一种二维阵列超声换能器的电极引线装置的制作方法

本实用新型涉及压电超声换能器，特别涉及一种二维阵列超声换能器的电极引线装置。

背景技术：

二维阵列超声换能器目前有两种排列方式，一种是在压电晶片的同一面上纵横两个方向分割成M×N个电极，另一面作为公共电极，形成阵元总数量为M×N的二维阵列；另一种是在压电晶片一面纵向分割成M个电极，另一面横向分割成N个电极，再在压电晶片的每一面粘接虚拟公共电极，形成阵元总数量为M×N的二维阵列，此种方法相对于第一种方法的优点是把M×N个阵元的二维阵列引线从M×N个变为M+N个，大大减少了引线的数量,这是一种确实可行的解决方案，但现有电极引线方法一般为焊接或者粘接柔性线路板(FPC)，但两种方法都存在一定的问题。

1、焊接的方法不适用于频率较高的超声换能器，比如15MHz超声换能器，其压电晶片厚度只有0.1mm,在焊接过程中，压电晶片很容易去极化，产生失效。

2、焊接的方法不适于阵元间距小于0.3mm的超声换能器，比如长宽各为0.3mm的阵元，但较小的焊点直径都接近0.3mm,如果有如些大的焊点在压电晶片表面，其性能将急剧下降。

采用粘接FPC的方式虽然解决了焊接的问题，但对于高频探头来说，前端FPC的厚度要小于四分之一波长，比如15MHz超声换能器，超声波通过FPC，其四分之一波长约为0.05mm，而现有最薄的FPC厚度约为0.1mm，FPC的厚度也将影响超声换能器的性能。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种二维阵列超声换能器的电极引线装置及方法，保证了阵元的一致性，提高了二维阵列超声换能器的成品率和制作效率，适用于不同频率的超声换能器。

本实用新型中的一种二维阵列超声换能器的电极引线装置，包括电极本体、引线插针和背衬，所述电极本体包括第一公共电极隔离层、压电晶片和第二公共电极隔离层，所述第一公共电极隔离层的上层连接压电晶片的下层，所述压电晶片的上层连接第二公共电极隔离层的下层，所述电极本体上设有背衬，所述背衬内镶嵌有引线插针，所述引线插针设于第二公共电极隔离层的上层上。

上述方案中，所述引线插针包括第一引线插针、第二引线插针和第三引线插针，所述第一引线插针设于4个边角上，所述第二引线插针设于第二公共电极隔离层上层的前面和后面，所述第三引线插针设于第二公共电极隔离层上层的左面和右面。

上述方案中，所述电极本体中的第一公共电极隔离层、压电晶片和第二公共电极隔离层的材料为镍、镍铬合金、金中的其中一种。

本实用新型的优点和有益效果在于：本实用新型提供一种二维阵列超声换能器的电极引线装置，适用于不同频率的二维阵列超声换能器，保证了阵元的一致性，提高了二维阵列超声换能器的成品率和制作效率。而且换能器的稳定 性好，适合批量化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的结构示意图；

图2为压电晶片的结构示意图；

图3为压电晶片的分割示意图；

图4为第一公共电极隔离层的分割示意图；

图5为第二公共电极隔离层的分割示意图；

图6为背衬的结构示意图。

图中：1、第一公共电极隔离层 101、第八电极 102、第二无电极区域 103、第九电极 104、第三无电极区域 105、第十电极 106、第十一电极 107、第四无电极区域

2、压电晶片 201、第一电极 202、第二电极 203、第一无电极区域 204、第三电极 205、第四电极 206、第五电极 207、第六电极 208、第七电极 209、第一分隔槽

3、第二公共电极隔离层 301、第十二电极 302、第十三电极 303、第十四电极 304、第十五电极 305、第十六电极 306、第十七电 极 307、第五无电极区域 308、第十八电极 309、第十九电极 3010、第二十电极 3011、第二十一电极 3012、第二分隔槽

4、背衬 5、引线插针 501、第一引线插针 502、第二引线插针 503、第三引线插针

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型是一种二维阵列超声换能器的电极引线装置，包括电极本体、引线插针5和背衬4，电极本体包括第一公共电极隔离层1、压电晶片2和第二公共电极隔离层3，第一公共电极隔离层1的上层连接压电晶片2的下层，压电晶片2的上层连接第二公共电极隔离层3的下层，电极本体上设有背衬4，背衬4内镶嵌有引线插针5，引线插针5设于第二公共电极隔离层3的上层上。其中，引线插针5包括第一引线插针501、第二引线插针502和第三引线插针503，第一引线插针501设于4个边角上，第二引线插针502设于第二公共电极隔离层3上层的前面和后面，第三引线插针503设于第二公共电极隔离层3上层的左面和右面。优选的，电极本体中的第一公共电极隔离层1、压电晶片2和第二公共电极隔离层3的材料为镍、镍铬合金、金中的其中一种。

一种二维阵列超声换能器的电极引线方法，包括以下步骤：

S1：如附图2(1)所示，准备长方体压电晶片，设压电晶片2平行于X轴的棱的长度均为L+2c，L≥2.0mm，0.1mm≤c≤1.0mm，平行于Y轴的棱的长度均为W，W≥2.0mm，平行于Z轴的棱的长度均为T，T≥0.01mm。

S2：在压电晶片2上下表面、四个侧面都镀上一层电极，形成长方体压电晶片的六个面电极全部导通，其中电极材料为金，电极厚度为300nm至800nm。

S3：如附图2(2)所示，沿Y轴切割已镀电极的压电晶片，去除两端沿X轴长度各为c，得到如附图2(3)所示压电晶片，压电晶片沿X轴的棱的长度为L，沿Y轴的棱的长度为W。

S4：采用蚀刻或激光切割的方法按附图3(1)分割压电晶片左右两个侧面电极。第二电极202中相临电极中心间距为a，a≥0.05mm，第二电极202共有2M条所述M≥4，第一电极201宽度各为d，宽度0.3mm≤d≤1.0mm。第二电极202之相临电极间有第一分割槽209。第一分割槽209宽度为a的十分之一。压电晶片的前后两个侧面为第一无电极区域203。

S5：采用蚀刻或激光切割方法按附图3(2)分割压电晶片下表面电极。第三电极204中宽度为d，第四电极205中相临电极中心间距a，宽度a≥0.05mm，第四电极205共有M条，第四电极205之相临电极间有第一分割槽209。

S6：采用蚀刻或激光切割的方法按附图3(3)分割压电晶片上表面电极。第五电极206的长度宽度分别为d，第六电极207中相临电极中心间距为a，第六电极207共有2M条，第六电极207通过第二电极202与第四电极205连通。第七电极208中相临电极中心间距为b，b≥0.05mm，第七电极208有N条，N≥4。第七电极208之相临电极间有第一分割槽209。

S7：准备与压电晶片2同等长度宽度的第一公共电极隔离层1及第二公共电极隔离层2，在第一公共电极隔离层1及第二公共电极隔离层2的上下表面、四个侧面都镀上一层电极，形成六个面电极全部导通，其中电极材料为金，电极厚度为300nm至800nm。

S8：采用蚀刻的方法按附图4(1)分割第一公共电极隔离层前后左右四个 侧面电极。第八电极101长宽均为d，旁边为第二无电极区域102。

S9：采用蚀刻的方法按附图4(2)分割第一公共电极隔离层下表面电极。第九电极103长宽各为d，第十电极105与第九电极103连通，并设有第三无电极区域104。

S10：采用蚀刻的方法按附图4(3)分割第一公共电极隔离层上表面电极。第十一电极106的长宽各为d，第十一电极106通过第八电极101与第九电极103、第十电极105连通。中间设有第四无电极区域107。

S11：采用蚀刻的方法按附图5(1)分割第二公共电极隔离层前后左右四个侧面电极，第十二电极301长宽均为d，第十三电极302中相临电极中心间距为b，第十三电极302共有2N条，第十四电极303中相临电极中心间距为a，第十四电极303共有2M条，第十四电极303间设有第二分割槽3012。

S12：采用蚀刻的方法按附图5(2)分割第二公共电极隔离层下表面电极，第十五电极304长宽均为d，第十六电极305中相临电极中心间距为b，第十三电极302共有2N条，第十七电极306中相临电极中心间距为a，第十七电极306共有2M条，第十七电极306间设有第二分割槽3012，中央设有第五无电极区域307。

S13：采用蚀刻的方法按附图5(3)分割第二公共电极隔离层上表面电极，第十八电极308长宽均为d，第二十一电极3011与第十八电极308连通。第十九电极309中相临电极中心间距为b，第十九电极309共有2N条，第二十电极3010中相临电极中心间距为a，第二十电极3010共有2M条，第二十电极3010间设有第二分割槽3012，第十九电极309通过第十三电极302与第十六电极305连通，第二十电极3010通过第十四电极303与第十七电极306连通。

S14：如附图6所示，背衬4中预先镶嵌引线插针，4条第一引线插针501 为公共电极引线，M条引线插针为第二引线插针502，前后两个方向交错排列，N条引线插针为第三引线插针503，左右两个方向交错排列。

S15：如附图1所示，第一公共电极隔离层1上表面与压电晶片2下表面进行粘接，压电晶片2上表面与第二公共电极隔离层3下表面进行粘接，第二公共电极隔离层3上表面与背衬4进行粘接，完成M×N个阵元的二维阵列超声换能器的电极连接。

本实用新型所列的实施例，只是用于帮助理解本实用新型，不应理解为对本实用新型保护范围的限定。为了便于描述本实用新型，对各部件的方位进行了约定，所述“上表面”为平行于X-Y轴所形成的平面，靠近Z轴正方向；所述“下表面”为平行于X-Y轴所形成的平面，靠近Z轴向方向；所述“前侧面”为平行于Z-Y轴所形成的平面，靠近X轴正方向；所述“后侧面”为平行于Z-Y轴所形成的平面，靠近X轴负方向；所述“左侧面”为平行于Z-X轴所形成的平面，靠近Y轴负方向；所述“右侧面”为平行于Z-X轴所形成的平面，靠近Y轴正方向。需要理解的是，“上表面”“下表面”“前侧面”“后侧面”“左侧面”“右侧面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。