本发明涉及一种用于超声换能器的柔性印刷电路板及超声换能器，属于超声换能器技术领域。
背景技术：
在传统的超声换能器中，电路一般通过焊接安装于换能器(振动源)的侧面。一般振动源，如压电陶瓷片，厚度很薄，电路焊接于压电陶瓷片的侧面时，电路电极与压电陶瓷片的电接触面积极小，加上焊接工艺的不稳定性，使得换能器产品整体的电稳定性比较差，产品良率难以提高。
为此，现有的超声换能器对其进行了改进，采用柔性印刷电路板与压电陶瓷片叠置在一起的方式(FPC和压电振动片叠置并粘接在一起)，使得电路电极可以与压电陶瓷片的整个平面接触，而且二者直接电耦合在一起，无需焊接，极大地提高了产品的电稳定性和产品良率。但是该结构中，柔性印刷电路板置于压电振动源与声学吸声层之间，柔性印刷电路板与压电振动源电耦合一侧的金属层电极，几乎覆盖了整个柔性电路板，金属层地阻隔，极大地影响了声学吸声层的吸声效果，导致声学吸声层吸声性能下降、背景声噪强等。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：现有超声换能器吸声性能低、背景声噪强的问题。
为解决技术问题，提供一种柔性印刷电路板及吸声增强型超声换能器，减少柔性印刷电路板金属层的阻隔，有效地提高声学吸声层的吸声效果、降低背景声噪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种柔性印刷电路板，包括：
绝缘基材层，具有相对的第一表面和第二表面；
第一金属层，包括多个接地极，形成于所述第一表面上；
第二金属层，为布线图层，形成于所述第二表面上；
导电过孔，穿设于所述绝缘基材层上，使所述第一金属层与第二金属层电连接；
所述第一金属层的各接地极之间的空隙面积总和与所述第一表面的面积比大于或等于20％。
优选地，所述接地极包括主电极。
优选地，所述主电极上设有延伸臂，所述延伸臂与所述主电极在同一平面上。
优选地，所述延伸臂为单个或多个。
优选地，所述导电过孔位于所述主电极和/或延伸臂上
优选地，所述主电极为多边形、圆形、条状或不规则形状。
优选地，所述主电极的最小尺寸大于或等于20微米。
优选地，还包括保护层，形成于第三表面上；所述第三表面为所述第二金属层与所述第二表面相对、且远离所述绝缘基材层的表面。
优选地，所述第一金属层的各接地极之间的空隙为镂空或有填充物，所述填充物的材质与所述绝缘基材层的材质一致。
本发明还提供一种吸声增强型超声换能器，包括：
如上所述的柔性印刷电路板；
多个超声波振子，分别设置于所述第一金属层的各接地极上；
声学吸声层，设置于所述柔性印刷电路板与所述超声波振子相对的另一表面上。
优选地，上述超声换能器还包括匹配层，设置于所述超声波振子与所述第一金属层相对的另一表面上。
本发明的有益效果是：通过降低柔性印刷电路板上金属层的覆盖率，减少柔性印刷电路板金属层的阻隔，有效地提高声学吸声层的吸声效果、降低背景声噪，从而增强吸声效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明柔性印刷电路板实施例1结构示意图；
图2是本发明柔性印刷电路板实施例1金属层分布示意图；
图3是改进后与改进之前的柔性印刷电路板透射信号幅值对比示意图；
图4是本发明柔性印刷电路板实施例2金属层分布示意图；
图5是本发明柔性印刷电路板实施例3金属层分布示意图；
图6是本发明柔性印刷电路板实施例4金属层分布示意图；
图7是本发明柔性印刷电路板实施例5结构示意图；
图8是本发明实施例6吸声增强型超声换能器结构示意图。
附图标记：100、柔性印刷电路板；110、绝缘基材层；111、第一表面；112、第二表面；113、导电过孔；120、第一金属层；121、空隙；122、接地极；122a、主电极；122b、延伸臂；130、第二金属层；131、第三表面；140、保护层；200、超声波振子；300、声学吸声层；400、匹配层。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，为本发明用于超声换能器的柔性印刷电路板100的一个实施例，包括：绝缘基材层110，具有相对的第一表面111和第二表面112；第一金属层120，包括多个接地极122，形成于上述第一表面111上；第二金属层130，为布线图层，形成于上述第二表面上112；导电过孔113，穿设于上述绝缘基材层110上，使第一金属层120与第二金属层130电连接；上述第一金属层120的各接地极122之间的空隙121面积总和与上述绝缘基材层110的第一表面111的面积比大于或等于20％。现有超声换能器中的柔性印刷电路的第一金属层的电极，几乎覆盖了整个柔性电路板，各接地极之间仅仅是切割分离而已，各接地极之间的空隙极小，空隙面积总和占绝缘基材层面积的10％左右而已，甚至更少,有的各接地极120之间相互连接，没有空隙。本发明通过减小各接地极的覆盖面积，增大各接地极之间的空隙面积，减少柔性印刷电路板金属层的阻隔，有效地提高声学吸声层的吸声效果、降低背景声噪，从而增强吸声效果。
如图2所示，为第一金属层120各接地极122的分布实施例，该实施例中，接地极122包括一个矩形的主电极，该矩形主电极在保证电学连接的可靠性的前提下，即保证其最小尺寸大于或等于20微米的情况下，可以将其覆盖面积做得尽量小，如做成细长的条状等，使各接地极122之间的空隙121面积尽量大，以尽量减小柔性印刷电路板100金属层的阻隔，可最大限度地提高超声换能器声学吸声层的吸声效果、降低背景声噪，从而可极大地增强吸声效果。
如图3所示，在某一超声换能器中的柔性印刷电路板，其第一金属层厚度为25μm，在1V电信号激励到500μm的超声波振子下，当第一金属层覆盖面积占比100％(即第一金属层全覆盖绝缘基材的第一表面)时，透射过柔性印刷电路板的声波幅值为47mV，当第一金属层覆盖面积占比1％(即各接地极之间的空隙面积总和占第一表面的面积比达到99％)时，透射过柔性印刷电路板的声波幅值为65mV，提升了2.8dB，极大的增强了吸声效果。
在上述实施例中，经仿真验证，各接地极之间的空隙面积总和占第一表面的面积比逐渐增大时，射过柔性印刷电路板的声波幅值也逐渐升高，如下表所示(空隙面积比：指各接地极之间的空隙面积总和占第一表面的面积比)。
实施例2
如图4所示，为本发明柔性印刷电路板100的另一实施例，与实施例1不同的是，该实施例中，接地极122包括主电极122a和主电极122a上的延伸臂122b，上述延伸臂122b与主电极122a在同一平面上。该实施例中的主电极122a为一细长的条状形状，在条状形状上下端均设有向两侧延伸的延伸臂122b，构成“工”字形的接地极，在保证电学连接可靠性的同时，最大极限地增加了各接地极122之间的空隙121，从而极大地增强了超声换能器的吸声效果。同时可以在延伸臂122b或延伸臂122b与主电极122a结合处设置导电过孔113，进一步提升了柔性印刷电路板100的导电稳定性。
实施例3
如图5所示，为本发明柔性印刷电路板100的又一实施例，该实施例在实施例2的基础上，在条状形状的主电极122a上增加延伸臂122b，一方面进一步提高其电学连接的可靠性，另一方面，可增加导电过孔113设计的灵活性，进一步提升了柔性印刷电路板100的导电稳定性。
实施例4
如图6所示，为本发明柔性印刷电路板100的再一实施例，该实施例中的接地极122包括一圆形主电极122a，以及圆形主电极122a外围延伸的延伸臂122b，在保证电学连接可靠性的同时，最大极限地增加了各接地极122之间的空隙121，从而极大地增强了超声换能器的吸声效果。同时，延伸臂122b可增加导电过孔113设计的灵活性，进一步提升了柔性印刷电路板100的导电稳定性。
当然，上述接地极122的主电极122a形状还可以是三角形、五角形等多边形，S型、星型或其他不规则形状等，延伸臂122b的数量和位置也可以根据需求设置。上述第一金属层120和第二金属层130的金属材料优选铜，也可以选用银、金、镍等导电金属或金属合金。
实施例5
如图7所示，为本发明柔性印刷电路板100的实施例5，该实施例在上述各实施例的基础上增加一保护层140，形成于第三表面131上。该第三表面131为上述第二金属层130与第二表面112相对、且远离绝缘基材层110的表面，对第二金属层130的布图电路进行保护，延长柔性印刷电路板100的使用寿命。该保护层材质为Kapton或者等同材质，其厚度优选12.5um和25um。
上述各实施例中，第一金属层120的各接地极122可以呈规则的一维分布或二维分布，也可以根据使用需要，呈不规则分布，比如各行行间距不相等、不成行列分布等等。第一金属层120的各接地极122之间的空隙121为镂空或有填充物，其填充物的材质与绝缘基材层110的材质一致。在空隙121中增加填充物可提高柔性印刷电路板100的稳定性，又因为填充物的材质与绝缘基材层110的材质一致，不会增加介质层差，而且填充物厚度很小，所以对吸声效果的影响极小，可以忽略。
当然，还可在第一金属层120与绝缘基材层110之间增加多层金属层，各层金属层的电极设置方式可同上述各实施例中第一金属层的接地极的设置方式，通过将金属层的覆盖面积做得尽量小，尽量减少柔性印刷电路板金属层的阻隔，以有效地提高声学吸声层的吸声效果、降低背景声噪，从而增强吸声效果。
实施例6
如图8所示，为本发明吸声增强型超声换能器的一个实施例，包括上述各实施例中的柔性印刷电路板100；多个超声波振子200，分别设置于上述柔性印刷电路板100的第一金属层120的各接地极122上；声学吸声层300，设置于上述柔性印刷电路板100与超声波振子200相对的另一表面上。还包括匹配层400，设置于上述超声波振子200与第一金属层120相对的另一表面上。采用上述各实施例中的柔性印刷电路板100，可有效地增强超声换能器的吸声效果，也减少了柔性印刷电路板自身产生的信号干扰，同时提高了产品的稳定性和良率，延长了使用寿命。
上述实施例中，多个超声波振子200设置于上述柔性印刷电路板100的第一金属层120的各接地极122上，同实施例1-5中的柔性印刷电路板100上的接地极122分布一样，多个超声波振子200可以呈规则的一维分布或二维分布，也可以根据使用需要，呈不规则分布，比如各行行间距不相等、不成行列分布等等。上述匹配层400可以根据需要设置一层或多层。超声波振子200可以采用压电振动源，如压电陶瓷等，也可以采用电磁超声传感器(EMAT)或电容式超声传感器(cMUT)等。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。