超声探头及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波成像设备的技术领域，尤其涉及超声探头及其制造方法。
【背景技术】
[0002]超声成像是目前广泛应用的检测和诊断手段，其具有无损、价廉、便捷以及可靠等优点。通过超声探头产生的超声波信号在不透光介质内传播，接收不透光物体内所反射超声波信号的强度、频率、时间以及相位等信息，并对接收的信号进行处理，从而获得反映被探测的不透光介质内部结构声学特性分布的直观图像。
[0003]采用一维线阵或凸阵的超声探头，可以获得被探测物体内部结构的二维截面图像，为了获得更为清楚可见的图像细节，例如改善探头仰角方向的性能，或者为了呈现被探测物体内部结构的立体图像，则需要采用矩形阵列的超声探头进行发射和接收超声讯号，主要包括1.25维、1.5维、1.75维和2维阵列式超声探头。然而，采用这些矩形阵列的超声探头，则显著增加了阵列的阵元数量，并且，需要将各个阵元所包含压电晶片的两端电极引出至探头电路上，这样，巨大数目的阵元数量增加了工艺难度和制造成本，各个阵元有效和可靠的电路连接引出已成为矩形阵列超声探头的关键技术之一。
[0004]现有技术中，阵元电极的连接引出主要有以下两种方式。
[0005]第一种方式，在阵元的前端和后端路径之一或两个路径上配置柔性线路板或者基板或者接地铜箔，如中国专利CN101797166A和CN103210665A所公布的方法。这种方式对阵元切割和粘接对位工艺的精度要求非常高，直接影响到产生探头的生产效率和成品率，并且，该方式中的超声探头所配置基板的厚度对超声波传播路径产生影响，例如，柔性线路板的厚度一般不会少于25微米，引入的电连接片(如柔性电路板、接地铜箔等起电连接作用的配件)的厚度以及用以粘接电连接片的胶层厚度则会大大降低了探头的灵敏度和带宽，并且探头频率越高，电连接片和胶层厚度对探头响应特性影响越为严重，进一步降低超声探头超声成像的质量。
[0006]第二种方式，在超声探头中增加导电构件，利用导电构件连接阵元，例如在背衬材料中嵌入扁线或在阵元上设置注入导电胶的接线孔，这种方式使得超声探头的结构和工艺复杂化，需要对引入的导电构件精细加工，以及阵元之间需要精确对位，从而使得超声探头难以批量化生产。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供超声探头，旨在解决现有技术中的超声探头的生产效率低、成像质量差以及难以实现批量生产的问题。
[0008]本发明是这样实现的，超声探头，包括压电晶片，所述压电晶片的前表面设有多排横向布置的行电极，多排所述行电极相间隔布置，且在多排所述行电极上粘接有匹配层；各个所述行电极通过所述压电晶片的侧壁，延伸至所述压电晶片后表面的两侧，形成包边电极；所述压电晶片的后表面设有多排纵向布置的列电极，多排所述列电极位于所述压电晶片后表面两侧的包边电极之间，且相间隔布置；
[0009]相邻的所述行电极之间具有横向切槽，所述横向切槽的前端朝上贯穿所述匹配层；相邻的所述列电极之间具有纵向切槽，所述纵向切槽的后端贯穿所述压电晶片的后表面；
[0010]在所述压电晶片后表面的包边电极及列电极上连接引线，所述引线连接于电路板。
[0011]本发明还提供了超声探头的制造方法，包括以下步骤:
[0012]I)、在所述压电晶片的前表面上涂覆多排横向布置的行电极，多排所述行电极相间隔布置，各个所述行电极的两端通过所述压电晶片的侧壁，延伸至所述压电晶片后表面的两侧，形成包边电极；在所述压电晶片前表面的行电极上粘接匹配层；在所述压电晶片后表面上涂覆后电极，所述后电极位于所述压电晶片后表面两侧的包边电极之间；
[0013]2)、从所述压电晶片的前表面上进行横向切割，形成多个横向切槽，所述横向切槽形成在相邻的行电极之间，且贯穿所述匹配层，所述横向切槽的后端形成在所述压电晶片中；从所述压电晶片的后表面进行纵向切割，形成多个纵向切槽，多个所述纵向切槽将所述后电极分割为多个纵向布置的列电极，多个所述列电极相间隔布置；
[0014]3)、在所述压电晶片后表面的包边电极及列电极上连接引线，所述引线连接在电路板上。
[0015]本发明还提供了超声探头的制造方法，包括以下步骤:
[0016]I)、在所述压电晶片的前表面上涂覆前电极，所述前电极的两端通过所述压电晶片的侧壁，延伸至所述压电晶片后表面的两侧，形成包边体；在所述压电晶片的后表面涂覆后电极，所述后电极位于所述压电晶片前表面两侧的包边体之间；在所述压电晶片前表面的前电极上粘接匹配层，在所述压电晶片后表面的后电极上粘接导电解匹配层；
[0017]2)、从所述压电晶片的前表面上进行横向切割，形成多个横向切槽，多个所述横向切槽的前端贯穿所述匹配层，其后端形成在解匹配层中，多个所述横向切槽将前电极分割为多个横向布置的行电极，且将所述包边体分割为多个包边电极；从所述压电晶片的后表面进行纵向切割，形成多个纵向切槽，多个所述纵向切槽将所述后电极分割为多个纵向布置的列电极，多个所述列电极相间隔布置；
[0018]3)、在所述压电晶片后表面的包边电极及列电极上连接引线，所述引线连接在电路板上。
[0019]本发明提供的超声探头，在压电晶片上形成行电极及列电极，形成多个阵元，通过引线将多个阵元电性连接在电路板上；超声探头结构简单，能够降低成本及工艺难度，大大提高超声探头的生产效率，能够实现批量生产，可以避免引入导电构件，额外增加超声探头的工艺复杂性；另外，连接在包边电极及列电极上的引线的位置不在超声波传播路径上，避免类似引入电连接片等结构造成探头声学性能降低，从而大大提高超声探头的成像效果。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例一提供的压电晶片上设置行电极的立体示意图；
[0021]图2是本发明实施例一提供的压电晶片上设置行电极及后电极的立体示意图；
[0022]图3是本发明实施例一提供的压电晶片上粘接匹配层的立体示意图；
[0023]图4是图3所示结构切割后形成的超声探头矩阵阵列及其阵元电极引线的立体示意图；
[0024]图5是本发明实施例二提供的压电晶片上设置前电极的立体示意图；
[0025]图6是本发明实施例二提供的压电晶片上设置前电极及后电极的立体示意图；
[0026]图7是本发明实施例二提供的压电晶片上粘接匹配层及解匹配层的立体示意图；
[0027]图8是图7所示结构切割后形成的超声探头矩阵阵列及其阵元电极引线的立体示意图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
[0030]如图1?8所示，为本发明提供的较佳实施例。
[0031]本实施例提供的超声探头包括压电晶片101，对于超声探头的压电晶片101而言，其在受到电脉冲的激励后，则会分别从压电晶片101的两个表面分别朝外辐射超声波。设定压电晶片101朝向被探测物体的表面为前表面，一般情况下，采用匹配结构使得压电晶片101的前表面发射和接收超声波信号最大功率的传输；压电晶片101上与前表面相对设置的为后表面，一般采用背衬结构将压电晶片101的后表面的超声波吸收掉。
[0032]本实施例提供的压电晶片101呈长方体状，当然，作为其它实施例，压电晶片101也可以呈方形体状，或其它异形状，