超声换能器阵列的隐形切割的制作方法

超声换能器阵列的隐形切割的制作方法
【专利摘要】本发明涉及超声换能器阵列的隐形切割。一种采用隐形切割形成的超声换能器阵列。激光用于形成(20)压电基板(40)内部并且沿着期望槽缝位置的缺陷。沿着缺陷将基板(40)断裂(22)。可控膨胀(24)，诸如使用热膨胀，可以被用于确立期望的槽缝宽度。垫片(58)可以被用于保持期望的槽缝宽度。填充(30)槽缝从而产生超声换能器阵列。
【专利说明】超声换能器阵列的隐形切割

【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声换能器阵列的隐形切割。

【背景技术】
[0002] 本实施例涉及换能器阵列。特别是，由基板形成的超声换能器的元件。
[0003] 基板为压电陶瓷。将基板切割成多个元件。各独立元件之间的缝隙或槽缝被填满 从而形成复合物（composite)，诸如1-3复合物。
[0004] 一种示例性的切割技术为切割锯。刀片切割基板。然而，刀片切割可能很慢，并且 会导致元件在各个切割边缘处具有大的槽缝和碎屑。最小的槽缝宽度大约为15微米。大 的槽缝减小了用于换能的有效区域，从而降低灵敏度。
[0005] 另一种示例性的切割技术为深反应离子刻蚀（DRIE)。在DRIE中，涂覆种子层，涂 覆光致抗蚀剂，图案结构，电镀从而形成蚀刻掩模，并且执行深反应离子刻蚀。然而，DRIE是 密集型并且价格昂贵的。基板的厚度可能由于蚀刻角度而受限。


【发明内容】

[0006] 通过介绍的方式，如下所述优选实施例包括形成超声换能器阵列的系统，阵列以 及方法。激光用于形成基板内部以及沿着期望槽缝位置的缺陷。基板沿着缺陷断裂。可控 膨胀，诸如使用热膨胀可以用于确立期望的槽缝宽度。垫片可以用于保持期望的槽缝宽度。 填满槽缝从而产生超声换能器阵列。
[0007] 第一方面，提供一种用于形成超声换能器阵列的方法。激光形成沿着陶瓷换能器 基板内部的线的缺陷。陶瓷换能器基板在进入超声换能器阵列的元件的线处断裂。元件之 间的缝隙可热膨胀。在膨胀时将垫片插入元件之间的缝隙。随着垫片插入缝隙，缝隙热减 小。在减小后，用槽缝填充物填充缝隙。
[0008] 第二方面，提供一种用于形成超声换能器阵列的方法。按照铌镁酸铅-钛酸铅 晶体制成的基板内部的图案生成缺陷。基板沿着进入超声换能器阵列元件的图案破裂 (broken)。在元件之间的缝隙中将聚合物固化，其中缝隙宽度小于15微米。
[0009] 第三方面，提供超声换能器阵列。多个元件之间间隔小于15微米。复合填充物置 于元件之间。元件为单晶换能器材料，其中至少一个边缘具有多晶材料，所述多晶材料来自 所形成的缺陷，从而将元件与基板分开。
[0010] 本发明由下列权利要求限定，并且这一部分没有内容将被作为对这些权利要求的 限制。本发明的其他方面和优点将结合优选实施例如下进一步讨论。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 组件和附图未必按比例描绘，反而是将重点放在说明本发明的原理。此外，在附图 中，相同的附图标记遍及不同附图指代对应的部件。
[0012] 图1是用于形成超声换能器阵列的方法的一个实施例的流程图；
[0013] 图2A-F示出了形成超声换能器阵列的示例阶段；
[0014] 图3图示了隐形切割的示例；
[0015] 图4示出了在载体上具有缺陷的基板的一个实施例；以及
[0016] 图5A以及5B图示了根据一个实施例在形成超声换能器中垫片的使用。

【具体实施方式】
[0017] 压电单晶复合物被形成为超声换能器。间隔小于15微米的槽缝被提供在元件之 间或者多片晶体之间，使得与具有更大的槽缝间距相比能获得更大的灵敏度以及带宽。可 以提供商频单晶换能器。
[0018] 为了将晶体之间的间距以及槽缝填充物材料的宽度最小化，使用隐形切割用于晶 体分离。缺陷形成在晶体内部，诸如使用激光改变晶体结构。通过膨胀或者其他压力，沿着 缺陷进行断裂。在一种方法中，通过温度膨胀载体材料。温度可以用于控制间距。在另一 种方法中，具有确定的直径（例如，大约10微米）的垫片填充物置于分离的晶体之间从而 确立间距。
[0019] 隐形切割，膨胀以及随后的单晶复合物的环氧填充组合以形成超声换能器。膨胀， 诸如热膨胀可以用于将晶体分离成元件。可实现最小槽缝（例如，1-5微米）从而改善单晶 和复合物的性能。可以通过控制膨胀和/或通过垫片控制隐形切割的间距（槽缝）。
[0020] 图1示出了形成超声换能器阵列的方法的一个实施例的流程图。图2A-F示出了 根据图1的方法或者另一方法制造换能器阵列的不同阶段。超声换能器阵列是多个元件的 复合物，多个元件连接在一起或者通过填充材料分离。该阵列可以用于进一步组装，诸如通 过沉积电极，添加一个或多个匹配层，以及采用背衬堆叠。甚至进一步的组装包括将换能器 阵列堆叠安置在探测器内。
[0021] 可以使用比图1中所示额外，不同或者更少的动作。例如，不执行动作32, 34和/ 或36,并且换能器阵列起因于已经切割和填充。在另一个示例中，不执行动作26和28。
[0022] 按照所示的顺序或者不同的顺序执行所述动作。例如，执行动作24引起动作22。 作为另一示例，在任何其他动作之前可以在动作36中形成电极。
[0023] 为了形成超声换能器阵列，使用平板，薄板，模具，块，晶片或者换能器材料的其他 结构。图2A示出了换能器材料的基板40的示例截面。换能器材料为陶瓷，诸如多晶材料或 单晶材料。单晶或多晶通常用于描述基板的多数（例如51%)或者更高（例如，60%，75%， 80%，90%，95%或者99%)的纯度水平。在一个实施例中，换能器材料为压电（"PZT"）， 诸如铌镁酸铅-钛酸铅晶体（PMN-PT)。可以使用其他PZT陶瓷或材料用于在电能和声能之 间转换。
[0024] 基板40具有任意维度。例如，基板40为一块平板，用于切割成一维、1. 5维、1. 75 维或者2维元件阵列。基板40具有基于一个方位上的元件数量的长度，和基于某一高度上 的元件数量的宽度。基板40的厚度（即，深度）基于频率，波长或者期望的换能特性。在 一个实施例中，陶瓷换能器基板40为100-500微米厚，诸如大约300微米。"大约"计及制 造容差。
[0025] 为了形成元件，基板40安装到带（tape)或者载体。图2B示出了带44上的基板 40。图4示出了载体54上的基板40。可以提供中间层，诸如基板40和载体54之间的带 44。可以提供多个带和/或载体层，诸如载体56,其支撑图4中的载体54。可以使用任何 安装方式，例如粘结，吸力，和/或机械连接（例如，螺栓或者锁闩）。在一个实施例中，带 44和/或载体54为PVC或P0。可以使用其他材料。
[0026] 参考图1和图2B，在动作20中在陶瓷换能器基板中形成缺陷42。采用激光形成 缺陷42。执行隐形切割。在隐形切割中，将激光施加到半导体基板上，诸如硅上。为了形成 换能器阵列，在换能器材料基板40上执行隐形切割。激光在单晶体或者其他换能器材料中 形成缺陷42。在动作22中缺陷42作为用于分离的破裂点。
[0027] 为了形成缺陷42,将激光聚焦到基板40的内部。图3示出一个示例。激光穿过光 学器件，诸如透镜，从而在基板40内部聚焦。基板40足够透明或者可透射从而允许激光穿 过全部或部分基板40。通过将激光聚焦在基板40的内部，在基板40内部形成缺陷42。
[0028] 例如通过将单晶结构转换为多晶结构形成缺陷42。聚焦能量引起局部发热。热量 形成缺陷42。由于温度取决于吸收系数，当温度升高到焦点时，基板材料变成可吸收激光。 在焦点处以及焦点四周的区域内形成缺陷42,其取决于能量的量，应用的持续时间，基板材 料，热扩散以及聚焦度。其他机构可以引起缺陷42。可能发生其他转变，或者使用其他转变 来形成缺陷，诸如在单晶材料中产生缺陷42。
[0029] 可以形成一种或多种不同类型的缺陷42。改变晶体结构是其中一种。通过激光 或来自激光的热量改变晶体结构。另一种缺陷42类型是微裂纹（microcrack)。来自激光 的热量引起机械应力，产生内部微裂纹。由于热量是沿着束的，所以微裂纹最可能沿着激光 束方向延伸。微裂纹向基板40的顶端、底部或者顶端和底部二者延伸。微裂纹整个在基板 40内或者可以延伸到表面。可以形成其他类型的缺陷42。
[0030] 可以使用任何类型的激光。在一个实施例中，激光是波长为300-2000纳米的聚焦 激光，诸如大约为532或1064纳米。可以使用任何能量水平，例如5微焦尔。
[0031] 可以使用任何激光应用过程。可以使用任何持续时间或者重复。对于应用基板40 可以处于任何温度。在一个实施例中，激光切割为干法过程。缺陷42形成期间中没有使用 冲洗或者流体来清洁基板40,激光的应用期间没有施加流体。隐形切割不会产生残留物。 这样可以避免将残留物冲洗到不希望的位置，或者以其他方式污染基板40。
[0032] 应用或者不应用激光处理基板40。在基板40的顶面、底面或顶面和底面二者上形 成切割道。切割道为没有其他组件的区域，诸如没有反射面材料（例如，没有电极材料）。 切割道具有与基板40的厚度成正比的宽度，诸如宽度W>0. 4*T，其中T为厚度采样。切割道 的宽度被提供用于透过基板40的厚度聚焦。其他实施例中，整个基板40都是空的。
[0033] 将按照一定图案分离基板40。对于一维阵列，图案为等间距平行线的重复序列。 对于二维阵列，图案可以为长方形或正方形网格，诸如图2F中所示。可以使用任何图案，例 如三角形，圆形，八角形或者元件46的不规则布局。图案与换能器阵列的元件46相对应或 者就是换能器阵列的元件46的期望的布置。
[0034] 图案由直线和/或曲线构成。为了形成该图案，沿线产生缺陷42。扫描激光从而 形成沿线的连续的，周期性或者间隔缺陷42。在图2Β的示例中，缺陷42沿着五条线产生， 该五条线在图平面内外延伸。在图2F的示例中，线沿着水平和垂直方向。
[0035] 沿基板40内部的一个一般深度的线产生缺陷42。缺陷42可以延伸或者可以不延 伸到顶面或底面。在其他实施例中，在表面上以及基板40内部（例如，将激光聚焦到距离 表面足够近，缺陷同样发生在该表面上）形成缺陷42。
[0036] 对于足够厚的基板40,诸如200或者更多微米，可以按照分层图案产生缺陷42。沿 着每条线，将激光聚焦到不同深度以形成缺陷42,所述缺陷在深度或者厚度维度方面是分 层的。可以使用任何顺序形成缺陷42。在一个实施例中，针对一层扫描多条线，并且然后对 于另一层沿着线重复扫描。另一个实施例中，对于每个位置改变聚焦，从而使得在沿线扫描 到另一个位置前形成针对多层的缺陷42。首先形成最深层的缺陷42,其中深度是与激光有 关的。在可替换实施例中，最深层缺陷42最后形成或者在中间时刻形成。
[0037] 使用隐形切割来形成缺陷42可以具有优于使用切割锯的各种优点。例如，采用激 光进行隐形切割可以更快（例如，快200倍）。对于薄的基板，以大约300mm / s的速度执 行激光扫描。对组件施加更少的机械应力，因为激光扫描是非接触过程。具有更少碎片的 切割线可以更清晰。不会产生残留物，于是所引起的污染更少，并且可以无需保护膜。由于 激光聚焦，相比由切割锯产生的热量而言，可能会发生更少的热致结构变形。与在基板长度 上做出直线切割的锯相比而言，激光扫描还允许不规则的元件形状与分布。
[0038] 在动作22中，缺陷42用于将基板40断裂成换能器阵列的各个元件46。图2C示 出了沿缺陷42的线将基板40断裂成分离元件46的示例。基板40被破裂。由于缺陷42， 按照图案或者沿着图案发生破裂。断裂发生在整个厚度上，并且沿着基板40的宽度和/或 长度延伸。由于基板40的结构可能发生某些偏离。
[0039] 力断裂基板40。对有缺陷42的基板40施加力会引起断裂。可以使用任何类型 和/或方向的力。靠着或者远离基板40沿厚度维度，宽度维度，长度维度或者其他角度施 加力。与动作24中用于膨胀的任何力相比，破裂力可能是不同的。例如，在机械破裂后使 用热膨胀。可替换的，动作24中用于膨胀的力也作为动作22中的用于断裂的力。例如，热 膨胀引起基板40断裂并且将结果得到的元件46移开。
[0040] 施加力从而分别破裂每条线。循序地破裂线或者形成元件46。在可替换实施例 中，或由于相同的力的施加，整个基板40或者包括多条线的部分立即破裂。
[0041] 在一个实施例中，采用带膨胀机施加力。例如，带膨胀机向基板40施加力。可以靠 着带44放置薄板或其他结构，并且当固定住带44的端部或各边缘时，向基板40按压。这 会引起使基板40断裂的压力。作为另一示例在图2C中表示，拉伸或膨胀带44。膨胀会向 基板40施加应力，引起基板40断裂。
[0042] 在另一实施例中，使用断条。靠着带44和/或基板40放置一条具有弯曲或不规 则（不平）表面的条。通过用另一个条夹在中间，结构可以被断裂。可替换的，使用吸力拖 拉带44和基板40,从而与不规则表面相符，将基板40破裂。
[0043] 在又一实施例中，使用三点弯曲过程。将支撑件以间隔模式安置在基板的一侧上。 另一支撑件安置在相对侧上，但侧向位于其他相互间隔的支撑件之间。通过施力，将基板40 断裂。
[0044] 可以使用手动破裂。用户将他们的手指，他们的手，针，支撑件或者其他结构靠着 基板40的边缘或表面放置。通过对基板40施力，产生断裂。
[0045] 可以使用真空膨胀。泡沫与基板40相连，诸如使用泡沫作为载体54。当腔室被抽 空时，泡沫膨胀。膨胀破裂基板40。
[0046] 可以使用超声或其他振动。用足够大的力振动基板40从而破裂。
[0047] 可以使用直接热。使用超声，射频，激光或者其他应用，沿着基板40内部的缺陷42 产生热量。与用于形成缺陷42相比，用于断裂的热量，持续时间，顺序或比率可能不同。缺 陷42处热引起的膨胀将基板40破裂。
[0048] 在另一实施例中，使用间接热。将基板40定位在载体54上或者与其连接。载体 54可以是带44(例如，热膨胀带）或者与带44分离的，如图4中所表示的。载体54可以被 另一载体56所支撑，诸如带材料。选择载体54的材料，从而随着温度增加到大于基板40的 某一更大数值时，载体54膨胀。热膨胀系数选定为大于基板40的。该载体54的膨胀引起 基板40的断裂。随着温度增加，基板40破裂成元件46。可以使用任何温度增加率，过程， 曲线（profile)(例如，线性或非线性递增），最大温度，和/或起始温度。在一个实施例中， 带有载体54的基板40加热到大约150-200摄氏度。
[0049] 当基板40断裂时，元件46通过缝隙分离。缝隙为几微米或者更小。元件46可以 相互接触。为了形成阵列，元件46在声学和电学上是分离的。该分离由槽缝提供。槽缝为 期望宽度或平均宽度的缝隙。
[0050] 在动作24中，元件之间的缝隙膨胀。该膨胀将元件46分离。产生大致一致的缝 隙，诸如，相邻元件46之间大致具有相同宽度的缝隙。通常计及容差，诸如由于材料变化。 某些缝隙可能比其他的更大或更小。
[0051] 可使用任何膨胀。例如，带44如图2C中所表示那样膨胀。带44是弹性的，从而 牵拉边缘引起膨胀。在一个实施例中，使用热膨胀。控制温度从而提供期望的膨胀量。针 对给定温度将载体54和/或带44膨胀给定量。通过控制温度，膨胀量以及对应的缝隙宽 度被确定。基于温度设定缝隙大小。
[0052] -旦将缝隙形成为期望的槽缝尺寸，在动作30中将填充槽缝。填充槽缝形成换能 器材料制成的元件46与声学衰减槽缝填充物的复合物，作为换能器阵列。在一个实施例 中，在动作30中填充缝隙，而缝隙宽度保持稳定。一旦固化，槽缝填充物将槽缝保持在期望 的缝隙宽度。
[0053] 在图1中所表示另一实施例中，在动作26中将垫片插入从而确定期望的缝隙宽 度。执行动作24的膨胀，从而产生比期望更宽的缝隙。插入垫片从而设定槽缝宽度。
[0054] 垫片是片材，块，或者颗粒。可以使用任何尺寸或形状。垫片可以为中空的，其中 空腔填充空气，气体或者其他物质从而提供期望的声阻尼，阻抗和/或其他特性。在一个实 施例中，使用最大维度为12微米的二氧化硅颗粒或者更小的颗粒。例如，提供1-10微米的 颗粒。可以使用其他材料，诸如三聚氰胺酚醛树脂颗粒。使用振动，流动载体，浇筑或者其 他过程将垫片插入到缝隙中。例如，用作为槽缝填充物的环氧树脂包括垫片。通过注入槽 缝填充物，也可以将垫片定位。图5A示出了插入元件46之间缝隙内的垫片58的示例。
[0055] 垫片确定了期望的槽缝宽度。一旦插入，动作28中缝隙减小。通过降低温度，减 小缝隙。由于垫片位于缝隙中，减小会引起靠着垫片的元件46的收缩。通过冷却载体54， 元件46变得更近的在一起。可以使用其他减小手段，诸如松开用于拉伸带44所施加的力。
[0056] 缝隙的减小会使得垫片58重新排列。在垫片58为颗粒的情况下，收缩力可能引 起颗粒平均排布或堆叠，如图5B所表示。可以施加振动从而协助重新排列。在靠着垫片58 重新排列和/或收缩的情况下，不考虑温度的进一步降低，垫片58设定槽缝宽度。可以获 得5微米或者更小的缝隙（槽缝）。使用垫片，用于不同线的缝隙宽度或者不同元件之间的 缝隙宽度更可能相同或者具有更小差别。通过提供窄的槽缝（例如，5微米或者更小），可 以提供更高的灵敏度。对于高频换能器来说期望获得窄的槽缝宽度。
[0057] 在动作30中，采用槽缝填充物填充缝隙。在减小后和/或当缝隙保持在一个期望 宽度时，添加槽缝填充物。可以使用任何槽缝填充物，诸如聚合物或环氧树脂。例如，添加 硅树脂或环氧树脂。槽缝填充物沉积在缝隙上面或者缝隙中，诸如通过图2D中的填充物48 所示。施加槽缝填充物可以使用压力，刮擦，注入或者其他技术。槽缝填充物流入或被施加 于缝隙内部。哪里出现垫片，就在垫片四周或用垫片施加槽缝填充物。在其他实施例中，仅 对定义明确的区域（例如，底面和侧面）填充缝隙，以使得在针对期望的换能器的缝隙或声 学特性方面提供用于空气，气体或其他物质的缝隙。
[0058] -旦施加，就对槽缝填充物进行固化。可以通过化学手段（例如，环氧树脂）随着 时间和/或随着温度增加执行固化。在使用热膨胀来确立缝隙宽度的情况下，使用时间或 化学反应来固化槽缝填充物。例如，环氧树脂为UV射线可固化环氧树脂，其在室温下可固 化。
[0059] -旦被固化，槽缝填充物48以及元件46的复合物就形成换能器阵列。槽缝的宽 度小于15微米，诸如宽度小于12,10, 7或者5微米。固化后的槽缝填充物48将元件46相 互之间固定在一定位置上。在复合物中可以提供弯曲，膨胀，收缩或者弯折。复合物可以是 1_3, 2_2或其他复合物。
[0060] 可以进一步处理换能器阵列。可以执行组件堆叠的任何特征或者结构布置，该组 件堆叠用于换能器阵列。例如，执行任何种类与多层换能器（例如，多层换能器材料）相关 的不同层的堆叠和/或粘结的方法。动作32-36示出了三种进一步的动作。
[0061] 在动作32中，将载体54和/或带44移除。在将填充物固化后，填充物将阵列固 定在一起。不再需要带44。将带或者带的粘合剂拉脱，振下来，和/或化学方式移除。可以 使用刻蚀或者其他过程将带44移除。在带44固定载体54和复合物二者的情况下，移除带 44还可以将载体54移除并且支撑载体56。
[0062] 在动作34中，复合物是搭叠的。顶部，底部和/或侧面搭叠在一起。可以使用刀片 切掉层或者材料。可替换地，使用刻蚀，砂纸磨光，或者其它过程用于移除过多填充物和/ 或基板材料。搭叠元件从而允许沉积其他材料，诸如电极和/或匹配层。
[0063] 在动作36中，在元件顶面和底面上形成电极。电极可以正好形成在元件上。可替 换地，电极形成在整个复合物上方。在一个实施例中，在顶面上的复合物上方形成接地平面 电极。元件特定电极形成在元件底部上，用于元件之间的电隔离。图2E示出了在复合物上 形成电极50的通用示例。
[0064] 通过靠着复合物放置柔性电路形成电极。柔性电路包括多个焊盘，用于与元件46 独立连接。对于接地平面，不同的柔性电路包括平面电极，其用于连接多个或者所有元件 46。柔性电路与元件46堆叠或者与其粘结。填充物可以用于粘结，从而在填充物固化之前 堆叠柔性电路。电极层50为ΚΑΡΤ0Ν?上导体，沉积电极或者其他任何材料。在其他实施例 中，使用半导体处理将电极图案化或者蚀刻或者沉积在复合物上。
[0065] 不同层可以与换能器阵列堆叠或者相粘结。一个或多个匹配层，可选择的另一换 能器阵列层，以及衬板在堆叠内相邻形成。另外，可以使用不同的或者更少的组件。可以按 照不同的顺序堆叠各层，诸如通过匹配层提供与元件分离的顶部电极。可以经由烧结，层 压，粗糙面接触，或者用于将各层固定在一起的其它化学或机械结构或技术将阵列的不同 层粘结在一起。
[0066] 图2A-E以截面形式示出了基板，元件，以及复合物换能器阵列。图2F示出了从顶 部或底部观看填充后的换能器阵列52。阵列52包括多个元件46。元件46通过槽缝间隔。 槽缝具有小于15微米的平均宽度，诸如小于10或小于5微米。由于通过将压电陶瓷断裂 而不是用锯切割来形成元件46,所以可以提供近的定位以及相应的小槽缝。可以提供更大 的槽缝宽度。
[0067] 在使用隐形切割来形成元件46的情况下，每个元件46包括压电材料和任何剩余 的缺陷材料。例如，由单晶换能器材料（例如，PMN-PT)形成元件。用于断裂的缺陷是多晶 的。一旦断裂，元件46的边缘包括一些来自缺陷的多晶剩余物。其他缺陷材料可以保留， 诸如在使用不同起始材料的情况下。
[0068] 图2E示出了分布在二维网格中的元件46。按照一定的方位和高度方向布置元件 46。深度方向与图平面垂直。阵列52沿着方格图案间隔。可替换地，多维阵列52沿着矩 形，六角形，三角形或者其他目前已知或后续开发的网格图案间隔。对于正方形或者矩形网 格图案，多维阵列52包括MXN个元件46,诸如其中Μ沿着方位维度延伸，并且N沿着高度 维度延伸。可以使用其他阵列52,诸如一维阵列。
[0069] 元件46的数量，尺寸以及布置可以基于频率和/或将执行的扫描的类型。可以提 供数十，数百或者数千个元件46。换能器阵列52被配置用于胎心探测器，手术中探测器，内 腔探测器，外探测器，导管，手持式探测器，或者任何其他已知或未来开发的探测器。针对心 脏学和/或放射学应用布置换能器阵列52。
[0070] 换能器阵列52包括元件46之间的填充物材料48。填充物材料48在槽缝内。槽 缝是元件46之间的缝隙。填充物材料48至少部分地与元件46声学隔离，和/或将元件46 固定在相对位置上。填充物48和元件46形成复合物，诸如单晶1-3复合物。
[0071] 槽缝可以包括垫片。垫片跨越宽度延伸，但是可能仅仅跨过部分宽度延伸。垫片 采用声学隔离材料，诸如吸音材料。设定垫片的尺寸以提供期望的槽缝宽度，诸如小于12 微米。
[〇〇72] 虽然参考不同实施例对本发明进行了以上描述，当应当理解在不偏离本发明范围 的情况下可以做出很多变化和修改。因此前述具体描述意图被认为是说明性而非限制性 的，并且应当理解如下的权利要求，包括所有等同替换，旨在是用于限定本发明的精神和范 围。
【权利要求】
1. 一种用于形成（20)超声换能器阵列的方法，所述方法包括： 采用激光，沿着在陶瓷换能器基板（40)内的线形成（20)缺陷； 在所述线处将所述陶瓷换能器基板（40)断裂（22)成所述超声换能器阵列的元件 (46)； 热膨胀（24)所述元件（46)之间的缝隙； 膨胀时，将垫片（58)插入（26)所述元件（46)之间的缝隙； 采用所述缝隙内的垫片（58)热减小（28)所述缝隙；并且 在所述减小（28)后采用槽缝填充物填充（30)所述缝隙。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中形成（20)包括将激光聚焦到陶瓷换能器基板 (40)的内部，激光的焦点沿着多层内的线扫描。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中形成（20)包括干法过程中的激光切割。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中形成（20)包括隐形切割。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷换能器基板（40)包括单晶材料，并且其 中形成（20)包括将沿所述线的单晶材料转换为多晶，所述转换是在陶瓷换能器基板（40) 的内部。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中形成（20)包括采用具有波长为300-2000纳米的 激光在陶瓷换能器基板（40)中形成（20)，所述陶瓷换能器基板具有为100-500微米的厚 度，并且为铌镁酸铅-钛酸铅晶体。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中断裂（22)包括执行（20)随温度增加的膨胀（24)， 温度的增加引起陶瓷换能器基板（40)的载体的膨胀。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述线沿着宽度维度延伸，并且其中断裂（22)包 括沿厚度维度施加力。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中断裂（22)包括断裂（22)采用不同于通过热膨胀 (24)施加的力，并且其中膨胀（24)包括在断裂（22)后的膨胀（24)，所述缝隙的尺寸是用 于膨胀（24)的温度的函数。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中插入（26)包括在所述缝隙内插入（26) 12微米或 更小的颗粒，并且其中热减小（28)缝隙包括冷却，所述缝隙的减小将重新排列所述缝隙内 的颗粒。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中填充（30)包括采用聚合物填充（30)，在所述填 充（30)期间所述垫片（58)位于所述缝隙内。
12. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 在所述槽缝填充物的固化之后，将载体从元件（46)中移除（32); 搭叠（34)所述元件（46);并且 在元件（46)的顶面和底面形成（36)电极。
13. 根据权利要求1所述的方法，其中填充（30)包括用宽度小于12微米的缝隙固化所 述槽缝填充物。
14. 一种用于形成（20)超声换能器阵列的方法，所述方法包括： 按照在铌镁酸铅-钛酸铅晶体的基板（40)内部的图案产生（20)缺陷； 沿所述图案将所述基板（40)破裂（22)成所述超声换能器阵列的元件（46);并且 固化（30)所述元件（46)之间缝隙中的聚合物，所述缝隙宽度小于15微米。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中产生（20)所述缺陷包括通过采用在所述内部聚 焦的激光将单晶材料转换为多晶材料形成所述缺陷。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中破裂（22)包括采用载体的热膨胀断裂，所述载 体与所述基板（40)相连。
17. 根据权利要求14所述的方法，进一步包括： 采用热膨胀增加（24)所述缝隙；然后 采用颗粒填充（26)所述缝隙，所述颗粒最长的直径为12微米或者更小；并且然后 减小（28)所述缝隙。
18. 根据权利要求14所述的方法，进一步包括 随着真空可膨胀泡沫的载体的膨胀，产生（24)所述缝隙。
19. 根据权利要求14所述的方法，其中固化（30)包括采用紫外线固化。
20. -种超声换能器阵列，其包括： 间隔小于15微米的多个元件（46);以及 所述元件（46)之间的复合填充物材料（48); 其中所述元件（46)包括单晶换能器材料，其带有至少一个边缘，所述边缘具有来自缺 陷的多晶材料，形成的所述缺陷将所述元件（46)与基板（40)分离。
21. 根据权利要求20所述的超声换能器阵列，进一步包括： 垫片（58)，位于所述元件（46)之间，所述垫片（58)中的每个具有从一个元件（46)到 另一个的小于12微米的维度。
22. 根据权利要求21所述的超声换能器阵列，其中所述垫片（58)包括颗粒。
【文档编号】H01L41/338GK104064671SQ201410091034
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2013年1月23日
【发明者】S·施特格迈尔, J·萨普夫, 陆宣明 申请人:美国西门子医疗解决公司, 西门子公司