方式可以分为矩形阵列和圆环阵列，临床上常用二维矩形阵列。而目前制作二维阵列换能器面临诸多困难，特别是对阵元切割技术和阵元之间的电子连接技术要求非常高。近年来，随着阵元切割技术从机械切割、激光切割过渡到微型制模阶段，电子连接技术从手工焊接、弯曲多层电路到超大规模专用集成电路与激光打孔结合，已经能够方便地制作包含几千个阵元的二维阵列，但是距离上万阵元的阵列制作仍有较大距离。可见，如何高效快捷的制造二维阵列换能器成为了当前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种二维阵列换能器的制造方法及二维阵列换能器，以解决如何高效快捷的制造二维阵列换能器的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二维阵列换能器的制造方法，包括：

通过3D打印技术打印第一匹配层和第二匹配层；

将所述第一匹配层粘接到压电晶片的地电极面上，并将第二匹配层粘接到第一匹配层，使得压电晶片、第一匹配层和第二匹配层形成一第一整体部件；

将所述第一整体部件从侧面切割成纵横正交的二维阵列；

将所述纵横正交的二维阵列在成型模具上成型为平面；

根据成型为平面的纵横正交的二维阵列，生成公共电极引线和信号传输通路，形成第二整体部件；

通过3D打印技术，采用一背衬灌注模具将所述第二整体部件外部打印成背衬；

通过3D打印技术，采用一声透镜灌注模具，在背衬固化成型后的部件外侧打印声透镜。

具体的，将所述第一整体部件从侧面切割成纵横正交的二维阵列，包括：

将所述第一整体部件从侧面切割成具有横向切割槽和纵向切割槽的二维阵列，使得所述二维阵列形成多个阵元；

所述横向切割槽从所述压电晶片切透至所述第二匹配层；所述纵向切割槽从所述压电晶片切割，且未切透所述压电晶片。

具体的，所述二维阵列的阵元数目为625个，阵元面积为1.3cm×1.3cm，阵元之间的间隙为0.1mm。

具体的，根据成型为平面的纵横正交的二维阵列，生成公共电极引线和信号传输通路，形成第二整体部件，包括：

将成型为平面的纵横正交的二维阵列的地电极连接导线焊接在一起，形成公共电极引线；

用FPC板逐层将所述压电晶片的信号电极引线与PCB板的信号引线焊接点焊接在一起，形成信号传输通路。

一种二维阵列换能器，包括：压电晶片、采用3D打印获得的第一匹配层和第二匹配层；所述第一匹配层粘接在压电晶片的地电极面上，所述第二匹配层粘接在第一匹配层；所述压电晶片、第一匹配层和第二匹配层形成一第一整体部件；

所述第一整体部件上分布有纵横正交的二维阵列；

所述纵横正交的二维阵列上连接有公共电极引线和信号传输通路；连接有公共电极引线和信号传输通路的纵横正交的二维阵列构成一第二整体部件；

所述第二整体部件外部通过3D打印技术打印有背衬；

在所述背衬外侧通过3D打印技术打印有声透镜。

具体的，所述纵横正交的二维阵列上具有多个横向切割槽和纵向切割槽，使得所述二维阵列上形成有多个阵元；所述横向切割槽从所述压电晶片切透至所述第二匹配层；所述纵向切割槽从所述压电晶片切割，且未切透所述压电晶片；在所述二维阵列的边缘位置设置有电极隔离槽。

此外，所述二维阵列的阵元数目为625个，阵元面积为1.3cm×1.3cm，阵元之间的间隙为0.1mm。

此外，所述纵横正交的二维阵列的地电极连接有地电极连接导线，各地电极连接导线焊接在一起，形成公共电极引线；

所述压电晶片的信号电极连接有信号电极引线，所述信号电极引线通过FPC板逐层与PCB板的信号引线焊接点焊接在一起，形成信号传输通路。

本发明实施例提供的一种二维阵列换能器的制造方法及二维阵列换能器，由于第一匹配层、第二匹配层、背衬及声透镜均采用3D打印技术成型，使得整个二维阵列换能器制造简单且快捷，可以解决当前二维阵列换能器面临的阵元切割技术和阵元之间的电子连接技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供一种二维阵列换能器的制造方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供一种二维阵列换能器的结构示意图一；

图3为本发明实施例提供一种二维阵列换能器的结构示意图二；

图4为本发明实施例中的二维阵列及切割槽示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种二维阵列换能器的制造方法，包括：

步骤101、通过3D打印技术打印第一匹配层和第二匹配层。

步骤102、将所述第一匹配层粘接到压电晶片的地电极面上，并将第二匹配层粘接到第一匹配层，使得压电晶片、第一匹配层和第二匹配层形成一第一整体部件。

步骤103、将所述第一整体部件从侧面切割成纵横正交的二维阵列。

此处，该步骤103可以采用如下方式：将所述第一整体部件从侧面切割成具有横向切割槽和纵向切割槽的二维阵列，使得所述二维阵列形成多个阵元；所述横向切割槽从所述压电晶片切透至所述第二匹配层；所述纵向切割槽从所述压电晶片切割，且未切透所述压电晶片。

此处，所述二维阵列的阵元数目可以为25×25＝625个，阵元面积为1.3cm×1.3cm，阵元之间的间隙为0.1mm。

步骤104、将所述纵横正交的二维阵列在成型模具上成型为平面。

步骤105、根据成型为平面的纵横正交的二维阵列，生成公共电极引线和信号传输通路，形成第二整体部件。

此处，该步骤105可以通过如下方式实现：将成型为平面的纵横正交的二维阵列的地电极连接导线焊接在一起，形成公共电极引线；用FPC板(柔性电路板，Flexible Printed Circuit)逐层将所述压电晶片的信号电极引线与PCB板(印制电路板，Printed Circuit Board)的信号引线焊接点焊接在一起，形成信号传输通路。

步骤106、通过3D打印技术，采用一背衬灌注模具将所述第二整体部件外部打印成背衬。

步骤107、通过3D打印技术，采用一声透镜灌注模具，在背衬固化成型后的部件外侧打印声透镜。

本发明实施例提供的一种二维阵列换能器的制造方法，由于第一匹配层、第二匹配层、背衬及声透镜均采用3D打印技术成型，使得整个二维阵列换能器制造简单且快捷，可以解决当前二维阵列换能器面临的阵元切割技术和阵元之间的电子连接技术问题。

对应于上述的方法实施例，如图2和图3所示，本发明实施例提供一种二维阵列换能器20，包括：压电晶片201、采用3D打印获得的第一匹配层202和第二匹配层203；所述第一匹配层202粘接在压电晶片201的地电极面上，所述第二匹配层203粘接在第一匹配层202；所述压电晶片201、第一匹配层202和第二匹配层203形成一第一整体部件。

所述第一整体部件上分布有纵横正交的二维阵列204。

所述纵横正交的二维阵列204上连接有公共电极引线205和信号传输通路206。连接有公共电极引线和信号传输通路的纵横正交的二维阵列构成一第二整体部件。

所述第二整体部件外部通过3D打印技术打印有背衬207。

在所述背衬207外侧通过3D打印技术打印有声透镜208。

具体的，如图4所示，所述纵横正交的二维阵列204上具有多个横向切割槽209和纵向切割槽210，使得所述二维阵列204上形成有多个阵元211；所述横向切割槽209从所述压电晶片201切透至所述第二匹配层203；所述纵向切割槽210从所述压电晶片201切割，且未切透所述压电晶片201；在所述二维阵列204的边缘位置设置有电极隔离槽212。

此处，所述二维阵列的阵元数目可以为25×25＝625个，阵元面积可以为1.3cm×1.3cm，阵元之间的间隙可以为0.1mm。

此外，如图2所示，所述纵横正交的二维阵列204的地电极连接有地电极连接导线213，各地电极连接导线213焊接在一起，形成公共电极引线205。

此外，如图2和图3所示，所述压电晶片201的信号电极连接有信号电极引线214，所述信号电极引线214通过FPC板215逐层与PCB板216的信号引线焊接点217焊接在一起，形成信号传输通路206。

本发明实施例提供的一种二维阵列换能器的制造方法及二维阵列换能器，由于第一匹配层、第二匹配层、背衬及声透镜均采用3D打印技术成型，使得整个二维阵列换能器制造简单且快捷，可以解决当前二维阵列换能器面临的阵元切割技术和阵元之间的电子连接技术问题。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。