优化的高频超声换能器的制造方法的流程图；
[0043]图4为本发明的性能优化的高频超声换能器的另一制作方法的流程图。
[0044]标号说明:1_背衬层，2-压电层，3-匹配层；
[0045]21-压电材料，22-非压电材料。
【具体实施方式】
[0046]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0047]结合图1，对本发明的性能优化的高频超声换能器进行详细描述，其包括:依次连接的背衬层1、压电层2以及匹配层3，匹配层3和/或背衬层1是通过浇注的方式沉积在压电层2的表面上，是将掺杂有颗粒材料的胶水混合物浇注在压电层2的表面，固化后再将匹配层3和/或背衬层1研磨至所需厚度，这样制作出的匹配层3和/或背衬层1没有胶水粘接层，与压电层2之间的匹配更好，带宽更宽。匹配层3之上可以添加一层蒸镀形成的聚对二甲苯薄膜匹配层，或者匹配层3本身即为蒸镀形成的聚对二甲苯薄膜匹配层。
[0048]本实施例的换能器，将胶水与制作匹配层3和/或背衬层1的颗粒材料均匀混合，并紧紧贴在压电层2的表面，直接形成匹配层3和/或背衬层1，从而避免了胶水粘接层的出现。颗粒材料可以为银粉、钨粉、铝粉或其他金属颗粒或金属化合物颗粒或非金属颗粒。
[0049]较佳实施例中，压电层2的厚度在10?30 μπι之间，且为高频复合材料形成的压电层，其结构示意图如图2所示，其包括压电材料21以及填充在压电材料21的间隙中的非压电材料22。且压电材料21中的间隙宽度小于5 μπι，由于材料中间隙的存在且间隙极窄，使得这种材料中横波模式的干扰被降至最低水平。较佳地，压电材料21可以为ΡΜΝ-ΡΤ单晶或其他压电材料。当然，不同实施例中，压电子单元的截面不一定是圆形，也可以为六边形、长方形、三角形等各种形状。
[0050]较佳实施例中，填充在压电材料21的间隙中的非压电材料22为环氧树脂类材料或硅胶类材料或环氧树脂与硅胶的混合材料，与颗粒材料混合的胶水也为环氧树脂类材料或硅胶类材料或环氧树脂与硅胶的混合材料，使匹配层3和/或背衬层1与压电层2之间的匹配更好。
[0051]较佳实施例中，背衬层1采用低声阻抗背衬(声阻抗〈lOMRayl)或高声阻抗背衬(MOMRayl)或空气背衬。
[0052]不同实施例中，匹配层3和/或背衬层1的数量可以为一层或多层，当匹配层3的数量为多层时，可以同时包括掺杂有颗粒材料的胶水混合物匹配层和聚对二甲苯薄膜匹配层，此时，与压电层2相邻的一层匹配层为掺杂有颗粒材料的胶水混合物匹配层。
[0053]结合图3，对本发明的性能优化的高频换能器的制造方法，其包括以下步骤:
[0054]S11:将掺杂有颗粒材料的胶水混合物浇注在压电层的一面或相对的两面形成匹配层和/或背衬层；
[0055]S12:固化后，将匹配层和/或背衬层研磨至所需厚度。
[0056]较佳实施例中，步骤S12之后还包括，S13:将聚对二甲苯使用升华再冷却的方法蒸镀到匹配层的表面，使得换能器辐射面上形成一定厚度的薄膜，作为新的匹配层。
[0057]较佳实施例中，步骤S11之前还包括，S101:使用刻蚀技术制作超高频复合材料的压电层，其进一步包括:
[0058]S1011:在压电材料上刻蚀出预设的间隙；
[0059]S1012:在刻蚀出的间隙中填充非压电材料，形成高频复合压电材料的压电层。
[0060]在使用蚀刻技术制作高频复合压电材料时，首先在压电材料的一侧表面涂敷感光材料形成掩模，然后将印有特定图样的胶板覆盖在掩模之上，通过光照和化学洗脱，使掩模形成与胶板完全相同的图样，如此便暴露出压电材料上希望被蚀刻掉的位置；然后再通过化学试剂或者激光或者离子束将暴露出的压电材料蚀刻到一定的深度；然后在蚀刻出的细缝中填充胶水状的非压电材料并固化；最后再将材料两面多余的非压电材料和压电材料研磨去除，暴露出被蚀刻和填充的复合压电材料。
[0061]结合图4，对本发明的另外一种性能优化的高频换能器的制造方法进行详细描述，其包括一下流程:
[0062]S21:将聚对二甲苯使用升华再冷却的方法蒸镀到压电层的一面，形成一定厚度的聚对二甲苯薄膜，作为匹配层；和/或包括:
[0063]S22:将掺杂有颗粒材料的胶水混合物浇注在压电层的另一面，形成背衬层；
[0064]其中:可以只包括流程S21，也可以只包括流程S22或者两个都包括，当两个都包括时，不分先后顺序。
[0065]此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。
【主权项】
1.一种性能优化的高频超声换能器，其特征在于，包括:依次连接的背衬层、压电层以及匹配层，其中: 所述背衬层为掺杂有颗粒材料的胶水混合物和/或所述匹配层为掺杂有颗粒材料的胶水混合物和/或所述匹配层为聚对二甲苯薄膜。2.根据权利要求1所述的高频超声换能器，其特征在于，所述匹配层和/或所述背衬层的数量为一层或多层； 当所述匹配层的数量为多层时，与所述压电层相邻的所述匹配层为掺杂有颗粒材料的胶水混合物。3.根据权利要求1所述的高频超声换能器，其特征在于，所述压电层的厚度为10?30 μ mD4.根据权利要求1所述的高频超声换能器，其特征在于，所述压电层为超高频复合压电层； 所述超高频压电复合层的频率大于40MHz。5.根据权利要求1所述的高频超声换能器，其特征在于，所述压电层为复合材料，该复合材料由压电材料和非压电材料构成，所述非压电材料填充在所述压电材料的间隙中。6.根据权利要求5所述的高频超声换能器，其特征在于，所述复合材料中压电材料的间隙宽度小于5 μπι。7.根据权利要求4所述的高频超声换能器，其特征在于，所述压电材料为压电单晶材料或压电陶瓷材料； 所述非压电材料为环氧树脂类材料或硅胶类材料或环氧树脂与硅胶的混合材料。8.根据权利要求1所述的高频超声换能器，其特征在于，所述背衬层为高声阻抗背衬层或低声阻抗背衬层或空气背衬层； 所述高声阻抗背衬层的声阻抗大于40MRayl ;所述低声阻抗背衬层的声阻抗小于1MRayl09.一种性能优化的高频超声换能器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 511:将掺杂有颗粒材料的胶水混合物浇注在压电层的一面或相对的两面形成匹配层和/或背衬层； 512:固化后，将所述匹配层和/或所述背衬层研磨至预设厚度。10.根据权利要求9所述的性能优化的高频超声换能器的制造方法，其特征在于，所述步骤S12之后还包括: 513:将聚对二甲苯使用升华再冷却的方法蒸镀到匹配层的表面，使得换能器辐射面上形成一定厚度的聚对二甲苯薄膜，作为新的匹配层。11.根据权利要求9所述的性能优化的高频超声换能器的制造方法，其特征在于，所述步骤Sll之前还包括: SlOl:使用刻蚀技术制作超高频复合材料的压电层。12.根据权利要求11所述的性能优化的高频超声换能器的制造方法，其特征在于，所述步骤SlOl具体包括: 51011:在压电材料上刻蚀出预设的间隙； 51012:在刻蚀出的间隙中填充非压电材料，形成高频复合材料的压电层。13.根据权利要求9所述的性能优化的高频超声换能器的制造方法，其特征在于，当所述步骤Sll为:将掺杂有颗粒材料的胶水混合物浇筑在压电层的两面分别形成匹配层和背衬层时，形成所述匹配层和形成所述背衬层时掺杂的颗粒材料的材质不同。14.一种性能优化的高频超声换能器的制造方法，其特征在于，包括以下流程: 521:将聚对二甲苯使用升华再冷却的方法蒸镀到压电层的一面，形成一定厚度的聚对二甲苯薄膜，作为匹配层；和/或包括: 522:将掺杂有颗粒材料的胶水混合物浇注在压电层的另一面，形成背衬层； 其中:所述流程S21和所述流程S22不分先后顺序。
【专利摘要】本发明公开了一种性能优化的高频超声换能器及其制作方法，该换能器包括：依次连接的背衬层、压电层及匹配层，背衬层为掺杂有颗粒材料的胶水混合物和/或匹配层为掺杂有颗粒材料的胶水混合物和/或聚对二甲苯薄膜。该方法包括：将掺杂有颗粒材料的胶水混合物浇注在压电层的一面或相对的两面形成匹配层和/或背衬层；固化后，将匹配层和/或背衬层研磨至预设厚度。另一方法包括：将聚对二甲苯蒸镀到压电层的一面，形成匹配层和/或将掺杂有颗粒材料的胶水混合物浇注在压电层的另一面，形成背衬层。本发明的高频超声换能器及其制作方法，避免胶水粘接层的出现，使得匹配层和/或背衬层与压电层之间的匹配更好，带宽更宽，优化了声波能量的传播效率。
【IPC分类】A61B8/08, A61B8/12, A61B8/00
【公开号】CN105232090
【申请号】CN201510714169
【发明人】李翔, 陈友伟, 赵万金
【申请人】上海爱声生物医疗科技有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月28日